设为首页 | 加入收藏 | 在线留言 | 网站地图

logo
热门搜索:TPU松紧带 TPU弹力带 TPU肩带 TPU水晶线
首页 > 技术支持 > TPU透明肩带物理性能
技术支持

TPU透明肩带物理性能

时间:2014-08-30 11:30 来源:未知 作者:admin 点击:
    热塑性聚氨筋(TPU)是一类可加热可以塑化、溶剂可以溶解的聚氨隋。与混炼型和浇注型聚氨
酷比较.化学结构上没有或很少有化学交联.其分子基本上是线性的.然而却存在一定fit的物理交换.
因此,这类聚氨币称为热塑性聚氨脂。TPU透明肩带


    1958年,Schollenberge  C.S.首先提了物理交换(实质上交联)的理论.所谓物理交换是指在线
性聚氨酷分r链之间,存在着遇热或溶剂呈可逆性的“连接点”.它实际上不是化学交联,但起化学交
联的作川。由于这种物理交联的作川,w氨N形成了多相形态结构理论,聚氨两的氢键对其形态起了
弧化作川,并使其耐受更高的湿度:正是山于物理交联理论,使得市场上出现了除浇注和混炼之外的
另一类聚氨ku的.钻种—热塑性聚氨酷 .
    像浇注型聚氨酝(液体)和混炼型聚氨酌(固体)一样,TPU其有高校最、高强度、高伸长和
高弹性.优良的耐磨、耐油、耐低温、耐老化性能。
    TPU加工工艺有熔融法和溶液法。熔融加工是)”塑料下业常川的T艺:如混炼、压延、挤出、
吹塑和模塑(包括注射、压缩、传递和离心等),溶液加工是粒料溶于溶剂或八接在溶剂中聚合而制
成溶液再进行涂攫、纺丝等。TPU制成最终产.甘.,一般不需要进行硫化交联反应,可以缩短生产周
期,废弃物料能够回收重新加以利川.TPU可以广泛使川助剂和填料.以便改善某些物理性能、加
T性能.或是降低成本:并可在合成过程中加入。TPU可以制成透明、浅色和纯度很高的制况:,以
满x要求美观或要求无奇副作川的ft品和版疗行业。TPU透明橡筋带
 
