上海道勤塑化有限公司

 在2014年全球聚氨酯總產銷量達到2150萬噸，其中彈性體約200萬噸，占總量的9.3%。2014年中國聚氨酯總消費量960萬噸，其中彈性體消費量82萬噸，占總消費量的8.6%，而TPU消費量為28萬噸。中國TPU的十三五規劃主要目標即為醫療、汽車、薄膜高端TPU產品。

 
圖 TPU的消費現狀

為什么TPU在與薄膜高端TPU的產品會逐漸被人所青睞？下面我們先從認識TPU開始？

TPU是分子鏈中含有氨基甲酸酯基團（-NHCOO-)的聚合物，是一種含有硬段和軟段的嵌段共聚物，既具有塑料可塑性和力學強度，又具有橡膠的彈性。由于這種獨有的結構，因此TPU可以廣泛應用于：鞋材、防水透濕的薄膜、流延膜、擠出管材、耐水解流延膜、汽車、阻燃線纜等。

相對于其他材料而言，TPU的力學性能具有可調節性，邵氏硬度在30A-80D之間，耐磨性、撕裂強度、抗拉強度、斷裂伸長率高、耐曲撓、耐油污、耐老化、耐候、高防水、高透濕度、耐水解等性能優異；并且環保污染，生物相容性好、無毒、無致癌等特點。

表 TPU材料與其他材料的性能對比

因此就目前而言，TPU是替代PVC最好的選擇。這主要不僅僅是拉伸強度大大優于PVC，耐低溫性更是PVC不可比擬的；此外，可降解性、抗菌性、不含增塑劑等方面的性能，都比PVC優異。對于在高端產品上，TPU取代PVC是不錯的選擇。

表 TPU與PVC性能對比 

目前，TPU材料已經廣泛應用于鞋類、服裝、醫療用品、工業用品、嬰兒用品 等領域，特別是醫療領域。

表 TPU的應用

TPU薄膜具有耐低溫、高韌性、高強度、環保可分解、“可呼吸性”等優點，正在各個領域取代PVC、EVA、人造革等材料，在中國的消耗量也是持續增長。隨著全社會環保意識的不斷增強，同時隨著技術的進一步開發，TPU應用范圍不斷擴大。2010年至2014年整體市場增長率平均在15%每年。

1.TPU薄膜的特點

TPU薄膜為TPU原料粒子熔融擠出成型而成，其薄膜具有耐低溫、高韌性、高強度、環保可分解，“可呼吸性”等優點，目前正逐步取代PVC、EVA、人造革等材料，特別是在薄膜領域。比如：

鞋類由于所用TPU薄膜厚度比較厚（0.5~2毫米), 各類運動鞋、戶外登山鞋的大量使用從而占據最大消耗量；

運動器材主要集中在水上沖鋒艇、充氣艇、水上風箏，主要使用聚醚類TPU薄膜；

用于家紡、沖鋒衣、戶外用品、醫療用品（手術衣）的防水透濕TPU薄膜。

 
圖  TPU應用于戶外服裝

2.TPU薄膜的加工工藝及特點

TPU可以通過吹塑、流延等成型方式，生產TPU薄膜。

吹塑法：原料經熱擠出機熔融塑化，從機頭進入模頭，經過壓縮空氣吹漲、牽引，然后卷曲和分切；

流延法：原料經過熱擠出機熔融塑化，從機頭通過狹縫式模口擠出，澆注到冷卻輥筒上，使原料急劇冷卻，然后拉伸、分切、卷取。

表  TPU擠出工藝：吹塑、流延對比

 
圖 顯微鏡下薄膜的晶點

結晶性對于薄膜的影響

合適的結晶，薄膜外觀好，并且力學性能優異。

圖 TPU薄膜結晶性適中

如果結晶性過強，會導致熔體破裂，導致擠出的時候產生團聚，如圖所示，薄膜團聚部位多，并且薄膜外觀粗糙，力學性能不好。

圖 TPU薄膜結晶性過強

3.TPU薄膜擠出速率對于薄膜的影響

TPU薄膜在擠出速率增大至臨界速率后，樣品都會發生擠出畸變。畸變主要表現可分為：表面畸變與整體畸變。因此，在保證薄膜外觀性能良好的條件下，選取適當的擠出速率，對于提高生產有一定的幫助。

4.高透濕性能TPU薄膜的特點

微孔膜：一般是以聚四氟乙烯為原料，經過膨化拉伸后形成一種具有微孔性的薄膜本身具有多孔結構，孔徑0.2~10um，僅能透過水蒸氣，這樣人體內散發出的水蒸氣就能有效地通過孔徑向外擴散，而水滴無法滲透，從而達到防水透視效果；

親水性無孔膜：以聚氨基甲酸酯（TPU）為主要材料，導入親水基，表面及本體均勻致密的結構，表面含有一定親水性基團，以氫鍵形式“捕獲”人體散失的水蒸氣分子，通過分子鏈段以及膜內外壓差水蒸氣“傳遞”出去，從而達到優異的防水透濕性能。

  分子透濕膜與微孔透濕膜的比較

TPU分子透濕膜相對于傳統的微孔膜而言，就具有耐表面活性劑、擁有較高的水滲透壓、可選擇性滲透、有較強的抗撕裂性能、完全隔絕細菌與氣味、較低成本等有點

表 分子透濕膜與微孔透濕膜的比較

表 高透濕性能TPU性能

TPU防水透濕膜目前主要應用于賽車服、機車裝、高爾夫裝、防水服、登山鞋、浴簾、桌布、雨衣、嬰兒圍嘴、 航海服、釣魚褲、雪褸、風衣、防寒夾克、 滑雪服、滑雪手套、登山服、打獵服、沖浪服、馬衣、 沖鋒衣、戰斗服、燈飾配件、手機防水配件等。