TPU的主要特性有:
硬度范圍廣:通過改變TPU各反應組分的配比,可以得到不同硬度的產(chǎn)品,而且隨著硬度的增加,其產(chǎn)品仍保持良好的彈性和耐磨性。
機械強度高:TPU制品的承載能力、抗沖擊性及減震性能突出。
耐寒性突出:TPU的玻璃態(tài)轉變溫度比較低,在零下35度仍保持良好的彈性、柔順性和其他物理性能。
加工性能好:TPU可采用常見的熱塑性材料的加工方法進行加工,如注塑、擠出、壓延等等。同時,TPU與某些高分子材料共同加工能夠得到性能互補的聚合物合金。耐油、耐水、耐霉菌。
再生利用性好。
TPU[1] 作為彈性體是介于橡膠和塑料之間的一種材料,這從它的剛性看出來,TPU的剛性可由彈性模量來度量。橡膠的彈性模量通常在1~10Mpa,TPU在10~1000Mpa,塑料(尼龍,ABS,PC,POM)在1000~10000Mpa。TPU 的硬度范圍相當寬,從Shore A 60~Shore D 80并且在整個硬度范圍內(nèi)具有高彈性;TPU在很寬的溫度范圍內(nèi)-40~120℃,具有柔性,而不需要增塑劑; TPU對油類(礦物油,動植物油脂和潤滑油)和許多溶劑有良好的抵抗能力;TPU 還有良好的耐天候性,極優(yōu)的耐高能射線性能。眾所周知的耐磨性,抗撕裂性,屈擾強度都是優(yōu)良的;拉伸強度高,伸長率大,長期壓縮變形率低等都是TPU的顯著優(yōu)點。
這里介紹的TPU性能包括三個方面:力學性能,物理性能和環(huán)境性能。
1. 力學性能:TPU彈性體的力學性能主要包括:硬度,拉伸強度,壓縮性能,撕裂強度,回彈性和耐磨性能,耐屈擾性等,而TPU 彈性塑料的力學性能,除這些性能外,還有較高剪切強度和沖擊功等。
(a)硬度:硬度是材料抵抗變形,刻痕和劃傷的能力的一種指標。TPU硬度通常用邵爾A(Shore A)和邵爾D(shore D)硬度計測定,邵爾A用于比較軟的TPU,邵爾D用于較硬的TPU。硬度主要由TPU結構中的硬段含量來決定,硬段含量越高,TPU的硬度就會隨之上升。硬度上升后,TPU的其他性能也會發(fā)生改變,拉伸模量和撕裂強度增加,剛性和壓縮應力(負荷能力)增加,伸長率降低,密度和動態(tài)生熱增加,耐環(huán)境性能增加。TPU的硬度與溫度存在一定關系。從室溫冷卻降溫至突變溫度(-4~-12℃),硬度無明顯變化;在突變溫度下,TPU硬度突然增加而變得很硬并失去彈性,這是由于軟段結晶作用的結果。
(b)硬度與定伸應力和伸長率的關系以及硬度與撕裂強度的關系。隨著TPU硬度的增加,定伸應力和300%定伸應力迅速增加,伸長率下降。這主要是由于硬段含量增加的結果:硬段含量高,其所形成硬段相越易形成次晶或結晶結構增加了物理交聯(lián)的數(shù)量而限制材料變形。若使材料變形必須提高應力,從而提高了定伸應力,同時伸長率下降。TPU硬度與撕裂強度的關系,隨硬度增加,撕裂強度迅速增加,其理由亦與模量的解釋相同。
TPU的配方和性能可進行非常多種類的排列組合。但是在現(xiàn)實設計配方和工業(yè)化生產(chǎn)時,卻會因為原材料(多元醇和多異氰酸酯以及擴鏈劑)相互的限制,從而使真正可用于很的應用的研發(fā)還是非常的困難。