回收TPU废料热塑性聚氨酯弹性体的加工应用技术山东德州市星光橡塑制品厂万芳

发布时间：2020-02-14 11:58:03 阅读：次来源：手镯厂家

回收TPU废料热塑性聚氨酯弹性体的加工应用技术-山东德州市星光橡塑制品厂

回收TPU废料

TPU的基本特性和回收TPU废料特殊品级1.基本特性：

TPU是分子中含有-NH-COO-基团的材料，长链的二元醇和异氰酸酯成分构成了软段，短键的二元醇和异氰酸酯成分构成了硬段，TPU很多特性取决于长链二元醇的种类，其硬度用硬段做比例来调节，它的光老化性可加光稳定剂来加以改善，同时也取决于异氰酸酯是芳香族还是脂肪族。它不同于其他热塑性弹性的优异性能如下：

（1）优异的耐磨性能、它的Taber磨耗值为0.5-0.35mg，是塑料中最小的，若加入MoS2、硅油石墨等可降低摩擦系数，提高耐磨程度。

（2）拉伸强度和伸长率：

TPU的拉伸强度是天然橡胶和合成橡胶的2-3倍，聚酯型的TPU拉伸强度近60MPa，伸长率近410%，聚醚型TPU的拉伸强度为50MPa，伸长率为 30%。（3）耐油、耐汽油性能：

TPU的耐油性能优于丁腈橡胶，具有极好的耐油寿命。

（4）耐低温性、耐候性、耐臭氧性能

TPU的耐气候老化性能优于天然橡胶和其他合成橡胶。它的耐臭氧，耐射线的特点在航天工业有特殊的用途。

（5）医疗卫生性

TPU具有生物相容性和抗血凝性，医用TPU应用越来越广泛，如人造心脏、人工肾、输血管、血浆袋、输尿管、外科技术用固定材料等。

（6）硬度范围

TPU硬段的为邵氏A10-邵氏D80，而普通的橡胶硬度范围一般在邵氏A60~100，TPU在邵氏硬度A15以下的所有弹性体，都有相似的压缩变形特性。

在邵氏硬度A85到85以上时TPU仍保持弹性。这是其他弹性体所没有的特性。所以TPU具有高负载支撑能力和良好的吸振效应。

2.特殊品级：

（1）美国BFGoodrich公司生产的TPU（商品名ESTANE）

（2）德国Bayer公司TPU品级（商品名Desmopan）

（3）日本ミラヮラソ株式会社的TPU品级（Miractran.品级）

该品级由于二元醇羟基的当量和异氰酸酯当量的比率不同，分为E型和P型两系列。E型由于过剩的异氰酸酯形成一部分多联结构，因此具有优异机械强度、压缩永久变形、永久伸展率。P型由于两组分比例相等，而成线型结构，它的粘度对温度的依存性小，流动性好，而有好的加工性能，且易溶剂。最近该公司又开发了对于人体防静电的电子部件；衣料及住房的快适应性透湿材料；对医疗和食品等有安全要求的抗菌性材料；鞋底用耐磨耗材料等，尤其是消光材料；发泡材料；蓄光材料；抗血栓性导尿管用等新功能材料。成型加工技术

1、TPU代表性的成型加工方法是挤出成型和注射成型。这些成型方法需注意以下几点：

（1）由于TPU吸湿性强，加工前必须充分干燥；

（2）由于粘度对温度的依存性较慢，要提高温度控制精度；

（3）要从材料的特性考虑螺杆的结构和长径比（如：压缩比、螺槽深度、L/D等）；

（4）根据材料的流动性考虑模具结构（不会引起滞留的喷咀、流道、浇口等）；

（5）成型机的功率设定要稍大点（是通用树脂的1.5~2倍）；

（6）成型生退火处理，恢复原有特性（尤其是未完全塑化的材料）。2、成型加工技术及应用

TPU的加工与通用塑料及其他热塑性弹性体（TPE）相比，难点并不少，然而最近由于成型机及加工技术的改进，已可采用多样的成型法以制得各类制品。

（1）管材，薄膜，片材领域：

TPU管材，由于具有柔软，良好的抗拉伸强度，冲击强度，耐高低温性，管内充1.5MPa而不膨胀。*压力可达2-5MPa及良好的耐油性，为此是气管和油管的理想材料，广泛用作飞机、坦克、汽车、摩托车、机床等的输气、输油软管。TPU管材主要用挤出成型加工。但由于TPU易吸水而降低制品的强度，因此在加工前原料应于100~120℃下干燥4小时、使TPU中水份含量在0.05%以下，挤出时要注意温度的调整，在纯

TPU中添加1-4PHR的润滑剂有助于料流的稳定挤出，有利于管材表面光洁度的提高。Desmopan的786、385、392品级，ESTANE的58311、58092、58409等品级均可用于挤出管材。本所有99年开始开展了TPU软管性能如表5。

注：①采用鞋底的耐久性试验法、原理是以DIN磨耗试验为标准

本所研制的 2/4mm、 4/6mmTPU软管、已成功地用于自动电梯输油管， 3.5/4.5mmTPU软管已用于飞机另部件， 3.5/4.5mm、 3.5/6.2mmTPU软管已用于汽车另部件、目前本所已能生产不同规格的TPU软管，将替代进口产品进一步，拓展应用领域。

