熱塑性聚氨酯彈性體，英文簡寫為TPU(Thermoplastic PU)。TPU一般由多元醇、異氰酸酯小分子擴鏈劑三者聚合反應(yīng)而成，采用不同種類的原料，可以達(dá)到不同的性能要求，例如醚類的耐水解性優(yōu)于酯類，二酯類的耐油性卻優(yōu)于醚類；通過控制各組分的配比，可生產(chǎn)出線性或者略有交聯(lián)的聚合物。TPU具有優(yōu)異的機械強度、耐磨性、高回彈、耐油性和耐屈撓性，特別是耐磨性最為突出。目前主要應(yīng)用于制造滑雪靴、登山靴、腳輪、彈力管等體育用品，鞋類，電線電纜，汽車配件和玩具等領(lǐng)域。
TPU>>應(yīng)用領(lǐng)域
汽車用TPU:汽車邊板,減震墊,安全氣囊:
建筑用TPU:跑道,大型橋梁的伸縮縫,飛機場跑道及高速公路嵌縫:
礦山用TPU:固體分離的旋流器,阻燃抗靜電的耐磨運輸帶,礦用單軌吊車的實芯輪,煤礦噴漿機用結(jié)合板,萬噸電動輪自卸車上的油密封圈,高壓電纜護套的冷補膠:
鞋用TPU:高爾夫球鞋,棒球鞋,足球鞋,滑雪鞋,旅游鞋,安全鞋,鞋跟,鞋頭,鞋墊,膠鞋；
醫(yī)用TPU:導(dǎo)管,薄膜,片材,異型件,氣管,套管,假肢,計劃生育用的栓堵劑,顱骨缺損修補材料,安全套:
工業(yè)TPU:氣壓店,膠帶,自行車胎,工業(yè)輪胎,安全套,電線電纜護套,航空航天,油罐,氣球:
新型TPU:復(fù)合板材
TPU的基本特性和特殊品級
1．基本特性：
TPU是分子中含有-NH-COO-基團的材料，長鏈的二元醇和異氰酸酯成分構(gòu)成了軟段，短鍵的二元醇和異氰酸酯成分構(gòu)成了硬段，TPU很多特性取決于長鏈二元醇的種類，其硬度用硬段做比例來調(diào)節(jié)，它的光老化性可加光穩(wěn)定劑來加以改善，同時也取決于異氰酸酯是芳香族還是脂肪族。它不同于其他熱塑性彈性的優(yōu)異性能如下：
?。?）優(yōu)異的耐磨性能、它的Taber磨耗值為0.5-0.35mg，是塑料中最小的，若加入MoS2、硅油石墨等可降低摩擦系數(shù)，提高耐磨程度。
?。?）拉伸強度和伸長率：
TPU的拉伸強度是天然橡膠和合成橡膠的2-3倍，聚酯型的TPU拉伸強度近60MPa，伸長率近410%，聚醚型TPU的拉伸強度為50MPa，伸長率為>30%。
（3）耐油、耐汽油性能：
TPU的耐油性能優(yōu)于丁腈橡膠，具有極好的耐油壽命。
?。?）耐低溫性、耐候性、耐臭氧性能
TPU的耐氣候老化性能優(yōu)于天然橡膠和其他合成橡膠。它的耐臭氧，耐射線的特點在航天工業(yè)有特殊的用途。
?。?）醫(yī)療衛(wèi)生性
TPU具有生物相容性和抗血凝性，醫(yī)用TPU應(yīng)用越來越廣泛，如人造心臟、人工腎、輸血管、血漿袋、輸尿管、外科技術(shù)用固定材料等。
?。?）硬度范圍
TPU硬段的為邵氏A10-邵氏D80，而普通的橡膠硬度范圍一般在邵氏A60~100，TPU在邵氏硬度A15以下的所有彈性體，都有相似的壓縮變形特性。
在邵氏硬度A85到85以上時TPU仍保持彈性。這是其他彈性體所沒有的特性。所以TPU具有高負(fù)載支撐能力和良好的吸振效應(yīng)。
2．特殊品級：
（1）美國BF Goodrich公司生產(chǎn)的TPU（商品名ESTANE?）
（2）德國Bayer公司TPU品級（商品名Desmopan）
（3）日本“ミラヮラソ株式會社的TPU品級（Miractran.品級）
該品級由于二元醇羥基的當(dāng)量和異氰酸酯當(dāng)量的比率不同，分為E型和P型兩系列。E型由于過剩的異氰酸酯形成一部分多聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此具有優(yōu)異機械強度、壓縮永久變形、永久伸展率。P型由于兩組分比例相等，而成線型結(jié)構(gòu)，它的粘度對溫度的依存性小，流動性好，而有好的加工性能，且易溶劑。
最近該公司又開發(fā)了對于人體防靜電的電子部件；衣料及住房的快適應(yīng)性透濕材料；對醫(yī)療和食品等有安全要求的抗菌性材料；鞋底用耐磨耗材料等，尤其是消光材料；發(fā)泡材料；蓄光材料；抗血栓性導(dǎo)尿管用等新功能材料。
成型加工技術(shù)
1、TPU代表性的成型加工方法是擠出成型和注射成型。這些成型方法需注意以下幾點：
（1）由于TPU吸濕性強，加工前必須充分干燥；]
（2）由于粘度對溫度的依存性較慢，要提高溫度控制精度；
