热塑性聚氨酯技术资料.ppt

1Thermoplastic Polyurethane ElastomerCHEMROPE 热塑性聚氨酯技术资料热塑性聚氨酯技术资料 SHANGHAI CHEMROPE CO., LTD2Thermoplastic Polyurethane ElastomerCHEMROPE 产品介绍产品介绍SKYTHANE为韩国SK chemicals之热塑性聚氨酯之注册商标SKYTHANE为结合工程塑料及橡胶特性质之高性能弹性体，能为传统橡胶及工程塑料创出新的应用领域（图1）SKYTHANE能以传统注塑成型、挤出成型、吹塑及压延技术制造不同形态的产品SKYTHANE较其他热塑性弹体优异特性包括； 超高耐磨耗性能 高抗张强度及撕裂强度 耐油脂及多种化学溶剂 高透明度 产品说明产品说明SKYTHANE为圆形颗粒，包装于25公斤多层聚乙烯衬袋或防潮铝袋延伸比例 (%)100600500400300200700抗张强度 (kgf/cm2)0200300400500600700800100900NylonSKYTHANE ( TPU )SBRFLEXIBLE PVC800ABSPBTPP+EPDM图. 1 TPU 在抗张图中的位置S80A1 硬度 (Shore A/D) 系列号TPU型号28配方代号 产品结构产品结构SKYTHANE 是由异氰酸酯与长键双醇及短键双醇反应而成。

异氰酸酯及短键双醇形成硬质段，而长键双醇则为软质段由于硬质段与软质段彼此不相容、SKYTHANE形成两相结构因而具备独特的性能藉由改变反应物及反应比例，可获得许多不同物理特性的产品SKYTHANE可分为聚酯型及聚醚型聚酯型TPU具有较优异之物理性能，热安定性及耐油性而在相同的硬度之聚醚型TPU则具有较优异之低温物理性能，耐水解性及抗菌性SKYTHANE产品为圆形颗粒，硬度从65 Shore A 到 75 Shore D 上海允拓贸易有限公司上海允拓贸易有限公司3Thermoplastic Polyurethane ElastomerCHEMROPES100 系列 聚酯 (polyadipate) 卓越物理性能S300 系列 聚酯 (polyadipate)超高透明度S700 系列 聚酯 (polyadipate)优异的低温特性 低永久变形性能X500 系列 聚酯 (polyadipate)适于压片挤出 L100 系列 聚酯 (polycaprolactone )良好抗油性 耐水解性R100系列 聚醚 (Polytetra- methylene ether glycol)优异的耐水解性 优异的低温特性 产品特性产品特性耐磨性能耐磨性能TPU具有优异的耐磨性能。

如图3所示，SHYTHANE的耐磨指数远较其他弹性体低图. 2 SKYTHANE 的产品应用注塑成型压延成型挤出成型 吹膜成型 鞋类配件：鞋底；附件汽车配件：侧边零件；保险杠 机械零件：垫片；转鼓 气动管件；软管；电缆线；消防龙头；薄膜及片材汽车风箱 运动鞋透明气垫 输送带 片材 图. 3 不同弹性体之耐磨耗性能比较；ASTM D1044 (H-18 wheel,1000g load)聚酯 TPU 1. S185A 2. S190A 3. S195A聚醚 TPU 4. R180A 5. R185A 6. R190A其它 7. 聚酯弹性体, 40D 8. 聚酯弹性体, 55D 9. 聚烯烃弹性体,60D 10. 苯乙烯弹性体, 75A20015010050mg 损耗/ 1000 转 1 2 3 4 5 6 7 9 810250聚酯 TPU 聚醚 TPU 其它 上海允拓贸易有限公司上海允拓贸易有限公司4Thermoplastic Polyurethane ElastomerCHEMROPE1. SKYTHANE S190A2. 苯乙烯弹性体 (90A)3. 聚烯烃弹性体 (90A)4. 聚氯乙烯弹性体（90A)5. 聚酯弹性体(89A)6. 聚酰氨弹性体(89A)(* ASTM D412; ** ASTM D624-Die C) 撕裂强度(kgf/cm)**200100500300400100125 25 75 50150 1 2 34 5 6 拉伸性能拉伸性能图.4中, 在相同的硬度下，SKYTHANE 产品较其它弹性体制品显示出较高的拉伸和撕裂强度. 永久压缩变形永久压缩变形永久压缩变形是由 ASTM D395 (方案 B)所决定的, 它可以描述试片在固定的挠曲度之变形量。

