高分子材料概论论文---张炜

有关热塑性聚氨酯弹性体的认识

机制 专业 2011

【摘要】随着材料成为当今科学技术的四大支柱之一，了解和掌握高分子成为热点之一！而越来越多的高分子材料被发现利用，人们对其性能要求更加高，所以热塑性聚氨酯弹性体也成为利用较广之一！

【关键词】热塑性聚氨酯弹性体 、性能 、用途

热塑性聚氨酯弹性体是一种新型的高分子化合物，英文商品名：Flexible polyurethane，是一种各项性能优异，可以代替橡胶rubber，软性聚氯乙烯材料pvc，优异的物理性能，例如耐磨性，回弹力都好过普通聚氨酯，PVC，耐老化性好过橡胶橡胶，可以说是替代PVC和PU的最理想的材料简称TPU。

一，TPU 的基本性能：

TPU 作为弹性体是介于橡胶和塑料之间的一种材料，这从它的刚性看出来，TPU的刚性可由弹性模量来度量。橡胶的弹性模量通常在1~10Mpa，TPU在10~1000Mpa，塑料（尼龙，ABS，PC，POM）在1000~10000Mpa。TPU 的硬度范围相当宽，从Shore A 60~Shore D 80并且在整个硬度范围内具有高弹性；TPU在很宽的温度范围内-40~120℃，具有柔性，而不需要增塑剂； TPT对油类（矿物油，动植物油脂和润滑油）和许多溶剂有良好的抵抗能力；TPU 还有良好的耐天候性，极优的耐高能射线性能。众所周知的耐磨性，抗撕裂性，屈扰强度都是优良的；拉伸强度高，伸长率大，长期压缩永久变形率低等都是TPU的显著优点。 这里介绍的TPU性能包括三个方面：力学性能，物理性能和环境性能。

1. 力学性能：TPU弹性体的力学性能主要包括：硬度，拉伸强度，压缩性能，撕裂强度，回弹性和耐磨性能，耐屈扰性等，而TPU 弹性塑料的力学性能，除这些性能外，还有较高剪切强度和冲击功等。

（a）硬度：硬度是材料抵抗变形，刻痕和划伤的能力的一种指标。TPU硬度通常用邵尔A（Shore A）和邵尔D（shore D）硬度计测定，邵尔A用于比较软的TPU，邵尔D用于较硬的TPU。硬度主要由TPU结构中的硬段含量来决定，硬段含量越高，TPU的硬度就会随之上升。硬度上升后，TPU的其他性能也会发生改变，拉伸模量和撕裂强度增加，刚性和压缩应力（负荷能力）增加，伸长率降低，密度和动态生热增加，耐环境性能增加。TPU的硬度与温度存在一定关系。从室温冷却降温至突变温度（-4~-12℃），硬度无明显变化；在突变温度下，TPU硬度突然增加而变得很硬并失去弹性，这是由于软段结晶作用的结果。

（b）硬度与定伸应力和伸长率的关系以及硬度与撕裂强度的关系。随着TPU硬度的增加，100%定伸应力和300%定伸应力迅速增加，伸长率下降。这是由于硬度的增加主要是由于硬段含量增加的结果。硬段含量高，其所形成硬段相越易形成次晶或结晶结构增加了物理交联的

数量而限制材料变形。若使材料变形必须提高应力，从而提高了定伸应力，同时伸长率下降。TPU硬度与撕裂强度的关系，随硬度增加，撕裂强度迅速增加，其理由亦与模量的解释相同。

（b）TPU的拉伸性能：拉伸性能是指单向拉伸，即应力-应变性能。从TPU的应力-应变曲线可以获得这些信息：拉伸强度（Tensile Strength，单位: Mpa），断裂伸长率 (Elongation, 单位: %)，定伸应力 (定伸模量，单位: Mpa)，等等。

拉伸性能与温度的关系，以Texin 480AR商品为例，两组曲线分别为高温(23~121℃)和低温（0~50℃）的拉伸应力-应变曲线。不难看出，在23℃时它是弹性体，在121℃时成为软橡胶，在-50℃又呈现弹性塑料。在应力不变情况下，拉伸应力随温度的增加而下降。这是由于TPU硬段微区随着温度增加而逐渐软化以及硬段软段混合度的增加导致拉伸应力的下降。

二，用途

各种TPU成型品的用途:

1，汽车部件 ：球型联轴节；防尘盖；踏板刹车器；门锁撞针；衬套 板簧衬套；轴承；防震部件；内外装饰件；防滑链等；

2，机械·工业用部件：各种齿轮；密封件（主要起耐磨和耐油作用）；防震部件；取模针；衬套；轴承 ；盖类；连接器；橡胶筛；印刷胶辊等 ；

3，服饰辅料 ：女士文胸肩带、服装松紧带等。

4，鞋类：垒球鞋、棒球鞋、高尔夫球鞋、足球鞋鞋底及鞋前掌 ；女士鞋后跟；滑雪靴；安全靴，高档鞋底等；

5，电线·电缆 ；电力通信电缆；计算机配线；汽车配线；勘探电缆等

6，其他：自位轮；把手；表带等 ；管材·软管 高压管；医疗管；油压管；气压管；燃料管；涂敷管 ；输送管；消防水带等 ；薄膜·板材 ；转动带（具有一定的拉伸作用）

气垫；膜片；键盘板；复合布等 ；各种环形管线；圆形带；V型带；同步带；防滑带等；软体槽、罐类；薄膜复合片材箱包面料等；各种车辆用箱类；各种容器类 超薄、宽幅薄膜（医疗、卫生用品） 熔接料；粘接剂；人造革、合成革、绳、铁丝、手套等涂层等。 小结：了解学习更多的材料知识，在将来对材料的选择有很大的帮助，对于我们学习机械方面更能开阔知识面能更好的利用资源去完成工作！

参考文献：高分子材料概论；吴其晔，冯莺.北京：工业出版社，2004,6