    TPU的不足之处在于,适合生产小件但数最可观的制品.人型制.钻成型困难,校只价格高:制
品耐热性和压缩永久变形较差。
    TPU可按不同标准进行分类。按软段给构可分为聚筋型、聚醚型和J‘二烯型,‘已们分别含有币
基、醚基或1烯基:按硬段结构分为氨m型和氨酷服型.它们分别由二醉扩链剂或二肢扩链剂获彻.
    按有无交联可分为纯热塑性和半热塑性。前者是纯线性结构,无交联键:后者是含有少个N草甲
酸酗等交联键。
    按合成T.艺分为本体W合和溶液聚合.在木体W合中.又可按有无预反应分为预W法和一步法:
预聚法是将二异氰酸酷与人分厂二醉先行反应一定时问,再加入扩链生产TPU:一步法是将人分子
二解、二异酸啼和扩链剂同时混合反应成TPU.溶液聚合是将二异佩酸脂先溶于溶剂中,再加入人
分子里醉令其反应一定时间.城后加入扩链剂生成,TPU.
    按加工工艺分为熔融加工和溶液加工,己如上述。
    按制成IV,.川途可分为异型件(各种机械零件)、管材‘护套、棒型材)和薄膜〔薄)i"蒲板),
以及胶枯剂、涂料和纤维等.
    一958年关W Goodrich化学公司首次登记TPU商tilt牌U Estanc. 40年来全tit界给有20余个商IV,
牌号问世,梅一个牌号有儿个系列产品。主要生产厂家有:Mobay公司的Texin, Dow化学公司的
Pcllethane.德国Bayer公司的Desmopan. BASF公司的Elastollan,口本大口本油墨公司的Pandex等.山西化工研究所于.973年开展TPU研制工作.天洋聚氨酥塑料制品厂于1985年首先生产TPU
弹性休供应市场,此外,主要生产厂家还有烟台华人化学公司和天津人邱庄泡沫总厂等。
    1998年TPU全球川最给为!9.6万吨,其中欧洲.片36.9%.为7.24万吨,关洲市场消耗约7.07
万吨二气36.1%,其余5.29万吨为亚太地区.气有(.叮27%):口本和台湾各。片该地区的23%,人约
各1.2万吨,其余分布在W.洲其他闺家.据预测 1998-2003年的5年期间,TPU年增长率为5.1%.
将从.998年的!9.6万吨增至2003年的25.,万吨.TPU透明肩条
    TPU作为弹性是介于橡胶和塑料之间的一种材料.这可从它的刚性石出来,TPU的刚性可由其
弹性模最来度最.橡胶的弹性校爪通常在!-IOMPa. TPU在.0- 1000MPa.塑料(尼龙、ABS.聚
碳酸肠、聚[if解)在一()00-I(1111X)MPa. TPU的硬度范围相'1宽,从邵尔^60-D80并且在招个硬度
范围内具有高弹性:TPU在很宽的温度内一40-120 C,其有柔性,而不需要增塑剂:TPU对油类‘矿
物油、动植物油脂和润汾油)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、屈挠强瓜都是优良的:拉仲强度高,下中长率人,长期
压缩永久变形率低等都是TPU显著优点。
    这里介绍的,TPU性能包括二个方面:力学性能、物理性能。
    一、力学性能
    TPU弹性体的力学性能主要包括:硬度、拉仲强度、压缩性能、撕裂性能、回弹性和耐磨性能、耐屈挠性等,而TPU弹性塑料的力学性能,除这些性能外,还有较高剪切强座和冲击韧性等。
    1、硬)变
    硬度是材料抵抗变形、刻痕和划伤能力的一种指标。TPI 1硬,们由常川邵尔A型和邵尔D烈硬瓜
计测定.邵尔A川于较软的TPU,邵尔D用于较硬的,TPU.由于嵌段共聚物TPU性质决定了它的
范闲很宽,在邵尔A60至邵尔D80之间,跨越了橡胶和塑料的硬度。
    TPU的硬度与许多性能有关,随硬度的增加.TPU的如下性能发生变化.
    拉仲校最和撕裂强瓜增加,刚性和压缩应力(负荷能力)增加,叮中长率降低,密度和动态生热增加,
耐环境性能埔加。
    (一)邵尔^与召i弓尔D的相关性
    邵尔A硬度与邵尔D硬度之间的关系给在表5,这是在23'C 50%相关艰度卜测定的,只是一张人
致的参考表。
 
    2.拉伸性能
    拉仲性能是指单向拉仲.即应力一应变性能,从TPU的应力一应变曲线可以获得这些信息:拉
仲强度、扯断伸长牢(简称仲长率)、拉仲强度‘杨氏校爪)、定仲应力、扯断永久变形(简称拉伸
永久变形)和韧性等。
    (I)应力一应变曲线
    典型的TPU应力一应变曲线示于图10-5. TPU结构是MDI-BDO-P(EO/PO)-2000.端AM EO.
含最30%(质爪),官能度!.%,r0=1.04.硬段浓瓜10%-77%(质最)。该图曲线有三种类型:
曲线I和II的初始校最很低(0.7-5.5MPa),仲长率很高(700-800%).肠软橡胶:曲线III至V
初始模最较高(3.4 -260MPa ),仲长率特高.是弹性体:曲线VI至G1I初始校最相当高(520^-1400MPa).
而仲长牢很低(40%-400%).是TPU弹性翔料。由此可见:TPU是应力一应变曲线显示了软橡胶、
弹性休和弹性塑料的典型特性.
    (2)应力一应变与温度的关系
    图6 (a)和(b)示山T商1i'i TPU Iw力一应变曲线与,II度的关系。这是Tcxin 180AR商iiu,  (a)
和(b)分别为高M (23-121'C)和低7t3 (0---50'C)拉伸应力一应变19线.不难看出.Texin48OAR
在室温23℃时是弹性休,在.20℃时成为软橡胶,在一50℃又呈现弹性塑料.在固定应变的情况卜
拉仲应力随温度的增加而卜降。这是由于TPU硬段微区随温反增加逐渐软化以及硬段N合度的增加
导致拉伸应力下降。
 