一般来说，经过后硬化处理（70oC x 22hrs）的SKYTHANE之永久压缩变形量为25%~50%，而未经过后硬化处理的SKYTHANE之永久压缩变形量为60%~80%表 I S198A之永久压缩变形 25oC x 22hrs 70oC x 22hrs未经过后硬化处理* 40% 70%经过后硬化处理* 25% 35%*硬化处理条件: 90oC x 15hrs为达到最低的永久压缩变形，建议成品应经过后硬化处理部分化学交联 之SKYTHANE (特别订制产品) 可以较一般的SKYTHANE提供更低的永久压缩变形. 图. 5 显示不同硬度对SKYTHANE弹性体应力应变曲线变化情况. 冲击强度冲击强度切口冲击强度（ ASTM D256）提供有关材料的韧性和脆性的讯息，在 -10oC 的测试环境下，大部分的 SKYTHANEs 都不断裂. 表 II 显示各类 SKYTHANEs之冲击强度。

此资料说明聚醚类的 SKYTHANEs具有较低温之挠曲强度表 2 切口冲击强度 (kgf cm/cm) 25oC -10oC -20oC -30oC S195A NB NB NB 5.4L194A NB NB 5.4 4.1R195A NB NB NB 17.5NB : 不断裂拉伸强度 (kgf/cm2)*图. 4 不同弹性体之拉伸性能对比600500400300200100 拉伸强度 (kgf/cm2)100 200 300 400 500 600 700伸长率 (%)图. 5 SKYTHANE弹性体应力应变曲线图. S185AS195AS160D 上海允拓贸易有限公司上海允拓贸易有限公司5Thermoplastic Polyurethane ElastomerCHEMROPE 动态机械性能动态机械性能在一些动态的运用领域所使用之零件，其材料之动态性能是相当重要的。

因为这类测试结果所得的资讯可以用来预测许多产品实际应用中的性能动态机械测试可以提供一种方法用来决定材料受温度及频率影响下的弹性与受损模量 此测试过程可以用来决定下列特性：· 高分子转变温度· 高分子在不同温度作用下之韧性 · 高分子的结晶度/相分离度 图. 6 是表示 SKYTHANEs的动态机械性能. 图. 6 中, 储能模量对温度的关系, 关联到温度对硬度的影响，及对脆化温度和使用温度的影响. 动态机械性能图的形状与转变温度因不同的 SKYTHANE 型号 而变化(多元醇的种类, 分子量, 硬度) 在相同的硬度下,聚醚型的 SKYTHANE (R180A)比聚酯型的SKYTHANE (S180A)有较低的玻璃转变温度 (Tg; max. point of Tan，暨较佳的低温挠曲度 图. 6 SKYTHANEs的动态机械性能 (Bending Mode, Single cantilever, 1Hz freq. ..........., scanning rate : 3oC/min) 上海允拓贸易有限公司上海允拓贸易有限公司6Thermoplastic Polyurethane ElastomerCHEMROPE 耐热性能耐热性能大部分的 SKYTHANEs 在 150 to 200oC时会缓慢的降解；在 200 to 250oC时降解速率更为明显. 通常情况下长期使用温度约为 80oC。