TPU薄膜和片材由于具有强韧、薄壁化、独特的手感及良好的环保性等而有较大的应用领域。该制品采用T型挤出法，吹塑成型法及压延成型等方法、成型时必须选择适合于各成型法的合适品级。

Miractran品级中的标准品级如E100、E300ESTANE的58206、58887、58315品级都能使用T型挤出成型，能生产出几十um的薄膜。

吹塑成型法可用Miractran品级中的E885PFAA和E390PFAA品级，ESTANE的58277、58409、58630、58315能生产出不粘的、柔软的、非常薄且润幅的薄膜。

压延成型法可用Miractran品级中的E585MSOH、E660MSOH、E380MSNT品级、硬度从60A到95A都能加工。

（2）热熔薄膜、涂层领域：

该领域的用途是利用TUP的粘接性、伸缩性及良好的表观特性，它不仅简单地作为粘接材料，而且还广泛应用作为T恤衫等服装图案热转印拷贝用薄膜，这些薄膜可用T型挤压法和吹塑成型法生产。厚度为10 m左右可用Miractran品级中的不变黄型和热熔型品级。近来用同样原料制成无纺布，控制在25~100g/m2，此无纺布除了有上述特性外还因具有空隙结构而有透湿机能，作为新颖的衣料而引人注目。

另外球状的粉末热熔材料，还可用于汽车部件的涂装领域。

（3）低压缩永久变形，耐热变形性领域：

表3的Miractran低压缩永久变形/耐热型H品级是在原来的基础上进行了大的改造。这主要是通过材料的配备技术、加工技术、适当的退火处理而成。主要应用于工业受压受热部件。

（4）电子束交联领域：

在有耐热性、耐药品性、耐摩擦性等较高要求的领域，标准品级的TPU不能满足其性能要求，改进的方法是用电子来进行交联，在表面形成交联层这样可满足上述要求，可制成垫圈、膜片、护套、软管等。总之TPU汽车、工业部件、软管、垫圈、密封件、电线电缆、医用等方面得到了广泛的应用。

TPU的应用

由于热塑性聚氨酯具有优异的耐磨性、较高的拉伸强度和伸长率，同时兼具低温柔韧性，以及硬度范围广、承载能力大等性能，应用范围十分广泛，如汽车车体外部配件、电缆护套、工业胶管、齿轮、密封件、胶带、滑雪鞋和各种胶轮等。但是，由于TPU生产成本高、加工性能不如聚烯烃等，从而限制了它的进一步推广应用。因此，人们正在通过各种努力，在TPU中掺加与之相容的廉价聚合物，制成聚合物合金，从而达到降低成本、改善某些特殊性能的目的。

一般的TPU树脂还不能满足工程制件。人们发现，用玻璃纤维增强材料，可以明显提高TPU材料的力学性能。TPU用玻璃纤维增强后，力学性能如弯曲模量、拉伸强度大幅度提高，弹性模量高达5000MPa，耐热性能明显改善，热膨胀系数为（1.5~3.5） 10-6/K，与金属相近。增强TPU在冲击性能方面有巨大优势，弹性模量低于2500MPa的增强TPU受冲击时不发生断裂，是汽车车身大型制件所需的重要材料[16]。

叶成兵等[17]采用机械共混法制备了TPU/PVC合金，探讨了共混比对TPU/PVC共混物性能的影响，结果表明：TPU/PVC共混物的力学性能在共混时有协同作用，当TPU/PVC共混比为30/70时，共混物的力学性能要好于单一组分，同时共混物耐热性能和耐溶剂性能均较好。

邬素华等[18]以氯化聚乙烯/HPVC为改性剂，用熔融共混的方式制备了TPU/CPE/HPVC合金，发现CPE/HPVC的加入大大改善了TPU的加工性能，并且TPU/CPE/HPVC基本保持TPU优异的耐寒性能，但三元体系的拉伸强度随CPE/HPVC含量的增加而下降。对于TPU/CPE/PVC合金，CPE/PVC的加入可以改善TPU的加工性能并降低其成本。

左建华[19]将无机粒子经甲苯二异氰酸酯（TDI）和丙烯酸羟丙酯（HPA）表面修饰，分别接枝包覆聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）层和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物（PMMA-Co-PBA）层，构成复合粒子，研究了它们混配成PVC材料的力学性能和韧化机制。结果表明：其最大拉伸强度和冲击强度数值比未经包覆处理的对照组有所提高，提高率分别达到136%和162%。

Chang-SikHa等[20]用TPU-90和TPU-70改性PVC，结果表明：TPU能够增加PVC制品的拉伸强度、断裂伸长率、抗磨损性以及热稳定性，同时对拉伸模量和硬度影响较小，TPU-70比TPU-90有更好的效果。

V.J.R.R.Pita等[21]用DIDP和TPU挤出改性PVC，表明：螺杆挤出速度对PVC/TPU混合物的性能没有影响，TPU与其它塑料相比呈现出更好的结构性能，当用TPU改性PVC时，TPU对PVC的加工性能影响很小。

美国专利[22]介绍：TPU/CPE/PVC三元共混体系综合了TPU的高强度、低温柔顺性和耐撕裂等优良的物理性能，CPE的低温性能和PVC的抗紫外线、难燃性及良好的加工性。经过共混，不仅降低了成本，还改善了TPU的加工流动性，是一种极有推广应用价值的新型共混材料。