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熱塑性彈性體TPU與爆米花E-TPU材料性能對比

發表時間 ：2019-11-26
與金屬材料相比，TPU制品具有重量輕、噪音低、耐磨耗、加工費用低及耐腐蝕等優點;與塑料相比，TPU具有不發脆、彈性記憶、耐磨等優點;與橡膠相比，TPU具有耐磨、耐切割、耐撕裂、高承載性、可灌封、可澆注、硬度范圍廣等優點。

　　一、TPU

　　TPU：聚氨酯彈性體，屬于一類在分子鏈中含有較多氨基甲酸酯基團(-NHCOO-)的彈性聚合物材料。它是由低聚制二異氰酸酯與帶有端羥基的聚醚或聚酯多元醇以及低分子量二元醇鏈增長劑相互應而制得。聚氨酯彈性體是一種嵌段聚合物，一般由多元醇的柔性長鏈構成軟段，以二異氰酸酯及擴鏈劑構成硬段。硬段與硬段互相交替排列有序，形成重復結構結晶單元，賦予彈性體以高強度、剛性和搞熔點等性能;軟段則無序卷曲排列，形成無定型區，給予彈性體以柔性、彈性、吸濕性和耐低溫性能。聚氨酯彈性體分子鏈中含大量有氨酯基團和醚、酯及脲基團，以強有力的氫鍵結合而成。由眾多的醚和酯生成的配方可以得到性能很不相同的聚氨酯彈性體品種。這些結構特點使聚氨酯彈性體具有優異的耐磨性、韌性和高彈性，也很容易與其他聚合物具有相容性。

　　TPU形成及組合多樣性、品種繁多，有混煉型、澆鑄型和熱塑型，化學結構也比較復雜，而且性能各異，如聚酯型TPU的力學性能高、耐油性好，但耐水性較差;聚醚型TPU的耐低溫性及耐水性優于聚酯型，但耐油性、力學性能卻比聚酯型差些。總的來說均具有良好的物理綜合性能，其性能介于一般橡膠和熱塑性塑料之間。TPU一般分為混煉型、澆鑄型和熱塑型。

　　TPU是嵌段共聚物，硬段與軟段的組分比例決定TPU的性能。硬段對模量、硬度和撕裂強度有特殊的作用，而軟段則主要影響制品的彈性及低溫性能。TPU具有優異的柔軟性和回彈性，可從很軟到很硬，從柔曲性很好到剛性很大，或者從能吸水分的親水型式到排斥水的憎水型，并在較寬的硬度范圍內(邵氏A10-D75)保持較高的彈性，在相同硬度下比其他彈性體承載能力高。tpu

　　TPU具有優良的耐磨性，其耐磨性是天然橡膠的2-10倍;斷裂伸長率高達600%~800%，比天然橡膠高出300%。

　　TPU的抗沖擊強度比較高，密度為1.14-1.22g/cm3，抗張強度30-65MPa，酯類TPU略高于醚類TPU;熱性能也較高，長期使用溫度在-50-90℃下還表現出其良好的柔軟彈性。

　　TPU耐化學性、耐油性、耐輻射、耐氧性、耐臭氧性、耐疲勞性及抗振性良好，耐熱性也比較高，而模塑和加工成本低

　　與金屬材料相比，TPU制品具有重量輕、噪音低、耐磨耗、加工費用低及耐腐蝕等優點;與塑料相比，TPU具有不發脆、彈性記憶、耐磨等優點;與橡膠相比，TPU具有耐磨、耐切割、耐撕裂、高承載性、可灌封、可澆注、硬度范圍廣等優點。

　　TPU耐候比較差，在太陽光下易發生老化降解，因此在加工中應添加抗氧劑及光穩定劑。

　　二、E-TPU

　　E-TPU被叫做爆米花，屬于熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)加工后的產品，一方面跟它的結構像爆米花有關，另一方面跟發泡工藝有關。而目前鞋用E-TPU發泡工藝基本仍以間歇式釜式發泡。關于間歇式釜壓發泡，它又分兩種方法：一是分步升溫法，二是快速泄壓法。其中快速泄壓法跟一種老式爆米花機做爆米花的工藝相似。

　　1、間歇式擠出發泡

　　間歇式釜式發泡的工藝流程可概括為：將TPU顆粒、發泡劑以及各種助劑放入密閉發泡釜內，在一定溫度和壓力下進行飽和浸漬，然后通過升溫或減壓的方式制備TPU發泡珠粒。其中發泡劑一般都是超臨界二氧化碳流體，因此又有人叫它超臨界發泡。制得E-TPU發泡珠粒后的成型工藝有兩種：水蒸氣成型和PU膠粘。而由于環保、減重等因素影響，目前后續的鞋材成型工藝基本都是水蒸氣成型。該工藝做出來的E-TPU發泡倍率在10倍以上，各項性能極佳，且設備、工藝相對簡單，但存在成本高、設備須經特殊的防爆處理等問題。

　　2、連續式擠出發泡

　　該發泡工藝流程可概括為：TPU顆粒和助劑熔融混合均勻，往聚合物熔體注入超臨界流體，降溫、擠出、水下環切，制得E-TPU發泡珠粒，水蒸氣成型,得到E-TPU鞋中底成品。


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