在短期内, 使用温度可达100oC ，对某些硬度更高产品使用温度可达 120oC 抗紫外性能抗紫外性能大部分 SKYTHANEs 曝露于日光下颜色会变深，但这并不代表机械性能受到破坏当长期曝露于日光照射下，材料表面可能发生裂解此时，可添加少量的光稳定剂或碳黑以增强材料的抗紫外性能（图7） 然而, 在室温下聚酯型SKYTHANE 是几乎不会降解的图8表示，在80oC的热水浸渍下，比较聚酯型和聚醚型的SKYTHANE之拉伸强度所受之影响. 如图8所示，TPU 的耐水解性能比较如下：聚酯型 <聚己内酯型<聚醚型 图. 7 SKYTHANEs 受紫外线照射的颜色变化 [ ASTM D4674; Zenon light (0.35W/m2) 63oC x 48%R.H] E = (L2 + a2 + b2)1/2 耐水解性能耐水解性能因为 TPU 包含酯 (或醚) 及氨酯的连接段, 某些程度的水解是无法避免的。

水解对TPU的机械性能的影响是造成分子链的裂解，进而降低材料的分子量而影响机械性能此影响对低硬度的聚酯更明显图. 8 水解对拉伸强度的影响 抗化学性能抗化学性能 SKYTHANEs 可以用于某些须耐化学品腐蚀的应用领域.SKYTHANEs 对于弱酸、碱、 油 、燃料及油脂具有良好的阻抗性 聚酯型的SKYTHANEs 对于溶剂及烃类产品有更佳的阻抗性表4 表示 SKYTHANEs 在不同的有机溶剂及化学品下之阻抗性此评价结果并非完全经过实际测试所得，而是经由文献及我们的实际经验所得出最后产品使用决定权建议应做实际测试评价准则 A 几乎没有影响 B轻微至中度影响C严重影响N不推荐使用空白资料不足 S185A S185A+Stabaxol P (0.2%) R180A 上海允拓贸易有限公司上海允拓贸易有限公司7Thermoplastic Polyurethane ElastomerCHEMROPE表 IV 抗化学性能 化学品 乙醛（Acetaldehyde）醋酸（Acetic acid, 30%）丙酮（Acetone）乙炔（Acetylene）氨（Ammonia,anhydrous） 液氯（Ammonium hydroxide sol뭤）ASTM 1号油 (70oC)ASTM 3 号油(70oC)ASTM A 号燃油ASTM B 号燃油(50oC)ASTM C号燃油氢氧化钡（Barium hydroxide）苯 （Benzene）硼砂 （Borax）硼酸 （Boric acid）丁烷 （Butane）氢硫酸钙（Calcium bisulfite）氯化钙（Calcium chloride氢氧化钙（Calcium hydroxide）二氧化碳（Carbon Dioxide）一氧化碳（Carbon monoxide）四氯化碳（Carbon tetrachloride轮油（Caster oil）氯气（Chlorine gas (dry)）氯气（Chlorine gas (wet)）次氯酸Chromic acid氯化铜（Copper chloride）硫酸铜（Copper sulfate）棉仔油（Cotton seed oil）环乙酮（Cyclohexane）柴油（Diesel oil）二甲荃酰胺（Dimethy formamide）导热油（Dowtherm oil）醋酸乙酯（Ethyl acetate）酒精（Ethyl alcohol）乙二醇（Ethylene glycol）甲酰胺（Formaldehyde）甲酸（Formic acid）Freon 11Freon 12 Freon 22Freon 113评价NCC A ABABCANNAAAAAAACANNAAABBBNBBNNNANB 化学品正己烷（n-Hexane） B 液压油（Hydraulic oils） A汽油（Gasoline） A甘油（Glycerine） A盐酸（Hydrochloric acid 37%,cold) N盐酸（Hydrochloric acid 37%, hot) N氢气（Hydrogen gas） A异辛烷（Isooctane 70oC) B异丙烷（Isopropyl ether) B煤油 (Kerosene) B 油漆 (Lacquer solvent) N亚麻油 (Linseed oil) B润滑油 (Lubricating oil) B二氯化镁(Magnesium chloride)A镁(Magnesium) A氢氧化物(hydroxide) A汞(Mercury) C甲醇(Methyl alcohol) C甲乙硐(Methyl ethyl ketone) C矿物油(Mineral oil) A石脑油(Naphtha) B萘(Naphthalene) B亚硝酸(Nitric acid, 10%) C油酸(Oleic acid) B十六酸(Palmitic acid) A六氯乙烷(Perchloroethylene) C酚(Phenol) N磷酸(Phosphoric acid, 20%) 氢氧化钾(Potassium hydroxide)B硅脂(Silicone grease) A硅油(Silicone oil) A多元醇(Skydol 500) N肥皂液(Soap sol뭤) A氢氧化钠(Sodium hydroxide) B次氯酸钠(Sodium hypochlorite)N豆油(Soybean oil) B稀硫磺酸(Sulfuric acid (Dilute)) B 浓硫磺酸(Sulfuric acid (Conc)) N磺酸(Sulphurous acid) N鞣酸(Tannic acid) A 评价 抗臭氧性能抗臭氧性能臭氧 (O3)是由空气中的氧气受高能量的紫外照射所产生的。