    (3)应力一应变与拉仲速度的关系
    图7示出的是Roylar863聚醚型TPU,硬度邵尔A85的应力一应变曲线,曲线I是拉仲速度是
500mm/min,曲线2是50mm/min.,拉伸速度不同,应力一应变曲线的斜率不同,尤其仲长率300%
以上时。伸长率固定时.拉伸速度慢的曲线I比快的曲线2有较高的模最,拉伸强度亦较高,这是由
于拉仲过种硬段和软段重新取向,而取向需要足够的时间.所以拉仲速反慢使TPU有允分时间取向.
TPU的取向使其模最增加。
    (4)拉仲强度和仲长率
    这里讨论的拉仲么度和仲长率有TPU弹性体与其他材料的比较、后硫化的形响、吸湿的形响、
化学交联的影响、TPU分子带的影响以及一步法和预聚法的比较等.
    ①TPU弹性体与其他材料的比较
    表II给出了它们的拉仲强瓜和伸长率。可见聚醚型TPU的拉伸弧反和伸长率远优于聚抓乙烯塑
料和橡胶,此外TPU在加T.过程不加或加入很少助剂,能满足食品下业要求,这也是其他材丰4如PVC,
橡胶等难以办到的。
    ②后硫化的彭响
    TPU的性能强烈地受到微区形态的影响。在加热或处理TPU期间.发生相混合,而在快速冷却
时,出现相分离.TPU的分离过程(脱混过程),由于其高枯度,决定干时间:而,TPU的力学性能
又强烈地关系到与时间有关的微区形态。因此,为了获得最佳性能,TPU应进行后硫化。后硫化条
件随TPU材科变化,TPU达到址优性能可以室温贮存一周或高温卜硫化以便缩短时问周期。图8(a).
(b)给出Tcxin两种硬度的拉仲强I交与硫化时间的关系。图8(a)可见Tcxin355DR在110℃或181 C
需25h,在I40C需5h达到最高拉伸强III. (b):Texin59IAR
    3,压缩性能
    TPU压缩性能主要介绍压缩压力应变曲线.包括压缩模最与硬度的关系.压绷负荷变形、不同
变形的压缩应力、压缩模最与温度的关系.应变能密度、压缩滞后及压缩永久变形等。
    (I)压缩模最与硬度的关系
    压缩校最是在弹性限度内压缩应力与压缩应变之比,理论上等于拉仲应力一应变的弹性校录.即
杨氏校讯. TPU的压缩模爪决定于它的硬度.硬度越高压缩校爪亦越商.图13给出了压缩模最与硬
度的关系。由该图可以估计各种硬度TPU的压缩模最。
    (2)负荷一挠曲曲线
    山邵尔D硬度25 -76TPU所渊定并经理论计算而获得的负荷-挠曲曲线给在图14. TPU理论计
算所需压缩校最是山图13沽计的,所有试样的面积都相等.山图14可看出,实验f14和理论伙l卜常一
致。这个给果预示了有不同物理性能聚氨啼和其他弹性体的负荷特性。
    (3)压缩25%和50%的应力
    表17给出T压缩25%和50%TPU的应力,该TPU软段为PTMG, PCL和PBA,分别为1000
和2000,硬段为MDI-BDO.硬段含员分别为48.2% (PCL-1250为42.7%)和31.7%. r0= 1 .05,预聚
法合成工艺.不难肴出,三种类型软段(PTMG, PCL, PBA)合成的TPU,无论是压缩25%还是50%,
其应力随硬度增加而增加.而硬度随硬段含爪增加而增加。
    4、不同温度的压缩挠曲
    表18是-40-821C,压缩25%的压缩应力。TPU结构及参数同表17.表18的数据显示:挠曲25%
的压缩应力与温度的关系是TPU被冷却时(82-25'C),多数弹性体的压缩应力基本保持常数.尤
其是2001)软段,直到软段开始结品,其压缩应力很快增加,从分子最2001】软段抽取的TPU显现的
这种变化最明显.因为这些弹性休在较高温度的压缩应力很接近.只在较低温度(-40---7'C)一卜
才很明显地察觉软段压缩应力的差别。PTMG一软段合成的TPU弹性休,在一40'C至82℃的范围内的
压缩应力变化址小,可见这种TPU能够适川很宽的温度范围。
    5、回弹性
    TPU的回弹性是指形变应力解除后迅速恢熨其原状的程度,川恢熨能表示,即形变回缩功与产
生形变所需要的功之比.它是弹性休动态模爪和内摩擦的函数,并对温度非常敏感.’卜面讨论温度与
弹性的关系、硬度与弹性的关系、硬段含爪与弹性、软段最分子爪与弹性、软段含爪与弹性回复等.
    (I)温度与弹性的关系
    表24示出TPU回弹性与室温以卜不同温度的关系。TPU软段为PTMG. PCL. PBA,相对分子
质最分别为1000和2000:硬段为MDI-BDO.硬段含最分别为48.2%(PCL-1250为42.7%)和31.7%.
ro=1.05预聚法合成:正如所预期的那样,回弹随温度的卜降而降低,_“到某!温度,弹性又迅速增
加。这个温度是软段结品温度.决定于人分子二醉的结构,聚醚型TPU较聚酷型TPU低。在结品温
度以下的温度.弹性休变得很硬且失去了它的弹性,因此,回弹性不再是的回弹,而是类似于离开硬
金城表面的反弹。
 
