TPU，熱塑性聚氨酯彈性體橡膠。主要分為有聚酯型和聚醚型之分，它硬度范圍寬(60HA-85HD)、耐磨耐油，透明，彈性好，在汽車零部件日用品、體育用品、玩具、裝飾材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，無(wú)鹵阻燃TPU還可以代替軟質(zhì)PVC以滿足越來(lái)越多領(lǐng)域的環(huán)保要求。

　　所謂彈性體是指玻璃化溫度低于室溫度,斷裂伸長(zhǎng)率>50%,外力撤除后復(fù)原性比較好的高分子材料。聚氨酯彈性體是彈性體中比較特殊的一大類，聚氨酯彈性體的硬度范圍很寬，性能范圍很寬，所以聚氨酯彈性體是介于橡膠和塑料的一類高分子材料。

　　可加熱塑化，化學(xué)結(jié)構(gòu)上沒(méi)有或很少交聯(lián)，其分子基本是線性的，然而卻存在一定的物理交聯(lián)。這類聚氨酯稱為T(mén)PU 。

　　TPU材料的性能

　　(1)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(xué)結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，而且性能各異，如聚酯型TPU的力學(xué)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(yōu)于聚酯型，但耐油性、力學(xué)性能卻比聚酯型差些。總的來(lái)說(shuō)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。

　　(2)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(duì)模量、硬度和撕裂強(qiáng)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(yōu)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(nèi)(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。

　　(3)TPU具有優(yōu)良的耐磨性，其耐磨性是天然橡膠的2～10倍;斷裂伸長(zhǎng)率高達(dá)600%~800%，比天然橡膠高出300%。

　　(4)TPU的沖擊強(qiáng)度比較高，密度為1.14～1.22g/cm3,抗張強(qiáng)度30～65MPa,酯類TPU略高于醚類TPU;熱性能也較高,長(zhǎng)期使用溫度在-50～90℃的溫度下還表現(xiàn)出其良好的柔軟彈性。

　　(5)TPU耐化學(xué)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。

　　(6)與金屬材料相比，TPU制品具有重量輕、噪音低、耐磨耗、加工費(fèi)用低及耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn);與塑料相比，TPU具有不發(fā)脆、彈性記憶、耐磨等優(yōu)點(diǎn);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(yōu)點(diǎn)。

　　(7)TPU耐候比較差，在太陽(yáng)光下易發(fā)生老化降解，因此在加工中應(yīng)添加抗氧劑及光穩(wěn)定劑。

　　TPU注塑成型的工藝條件

　　溫度

　　模塑TPU過(guò)程需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度。前兩種溫度主要影響TPU的塑化和流動(dòng)，后一種溫度影響TPU的流動(dòng)和冷卻。

　　a.料筒溫度

　　料筒溫度的選擇與TPU的硬度有關(guān)。硬度高的TPU熔融溫度高，料筒末端的最高溫度亦高。加工TPU所用料筒溫度范圍是177~232℃。料筒溫度的分布一般是從料斗一側(cè)(后端)至噴嘴(前端)止，逐漸升高，以使TPU溫度平穩(wěn)地上升達(dá)到均勻塑化的目的。

　　b.噴嘴溫度

　　噴嘴溫度通常略低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴可能發(fā)生的流涎現(xiàn)象。如果為杜絕流涎而采用自鎖式的噴嘴，則噴嘴溫度亦可控制在料筒的最高溫度范圍內(nèi)。

　　c.模具溫度

　　模具溫度對(duì)TPU制品內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量影響很大。它的高低決定于TPU的結(jié)晶性和制品的尺寸等許多因素。模具溫度通常通過(guò)恒溫的冷卻介質(zhì)如水來(lái)控制，TPU硬度高，結(jié)晶度高，模具溫度亦高。例如Texin，硬度480A，模具溫度20～30℃;硬度591A，模具溫度30～50℃;硬度355D，模具溫度40～65℃。TPU制品模具溫度一般在10～60℃。模具溫度低，熔料過(guò)早凍結(jié)而產(chǎn)生流線，并且不利于球晶的增長(zhǎng)，使制品結(jié)晶度低，會(huì)出現(xiàn)后期結(jié)晶過(guò)程，從而引起制品的后收縮和性能的變化。

　　壓力

　　注塑過(guò)程是壓力包括塑化壓力(背壓)和注射壓力。螺桿后退時(shí)，其頂部熔料所受到的壓力即為背壓，通過(guò)溢流閥來(lái)調(diào)節(jié)。增加背壓會(huì)提高熔體溫度，減低塑化速度，使熔體溫度均勻，色料混合均勻，并排出熔體氣體，但會(huì)延長(zhǎng)成型周期。TPU的背壓通常在0。3～4MPa。

　　注射壓力是螺桿頂部對(duì)TPU所施的壓力，它的作用是克服TPU從料筒流向型腔的流動(dòng)阻力，給熔料充模的速率，并對(duì)熔料壓實(shí)。TPU流動(dòng)阻力和充模速率與熔料粘度密切相關(guān)，而熔料粘度又與TPU硬度和熔料溫度直接相關(guān)，即熔料粘度不僅決定于溫度和壓力，還決定于TPU硬度和形變速率。剪切速率越高粘度越低;剪切速率不變，TPU硬度越高粘度越大。

