热塑性聚氨酯弹性体（TPUR,TPU）的加工应用
目前，我国三大类聚氨酯橡胶中，M-PUR（混炼型聚氨酯橡胶）萎缩、C-PUR（浇注型聚氨酯橡胶）发展较快、T-PUR（热塑性聚氨酯弹性体）较为平稳。
1、 特点
- A、强度高。在现有的TPE中强度最高者，29.4～49MPa（硬度60A～80D）.
- TPUR具有高的拉伸强度和良好的应力应变性能。同时TPUR在较长时间负荷作用下，应力应变曲线下降幅度较小，说明它适宜在长期负荷的恶劣环境中工作。
- B、有优异的耐磨性。
- C、耐热性能并不突出。通常TPUR仅容许长期暴露在80℃以下的工作温度环境中，软的和硬的品级可以短期暴露在100℃工作温度下，硬度高的品级可以在120℃温度环境中短时间工作。
- D、低温性能优异。脆性温度<-70℃,在低温下有很高的抗冲击强度，-20℃以下也不会破裂。
- E、耐液体性能。耐酸碱较差，耐矿物油、脂较好，但对含乙醇的车用油有较大的溶胀时。一般，耐热水、耐湿气能力较差。但有些品种，对耐热水性能有较大改进。
- F、耐候性良好。虽然在日光紫外线长期照射下会轻微变黄，但材料的性能影响不大。户外使用的TPUR，配方中均配有紫外线稳定剂，也可添加炭黑屏蔽紫外线，提高使用寿命。
- 室温下的屈挠性能很好。
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台伯尔（Taber）磨耗试验 1）
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旋转辊筒磨耗试验 2）
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材料
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磨耗量/mg
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材料
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磨耗量/mm3
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TPVR
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TPVR
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65.6
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低硬度（80A）
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16
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天然橡胶
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167.5
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高硬度（98A）
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4.7
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氯丁橡胶
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151.9
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尼龙6
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7.4
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丁腈橡胶
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112.5
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尼龙66
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7.9
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尼龙610
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8.8
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聚甲醛
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15.2
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聚丙烯
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24.6
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2、 主要牌号
- A、国产TPUR主要有天津市塑料化工二厂和山西化工研究所合成化工厂（见表13）
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生产厂
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类型
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牌号
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硬度（邵A）/度
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拉伸强度/MPa
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拉断伸长率/％
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天津塑化二厂
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聚醚
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JM-80
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80±2
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30
|
500~700
|
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JM-85
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85±2
|
35
|
500~650
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||
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JM-90
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90±2
|
40
|
500~600
|
||
|
聚脂
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J2h-80
|
80±2
|
35
|
500~600
|
|
|
J2h-85
|
85±2
|
40
|
500~600
|
||
|
J2h-90
|
90±2
|
45
|
500~550
|
||
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山西化工所
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聚醚
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SA-1G
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84~90
|
25~45
|
400~800
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SA-1
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60~98
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16~36
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- B、国外主要品种见表14
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公司
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牌号
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系列
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类型
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硬度/度
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拉伸强度/Mpa
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伸长率/%
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特点
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Elastogran(德)
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Elastollan
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C
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聚酯
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80A～73D
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55
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580~350
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机械性能好，可注、挤、吹
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S
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聚酯
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84A～73D
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55~50
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700~450
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同上
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500
|
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94A～60D
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45~50
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550~400
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注射
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||
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1100
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酸醚
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80A～73D
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45~55
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600~300
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耐水、耐霉菌、低温性好、可注、挤、吹
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R
|
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60D～73D
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50~80
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30~13
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玻纤助剂的品种
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(特殊)
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60A～87D
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25~40
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850~600
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添加助剂的品种
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日本エテヌトテソ
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Elastollan
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E100 FANT
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聚酯
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80 A～98A
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35～45
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650～450
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标准聚酯型
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E300 FANT
|
酸醚
|
80 A～98A
|
20～30
|
550～450
|
耐水性较好
|
||
|
E500 FANT
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聚乙内酯
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80 A～74D
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35～45
|
600～300
|
耐水、热和低温性较好
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E900 FANT
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PC改性酸脂
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80 A～98
|
27～40
|
600～450
|
水解稳定性大为改善
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Dayer(德)
|
Desmopan
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100
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聚酯
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92A~96A
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45～50
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450～400
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流动性好，易脱模
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300
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聚酯
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86A~98A
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40～55
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450～340
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强度高、耐水性和低温柔顺性改善，在油脂和溶剂中溶胀小
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|
|
400
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特殊聚酯
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79A~98A
|
30～50
|
600～250
|
耐压变、热、水、油脂和霉菌。弹性好
|
|
|
|
500
|
特殊聚酯
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85A~92~
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30～46
|
550～340
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耐霉菌、较高强度、耐水、耐候
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700
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聚醚碳酸酯
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78A~92A
|
30～35
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700～400
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优良耐水解、耐霉菌
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900
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聚醚
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82A~97A
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40～45
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500～350
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耐低温，柔顺性好
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3、 加工工艺
A、胶料干燥：
使用前烘干，保证含水量<0.1%，甚至达0.02%。硬度<85A者，（80～90）℃×6h；硬度>85A者，（100～110）℃×3～5h.