极易与有机材料产生反应 SKYTHANE 具有极佳的抗臭氧性能实际上SKYTHANE 可以用于臭氧制造机的管件 抗菌性能抗菌性能聚酯型SKYTHANE在高温高湿气的环境下，易受微生物攻击而降解然而聚醚型 SKYTHANE 对于微生物的攻击有良好的阻抗性 阻燃性阻燃性一般 SKYTHANE产品达到UL94HB的标准 阻燃规格（SKYTHANE FR grade) 经最小2mm厚度可达到 UL 94 V-2规格，且为非卤素及透明材料 电气性能电气性能由于 SKYTHANEs 具有优异的韧性，挠曲性及耐磨性能，越来越多的电缆套使用 SKYTHANEs 当作保护套件 SKYTHANEs之典型电气性能列于表5及表6 SKYTHANE 与其它工程塑料之混合性能与其它工程塑料之混合性能许多高分子材料可以与 SKYTHANE共混而达到改善性能的要求SKYTHANE 一般可与PVC, ABS 以及聚缩醛 共混此类共混物可提高产品的耐磨耗性能、低温性能、韧性及冲击强度。

氟利昂 (Freon114) 燃油(Fuel oil)汽油(Gasoline)胶水(Glue)酒石酸(Tartaric acid)甲苯(Toluene)三氯乙烯(Trichloroethylene)磷酸三甲苯酚酯 （Tricresyl phospate）ABAAACNC磷酸三钠盐 （ Trisodium phospate)桐油（Tung oil）松节油（Turpentine）水（Water）ABCA化学品评价 化学品评价 上海允拓贸易有限公司上海允拓贸易有限公司8Thermoplastic Polyurethane ElastomerCHEMROPE加工工艺加工工艺 干燥干燥 TPU因具有亲水基，所以极易在大气环境中迅速吸湿TPU 若含湿气过量易导致注塑成型及挤出成型的问题（注塑成型易产生泡孔、喷痕、气泡及物理性能降低；挤出成型易产生气泡、粗糙表面、波浪纹及物理性能降低等问题）为了确保最终产品达到最佳性能，SKYTHANE 在加工前必须干燥建议水分含量为：• 注塑成型：小于 0.05% • 挤出成型：小于 0.03% 可用传统烘箱、斗式干燥器及除湿干燥器烘干。