　　在剪切速率不變的條件下，粘度隨溫度增加而下降，但在高剪切速率下，粘度受溫度的影響不像低剪切速率那樣大。TPU的注射壓力一般為20~110MPa。保壓壓力大約為注射壓力的一半，背壓應(yīng)在1。4MPa以下，以使TPU塑化均勻。

　　時(shí)間

　　完成一次注射過(guò)程所需的時(shí)間稱為成型周期。成型周期包括充模時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間和其他時(shí)間(開(kāi)模、脫模、閉模等)，直接影響勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。TPU的成型周期通常決定于硬度、制件厚度和構(gòu)型，TPU硬度高周期短，塑件厚周期長(zhǎng)，塑件構(gòu)型復(fù)雜周期長(zhǎng)，成型周期還與模具溫度有關(guān)。TPU成型周期一般在20~60s之間。

　　注射速度

　　注射速度主要決定于TPU制品的構(gòu)型。端面厚的制品需要較低的注射速度，端面薄則注射速度較快。

　　螺桿轉(zhuǎn)速

　　加工TPU制品通常需要低剪切速率，因而以較低的螺桿轉(zhuǎn)速為宜。TPU的螺桿轉(zhuǎn)速一般為20~80r/min，則優(yōu)選20~40r/min。

　　停機(jī)處理

　　由于TPU高溫下延長(zhǎng)時(shí)間可能發(fā)生降解，故在關(guān)機(jī)后，應(yīng)該用PS、PE、丙烯酸酯類塑料或ABS清洗;停機(jī)超過(guò)1小時(shí)，應(yīng)該關(guān)閉加熱。

　　制品后處理

　　TPU由于在料筒內(nèi)塑化不均勻或在模腔內(nèi)冷卻速率不同，常會(huì)產(chǎn)生不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，因此致使制品存在內(nèi)應(yīng)力，這在厚壁制品或帶有金屬嵌件的制品中更為突出。存在內(nèi)應(yīng)力的制品在貯存和使用中常會(huì)發(fā)生力學(xué)性能下降，表面有銀紋甚至變形開(kāi)裂。生產(chǎn)中解決這些問(wèn)題的方法是對(duì)制品進(jìn)行退火處理。退火溫度視TPU制品的硬度而定，硬度高的制品退火溫度亦較高，硬度低溫度亦低;溫度過(guò)高可能使制品發(fā)生翹曲或變形，過(guò)低達(dá)不到消除內(nèi)應(yīng)力的目的。TPU的退火宜用低溫長(zhǎng)時(shí)間，硬度較低的制品室溫放置數(shù)周即可達(dá)到最佳性能。硬度在邵爾A85以下退火80℃×20h，A85以上者100℃×20h即可。退火可在熱風(fēng)烘箱中進(jìn)行，注意放置位置不要局部過(guò)熱而使制品變形。

　　退火不僅可以消除內(nèi)應(yīng)力，還可提高力學(xué)性能。由于TPU是兩相形態(tài)，TPU熱加工期間發(fā)生相的混合，在迅速冷卻時(shí)，由于TPU粘度高，相分離很慢，必須有足夠的時(shí)間使其分離，形成微區(qū)，從而獲得最佳性能。

　　鑲嵌注塑

　　為了滿足裝配和使用強(qiáng)度的需要，TPU制件內(nèi)需嵌入金屬嵌件。金屬嵌件先放入模具內(nèi)的預(yù)定位置，然后注射成一個(gè)整體的制品。有嵌件的TPU制品由于金屬嵌件與TPU熱性能和收縮率差別較大，導(dǎo)致嵌件與TPU粘接不牢。解決的辦法是對(duì)金屬嵌件進(jìn)行預(yù)熱處理，因?yàn)轭A(yù)熱后嵌件減少了熔料的溫度差，從而在注射過(guò)程中可使嵌件周圍的熔料冷卻較慢，收縮比較均勻，發(fā)生一定的熱料補(bǔ)縮作用，防止嵌件周圍產(chǎn)生過(guò)大的內(nèi)應(yīng)力。TPU鑲嵌成型比較容易，嵌物形狀不受限制，只要在嵌件脫脂后，將其在200～230℃加熱處理1。5～2min，剝離強(qiáng)度可達(dá)6～9kg/25mm。欲獲得更牢的粘接，可在嵌件上涂粘合劑，然后于120℃加熱，再行注射。此外，應(yīng)該注意所用的TPU不能含潤(rùn)滑劑。

　　回收料的再利用

　　在TPU加工過(guò)程中，主流道、分流道、不合格的制品等廢料，可以回收再利用。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，100%回收料不摻合新料，力學(xué)性能下降也不太嚴(yán)重，完全可以利用，但為保持物理力學(xué)性能和注射條件在最佳水平，推薦回收料比例在25%~30%為好。應(yīng)該注意的是回收料與新料的品種規(guī)格最好相同，已污染的或已退火的回收料避免使用，回收料不要貯存太久，最好馬上造粒，干燥使用。回收料的熔融粘度一般要下降，成型條件要進(jìn)行調(diào)整。