B、注射：
普遍采用三段螺杆注射成型。螺杆长/径（L/D）比>15/1,一般在18/1～24/1范围内。螺杆压缩比应<4:1,通常在2:1～3.5:1范围内。注射机容量应为制品的40%～80%。
- 注塑温度：C1 190℃、C2 205℃、C3 215℃、C4 205℃、注嘴195℃。
- 熔体温度：硬度（75～90）A/（28～40）D者 180～210℃，硬度（90～95）A/(40～52)D者 190～225℃，硬度>95A/55D者 210～245℃。
- 螺杆转速：螺杆直径（D）33、50、70和120mm，相应螺杆转速为120、80、65、30r.(min)-1.
- 注射压力：一般为80～100MPa,低硬度小型制品6～10MPa。保压压力应大于1/2注射压力。
- 模具温度：20～60℃。
- 制品后处理：为达到制品预期的机械性能，注射好的TPUR产品要进行后处理。一般在烘箱中120℃×（50～20）h，再在室温下停放数周。但为了尽快达到预期性能，消除制品内应力，在大型制品中普遍使用淬火后处理。TPUR的淬火条件——制品硬度<85A者，80℃×20h，>85A者100℃×20h.
C、挤出
TPUR熔融温度范围较窄，达到某一特定温度时，粘度会急剧下降，因此要严格挤出温度在±2℃范围内。
水分含量比注射更敏感，必须严格干燥。
螺杆：一般使用单螺杆挤出机。长径比（L/D）25～30,压缩比2:1～3:1.
挤出温度：硬度60～80A者，C1 130～140℃、C2 145～160℃、C3 150～170℃、C4 160～180℃、接头区 140～180℃、喷嘴区130～170℃。硬度85～95者，C1 150～170℃、C2 160～180℃、C3 170～185℃、C4 180～200℃、接头区175～205℃、喷嘴区170～200℃ 。
过滤滤网：20/40/60。
螺杆转速：<40r.(min)-1。
料温：170～180℃。
D、溶液加工
TPUR应用领域扩大，以溶液方式通过涂、喷、浸应用于皮革、织物、防水涂料、粘合剂等。
将TPUR溶于极强性溶剂（如甲乙酮、二甲基甲酰胺等）中，在一定范围内搅拌使之溶解即可用于溶液加工。
4 、 应 用
根据上述TPUR的特点，TPUR主要应用于高机械性能、高耐磨部件。
- A、筛板 一般筛板市用浇注型聚氨酯橡胶（C-PUR）制造的。为克服C-PUR固化时间长、生产效率较低的缺点，对于小型PU筛板可使用TPUR以注射方式加工。也有企业采取挤出-旋转熔接工艺生产TPUR筛板。
- B、密封件 利用TPUR高强度、耐矿物油、耐磨的特点，采用注射成型生产液压U型密封圈等，生产效率提高，使用效果良好。
- C、消防胶管 以耐水解、耐霉菌品级的TPUR作消防胶管内衬层。我国曾从国外引进两条生产线。
- D、鞋类 运动鞋底、滑雪靴等
- E、液压胶管
- F、减振件
- G、脚轮
- H、电缆护套
- I、PU合成革 使用二甲基甲酰胺（DMF）、甲乙酮（MEK）、甲苯等为溶剂以及适当的助剂与TPUR胶料配置成各种规格、液型TPU合成革树脂溶液，然后用湿法刮涂或浸渍等方式加工成PU合成革，用于衣料、箱包和鞋类的生产。
此外，也可以使用TPUR胶粒直接熔融粘附于织物表面层，生产PU涂覆织物。
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