干燥条件依烘箱而改变• 80 ~ 100oC / 4 ~ 6小时 传统烘箱、斗式干燥器• 70 ~ 90oC / 4 ~ 6小时 除湿干燥器回收料的回掺回收料的回掺依对产品质量要求之不同，注塑成型成品最多可添加20% 之回收料由于回收料熔融黏度与母料的差异，挤出成型最好不好使用回收料，以免成型时产品不稳定染色染色SKYTHANEs可与色粉直接搅拌而染色，亦可使用特殊的SKYTHANE 为载体之色母粒染色添加量一般为2~3phr；特殊情况下，高色粉含量（大于3phr) 之有色共混物亦可提供停机程序停机程序由于 TPU长期在高温中易产生裂解因此，停机时须特别注意若停机时间超过1小时，机器应以聚丙烯或高密度聚乙烯清洗料管后，再将加热系统关闭体积电阻系数*(-cm)表面电阻系数()介电常数106 Hz**S180AS185AS190AS195AS198AS155DS160DS168D1 x 10123 x 10122 x 10121 x 10138 x 10134 x 10145 x 10145 x 1014 4 x 10129 x 10121 x 10133 x 10149 x 10145 x 10155 x 10152 x 1015 0.0590.0580.0640.0720.0690.0570.0570.051 表5 SKYTHANE之电气性能* 依据 ASTM D257** 依据 ASTM D150 表表 6 R185A-1FR*吸湿后之电气性能变化吸湿后之电气性能变化 对照品 80oC热水浸渍7天后 置于25oC, 50%R.H24小时表面电阻 1 x 1013 8 x 1011系数(体积电阻 3 x 1011 2 x 1010 系数(-cm)* R185A-1FR : 阻燃电缆护套规格 上海允拓贸易有限公司上海允拓贸易有限公司9Thermoplastic Polyurethane ElastomerCHEMROPE图. 10 挤出成型机之螺杆构图.如图 10所示, 压缩段应有足够之长度以避免材料受过分剪切而裂解。

一般而言，温度分布为从进料段到压缩段逐渐增加，而经计量段逐渐降低模头温度一般调整到接近材料之熔融温度SK Chemicals公司可提供特殊之管件与片材生产线设计图表7表示一个生产气动管件之挤出机的实际设计资料（材料：SKYTHANE S195A) 表7 特殊管件与片材生产线设计图螺杆直径. (mm)65马达动力 (hp)40L/D28区段比例8D/14D/6D [=3/5/2] (进料/压缩/计量）压缩比例3:1深度 (mm) 7.0 (进料段) 2.33 (计量段)螺杆/套筒间隙 0.02 压缩/Barrel Clearance(mm) 25 ~ 45 生产能力 (kg/hr) 10 ~ 35 螺杆转速（rpm) 12/8, 10/6.5, 管径尺寸 (外径/内径) : 8/5, 6/4, 4/2.5 模头尺寸 (外径/内径) 36/30 for 12/8, 10/6.5 size tubes 30/24 for 8/5, 6/4, 4/2.5 size tubes真空模板尺寸 (模板/外管) : 12.7/12, 10.7/10, 8.6/8, 6.5/6, 4.4/4 * 以上资料因材料及机械而略有不同。

加工产品之后处理加工产品之后处理SKYTHANE 加工后之产品因受较大的剪切力而须储存于室温几星期后，才能达到最佳机械性能可以利用“退火处理” 经短时间内达到最佳机械性能 • 80 ~ 100oC / 20小时 硬度小于 85A之规格• 100 ~ 110oC / 20小时 硬度大于 85A之规格挤出成型之成品，于特殊情况下，亦须退火处理 注塑成型注塑成型加工 SKYTHANEs 之注塑成型机，建议使用三段式螺杆，如图9所示： 图. 9 注塑成型之螺杆构图 为达到输出量与材料熔融均一性 ，建议螺杆长度/直径(L/D)至少为15:1，而压缩比介于 2.5:1 到 3.0:1螺杆尖端应装设止回阀以防止材料回流温度分布则从进料段到计量段逐渐增加而经计量段喷嘴处之温度应接近材料之熔融温度挤出成型挤出成型加工SKYTHANEs之挤出机，建议使用三段式螺杆，其L/D为25~30，而压缩比为3：1螺杆是挤出机之主要机件螺杆之几何设计对挤出效率有重大影响D 进料段(0.5L) 压缩段 (0.3L) 计量段 (0.2L)L = 15 ~ 20 DD 进料段(0.3L) 压缩段 (0.5L) 计量段 (0.2L)L = 25 ~ 30 D 上海允拓贸易有限公司上海允拓贸易有限公司。