    表25示出了宽阔温度范围的,TPU回弹性。TPU的组成是:软段PTMG-2(XX)和PTMG-2900.硬
段为MDI-BDO和PPDI-BDO(PPDI,对苯二异氰酸陈),MDI-BDO-PTMG-2900的两个样rO=1.0.其余r
均为!.05。这一组数据表明,全部样品的弹性都随温度的提高而增加,直到人约93'C:在149'C弹性
略有卜降,可能是硬段相的有序结构有所破坏的缘故,PPDI-BDO的TPU在该温度保持较高的弹性。
 
    二、TPU物理性能
    TPU弹性休的物理性能包括密度、线性膨胀系数、摩擦系数、E(休扩散系数、传热系数、玻瑞
化转变温度、熔点、熔化热、比热容和特性枯度等。
    I、密/t
    TPU的密度人约在1.10-1.25之间.在同等硬度时聚醚型TPU密度比聚酷型TPU低.TPU密度
决定于软段种类、分子最、硬段或软段含讯以及TPU聚集态。这一部分讨论TPU与橡胶和塑料的比
较、软段类型的影响、TPU分r母的影响、软段取代革的影响和硬段含最的影响。
    (I)与橡胶和塑料的比较
    TPU密攻与橡胶和塑料的比较示于表33。由此可见TPU密度与其他橡胶和塑料无显著差异。
      (2)聚命型TPU与聚醚型的比较
    表34给出5种牌号TPU弹性体的硬度与密度的比较。聚酣型TPU硬度为62A -75D的密度在
1.15-1.25蟀m3.这说明在同等体积时,聚醚型TPU的质爪梢轻,而梢件是以质爪不是体积,所以
在设计、购买和生产时,要考虑这个重要的密度差别。
 
    (3) TPU分子示的影响
    TPU分子爪对密度的影响示于图24. TPU结构是MDI-BDO-PBA-1099,硬段含爪34.9%,通过rO
=NCO/OH之比调整TPU分r.最,无规熔融聚合T艺.TPU分r最与密度关系的实验误差相当人,
故数据分散。尽管如此.分r最与密度关系也是明显的.TPU密度随分r最增加而加人,并且在.}:(i t:t s
时出现拐点。
    气体扩散系数
    气体扩散系数(透产〔性)(Q)是指在一定的i an度和压力卜,产(休透过试样规定面积的扩散速率,
以fil单位时间、压力、面积透过一定jlfliw的气休体积表面,即【mZ/(s.Pa)] x10.18.不同碑(休的渗
透率Q差别较人,TPU对空气的Q位一般为((3 -14) x 10.18 m2/(s.Pa)。这里讨论影响Q仇的一些因素:
包括温度、TPU软段类型、硬度等,另外还讨论,TPU的透水R〔性。
    (I)温度的影响
    Desmopan在251C, 60℃的空气、氮气、氧气和二氧化碳气体的扩散系数Q仇示于表4一这是川
1000M膜洲得之数据。不难看出扩散系数在60℃比251C增加数倍。
    (2)聚醋型与聚醚型TPU的比较
    Elastollan TPU弹性体聚酷划与聚醚型扩散系数的比较示于表42。对空气、氮、氧和二氧化碳四
种产(体的Q仇,聚酥型TPU普遍低于聚醚型。
 
