一文讀懂聚醚TPU和聚酯TPU的區別
TPU是聚氨酯類熱塑性彈性體,是由二異氰酸酯、多元醇、擴鏈劑組成的多相嵌段共聚物。
美國Goodrich化學公司(現在更名為路博潤)在1958年首次登記了TPU商品牌號Estane,之后60多年來全世界有超過20個商品牌號問世,每一個牌號有幾個系列產品。
目前有生產TPU原料廠家主要有巴斯夫、科思創、路博潤、亨斯邁、萬華化學、上海恒安、瑞華、旭川化學等等。
作為性能優良的彈性體,TPU的下游產品方向非常廣泛,在日用品、體育用品、玩具、裝飾材料等領域得到廣泛應用,比如鞋材、軟管、線纜、醫療器械等。
然而常見的TPU又分兩種類型:聚醚型和聚酯型。根據產品應用的不同要求,需要選用不同類型的TPU,比如耐水解性要求比較高的話,聚醚型TPU比聚酯型TPU要更合適。
所以,今天我們就來聊一聊,聚醚型TPU和聚酯型TPU有哪些區別,以及怎么去辨別?下面分別從原料差異、結構差異、性能對比、辨別方法四個方面進行闡述。
一、原料差異
相信很多人都知道熱塑性彈性體是什么概念,它的結構特征就是同時含有軟鏈段和硬鏈段,分別給材料帶來柔軟性和剛性。
TPU也是一樣有軟鏈段和硬鏈段,而聚醚型TPU和聚酯型TPU的區別就在于軟鏈段的不同,我們可以從原料上看一下區別。
聚醚型TPU:4-4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、聚四氫呋喃(PTMEG)、1、4-丁二醇(BDO),其中MDI的用量約在40%左右,PTMEG約占40%,BDO約占20%。
聚酯型TPU:4-4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、1、4-丁二醇(BDO)、己二酸(AA),其中MDI的用量約在40%,AA約占35%,BDO約占25%。
我們可以看到,聚醚型TPU軟鏈段原料是聚四氫呋喃(PTMEG);聚酯型TPU軟鏈段原料是己二酸(AA),其中己二酸會與丁二醇生成聚己二酸丁二醇酯作為軟鏈段。
二、結構差異
TPU的分子鏈是(AB)n型嵌段線性結構,其中A為高分子量(1000-6000)的聚酯或聚醚,B一般是丁二醇,AB鏈段間化學結構是二異氰酸酯。
根據A結構的不同,TPU可分為聚酯型、聚醚型、聚己內酯型、聚碳酸酯型等等,較常見的就是聚醚型TPU和聚酯型TPU。
三、性能對比
聚醚多元醇是在分子主鏈結構上含有醚鍵、端基帶有羥基的醇類聚合物或齊聚物。因其結構中的醚鍵內聚能較低,并易于旋轉。
因此聚醚型TPU具有優異的低溫柔韌性、耐水解性、耐霉菌性、抗紫外線性等,產品手感好,但剝離強度與斷裂強度相對較差。
聚酯多元醇中共價鍵能極強的酯基可以和硬鏈段形成氫鍵,起到彈性交聯點的作用,但聚酯容易受到水分子的侵襲而發生斷裂,水解生成的酸又能進一步催化聚酯的水解。
因此聚酯型TPU具有優異的力學性能、耐磨性、抗撕裂性、耐化學腐蝕性、耐高溫性、易加工等,但耐水解性較差。
四、辨別方法
關于用哪種TPU比較好,只能說要根據產品物性需求來選擇。要良好力學性能,就聚酯TPU;如果考慮成本、密度、產品使用環境,比如做水上游樂產品,則聚醚型TPU更合適。
不過在選用的時候,又或者不小心搞混了兩種類型TPU,它們在外觀上沒有明顯的區別,那么該如何去辨別它們呢?
其實方法很多,比如化學顯色反應法、氣相色譜質譜(GCMS)、中紅外光譜等,但這些方法技術要求較高,花費時間較長。
那有沒有相對比較簡單,又快速的鑒別方法?答案是有的,比如,密度比較法。
該方法只需要一臺密度測試儀,這里以高精度橡膠密度計舉例,測量步驟為:
將產品放入測量臺,顯示產品重量,按ENTER鍵記憶。
將產品放入水中即顯示密度值。
整個測量過程約5秒,然后根據聚酯型TPU密度比聚醚型TPU大的原理進行區分即可,,具體的密度范圍是:聚醚型TPU——1.13-1.18g/cm3;聚酯型TPU——1.18-1.22g/cm3。通過這個方法就可以快速區分TPU聚酯型和聚醚型啦。
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