[00127833]耐水解型TPU片材

一、技术说明 热塑性聚氨酯弹性体（TPU）是由多异氰酸酯和带有羟基的聚酯或聚醚二元醇和低分子二元醇扩链剂,通过逐步加成聚合反应制成的线状或稍有支化交联的高分子材料。TPU分子中既含有柔性链段又含有刚性硬链段,软链段决定了TPU的弹性、低温屈挠性等特性。硬链段则显示的是硬度、弹性模量、脱模性和热稳定性。硬链段通过分子间氢键获得强的物理交联结构,形成微相分离结构,即使无化学交联结构也表现出了橡胶弹性。其弹性模量介于塑料和橡胶之间,在较宽的硬度范围内仍能保持较好的弹性,TPU还兼有塑料加工工艺性能,这使得TPU具有强度高、韧性好、耐磨、耐油等优异性能,在交通工具、建筑、食品包装、家电用密封垫等领域有着广泛的应用前景。 TPU是一种极性聚合物,当其暴露在空气中,不仅受光老化影响,而且会吸收空气中的水蒸气。在挤出成型过程中,水分子气化从而导致材料在挤出过程发生水解,产生气泡,甚至无法成型加工。当TPU在空气中吸水率为0.2%时,成型后制品的拉伸强度为吸水率0.01%制品的25%,而热性能,流变性,透明性均相应变差。当吸水率≧ 0 .5%时,TPU粒料无法进行挤出成型工艺。因此TPU在成型加工前,必须充分干燥（一般在110℃下干燥4~6小时）。当成型后的TPU制品置入有水的环境中,其分子链段发生水解反应导致其力学性能急剧下降;并且水温度越高,酸性越强,浸泡时间越长,力学性能下降幅度越大。 热塑性聚氨酯弹性体不耐水解的原因主要与其分子结构有关。其大分子结构中含有氨基甲酸酯基团、醚基、酯基、脲基等,这些基团都可以与水发生化学反应,断裂降解,而水解产生的酸又进一步催化了聚氨酯软段的水解。聚氨酯弹性体的水解在微观上表现为主键断裂、分子量降低,表观上可能出现表面不再平整,甚至出现明显的变形、隆起、易碎等现象,颜色也会变化,力学性能明显下降。聚氨酯弹性体的不耐水解的缺点,大大限制了其在某些领域的应用。因此,如何改善 TPU 的耐水解性已成为十分重要的研究课题。 TPU片材具有优异的耐磨性和力学性能,目前已有客户将其用于建筑物、桥梁等局部结构件的外层防护,阻止风沙、碎石等对其的损伤和破坏,延长建筑的使用寿命。但目前市售产品大都存在耐水解性差、易开裂、使用寿命低的问题,因此急需开发一种耐水解的TPU片材满足市场需求。 本项目旨在研究开发一种耐水解TPU片材,用于建筑物的外层防护。本项目将开展以下方面内容的研究：（1）研究不同种类聚醚多元醇及扩链剂对热塑性聚氨酯弹性体的水解老化行为的影响;（2）研究聚碳化二亚胺、环氧类化合物、马来酸酐接枝聚合物等对TPU耐水解性能、加工性能、力学性能、热稳定性的影响;（3）优化配方,试制耐水解热塑性聚氨酯弹性体专用料;（4）研究开发耐水解TPU片材的制备方法和成型工艺。通过以上内容的研究和技术攻关,实现耐水解TPU片材产品的规模化生产。 二、主要创新点 创新点一、耐水解型TPU片材配方设计。优化原料配方,在TPU中加入聚碳化二亚胺助剂,并将环氧化合物或马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物与聚碳化二亚胺并用,在提高TPU耐水解性的同时可改善TPU的加工性能。 创新点二、耐水解型TPU片材成型技术。经过反复研究,采用自主设计的压延工艺,并精准控制压延辊的温度,实现TPU片材的完美成型,可大幅提高成品的尺寸稳定性。 创新点三、TPU模头调节技术优化。自主设计用于TPU薄膜生产的可调节模头,模头根据需要对其中一个配合孔进行连接,滑动板与薄膜熔体的输送管相连,当模头对一根输送管的薄膜熔体出料完成后,模头移动至另一个配合孔上,进行对另一根输送管的薄膜熔体出料,结合加热层的设计,使得TPU薄膜熔体始终处于流体状态,极大提高了本项目产品产业化的效率。 三、主要技术性能指标 1)硬度85±5 shore A; 2)外观：透明; 3)TPU厚度2.0 mm,公差±5%; 4)拉伸强度≥30MPa; 5)断裂伸长率≥450% ; 6)无割口直角撕裂强度≥70 kN/m。