（3）要從材料的特性考慮螺桿的結(jié)構(gòu)和長徑比（如：壓縮比、螺槽深度、L/D等）；
（4）根據(jù)材料的流動性考慮模具結(jié)構(gòu)（不會引起滯留的噴咀、流道、澆口等）；
（5）成型機的功率設(shè)定要稍大點（是通用樹脂的1.5~2倍）；
（6）成型生退火處理，恢復(fù)原有特性（尤其是未完全塑化的材料）。
2、成型加工技術(shù)及應(yīng)用
TPU的加工與通用塑料及其他熱塑性彈性體（TPE）相比，難點并不少，然而最近由于成型機及加工技術(shù)的改進(jìn)，已可采用多樣的成型法以制得各類制品。
（1）管材，薄膜，片材領(lǐng)域：
TPU管材，由于具有柔軟，良好的抗拉伸強度，沖擊強度，耐高低溫性，管內(nèi)充1.5MPa而不膨脹。壓力可“達(dá)2-5MPa及良好的耐油性，為此是氣管和油管的理想材料，廣泛用作飛機、坦克、汽車、摩托車、機床等的輸氣、輸油軟管。TPU管材主要用擠出成型加工。但由于TPU易吸水而降低制品的強度，因此在加工前原料應(yīng)于100~120℃下干燥4小時、使TPU中水份含量在0.05%以下，擠出時要注意溫度的調(diào)整，在純TPU中添加1-4PHR的潤滑劑有助于料流的穩(wěn)定擠出，有利于管材表面光潔度的提高。Desmopan的786、385、392品級，ESTANE的58311、58092、58409等品級均可用于擠出管材。本所有99年開始開展了TPU軟管性能如表5。
注：①采用鞋底的耐久性試驗法、原理是以DIN磨耗試驗為標(biāo)準(zhǔn)
本所研制的φ2/4mm、φ4/6mmTPU軟管、已成功地用于自動電梯輸油管，φ3.5/4.5mmTPU軟管已用于飛機另部件，φ3.5/4.5mm、φ3.5/6.2mmTPU軟管已用于汽車另部件、目前本所已能生產(chǎn)不同規(guī)格的TPU軟管，將替代進(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)一步，拓展應(yīng)用領(lǐng)域。
TPU薄膜和片材由于具有強韌、薄壁化、獨特的手感及良好的環(huán)保性等而有較大的應(yīng)用領(lǐng)域。該制品采用T型擠出法，吹塑成型法及壓延成型等方法、成型時必須選擇適合于各成型法的合適品級。
Miractran品級中的標(biāo)準(zhǔn)品級如E100、E300 ESTANE的58206、58887、58315品級都能使用T型擠出成型，能生產(chǎn)出幾十um的薄膜。
吹塑成型法可用Miractran品級中的E885PFAA和E390PFAA品級，ESTANE的58277、58409、58630、58315能生產(chǎn)出不粘的、柔軟的、非常薄且潤幅的薄膜。
壓延成型法可用Miractran品級中的E585MSOH、E660MSOH、E380MSNT品級、硬度從60A到95A都能加工。
（2）熱熔薄膜、涂層領(lǐng)域：
該領(lǐng)域的用途是利用TUP的粘接性、伸縮性及良好的表觀特性，它不僅簡單地作為粘接材料，而且還廣泛應(yīng)用作為T恤衫等服裝圖案熱轉(zhuǎn)印拷貝用薄膜，這些薄膜可用T型擠壓法和吹塑成型法生產(chǎn)。厚度為10μm左右可用Miractran品級中的不變黃型和熱熔型品級。近來用同樣原料制成“無紡布”，控制在25~100g/m2，此“無紡布”除了有上述特性外還因具有空隙結(jié)構(gòu)而有透濕機能，作為新穎的衣料而引人注目。
另外球狀的粉末熱熔材料，還可用于汽車部件的涂裝領(lǐng)域。
（3）低壓縮永久變形，耐熱變形性領(lǐng)域：
表3的Miractran低壓縮永久變形/耐熱型H品級是在原來的基礎(chǔ)上進(jìn)行了大的改造。這主要是通過材料的配備技術(shù)、加工技術(shù)、適當(dāng)?shù)耐嘶鹛幚矶伞Ｖ饕獞?yīng)用于工業(yè)受壓受熱部件。
（4）電子束交聯(lián)領(lǐng)域：
在有耐熱性、耐藥品性、耐摩擦性等較高要求的領(lǐng)域，標(biāo)準(zhǔn)品級的TPU不能滿足其性能要求，改進(jìn)的方法是用電子來進(jìn)行交聯(lián)，在表面形成交聯(lián)層這樣可滿足上述要求，可制成墊圈、膜片、護套、軟管等。
總之TPU汽車、工業(yè)部件、軟管、墊圈、密封件、電線電纜、醫(yī)用等方面得到了廣泛的應(yīng)用。