    (3) TPU硬度的影响
    Elastollan TPU弹性体硬度对扩散系数的形响如表43所示。四种气体的扩散系数都随硬度增加而
减少,可能是TPU Q俏主要决定于软段的深度和性质.软段浓度增加,透气性增加.
    6.玻瑞化转变温度
    玻璃化转变温度是指TPU非品态或结品态TPU中的非品部分从玻功态到高弹态的转变温度(几).
通常讲的TPU饱就是指的几:硬段相在硬段分子最足够人时亦存在玻璃化转变温度(与).TPU几
人约在一32-711C,与软段结构、分子爪有关,亦与硬段结构、浓度有关.
    (I)Pellethanc TPU的几
    表49显示了Pellcthane TPU的玻璃化转变温度几,聚M ANQ TPU的Ts、无论硬度高低,普遍高于
聚醚型TPU.表明后者耐低温性能优于前者.硬度越高,几越高.
(2)软段结构的影响
TPU的玻”转变温lki软段结构密切相关·表50给出TX种典”软段的影响。软段分。咽=2000.硬段是MDI-BDO.含最40%--60%o显而易见,聚醚软段几低于聚酷软段,这是由于聚醚软段所含的醚萃(-0-)的柔性人于聚酷软段的醋萃之故:从TPU的形态观察,聚醚软段相的纯度较高,深于其中的硬段较少,聚肠软段则不同,‘亡的纯度低,溶解的硬段较多,所以聚醚软段To
低于聚酷软段。
    (I)软段分子爪的影响
    表51显示了软段分子爪对TPU Tg的影响,硬段为MDI-BDO.含最16-54%.显然,无论是聚
醋还是聚醚软段.分ff}是影响TPU Tg的主要因素,分子爪越高.Tg越低.软段分r讯增加,对
其所连接的硬段的作川卜降.此外较长的软段有利于两相的分离.故Tg卜降.
                          表51软段分子爪对TPU  TR
    8. TPU的熔融热
    TPU弹性体的熔融热AH主要指硬段相结品、次品、有序结构熔化所吸收的热最.以Jig表示。
AH的人小取决于硬段的含爪、长度和TPU热力史,软段分子讯亦有一定影响. TPU的△H约为2.0
25J/g.
                                                ..洲飞..尸一
   (1)硬段扩链剂的影响
    TPU软段为PBA-2000.硬段分别为MDI-EDO. MDI-BDO, MDI-HQEE, x0=1.0,三种二醉扩链
剂对其熔融热AH影响示于表56。可以看出,扩链剂分子员增加,TPU的熔融热亦增加.这可能是
硬段相微品尺寸增加的结果。
    (2)硬段含量的影响
    硬段含最是影响TPU铭融热的主要因素,MDI-BDO-P(EO/PO)-200(】的,TPU可说明这种影响,
如有57所示,P(EO/PO)-2000含EO革15%, r0=1.04. TPU熔融热随硬段含最H线性增加.EiH外
推到零时,硬段为13%.表明需要大于.的MDI单元才能纺品,或者表明某些硬段混于软段相中。
完全结品共聚物的理论热估计为!47J棺.结品度约为23%.
 
    (3) TPU AH与硬段AH Lt较
    TPU熔融热与其硬段熔融热不同,TPU聚合物熔融热低于硬段的,MDI-BDO-P(EO/PO)-2(XX) TPU
说明,如表58.封端的EO为30%, r0= 1.04. TPU聚合物和硬段在含讯55%时△H达最人价,再增
加硬段含录熔融热则F降.硬段含At.由21%增至77%时,硬段AH普遍高于TPU AH. IM硬段含最
增加差距缩小。
 
本文链接地址:http://www.yzhdtape.com/jishuzhichi/286.html
产品直通车
本页关键词
TPU透明肩带物理性能
首页 | TPU弹力带 | TPU肩带 | TPU产品展示 | 应用案例 | 客户见证 | 资讯中心 | 品质标准 | 关于韵泽 | 联系韵泽