由于熱塑性聚氨酯具有優異的耐磨性、較高的拉伸強度和伸長率，同時兼具低溫柔韌性，以及硬度范圍廣、承載能力大等性能，應用范圍十分廣泛，如汽車車體外部配件、電纜護套等、工業膠管、齒輪、密封件、膠帶、滑雪鞋和各種膠輪等。但是，由于TPU生產成本高、加工性能不如聚烯烴等，從而限制了了它的進一步推廣應用。因此，人們正在通過種種努力，在TPU中摻加與之相容的聚合物，制成聚合物“合金”，從而達到降低成本、改善某些特殊性能的目的。另外，TPU作為塑料改性劑，可賦予塑料某些特殊性能。由于TPU的熱塑性，其共混體系的開發潛力比熱固性共聚體系要大。
5.4.4.1 TPU與聚合物的共混體系
共混的目的是為了獲得單一聚合物所不具備的綜合性能。TPU與熱塑性塑料共混體系的性能與許多因素有關，最重要的因素是TPU與塑料之間的相容性。TPU與塑料共混體系的相容性與它們各自的溶度參數、極性、表面張力、結晶能力、粘度等諸因素有關。科研開發人員對TPU-ABS、TPU-PVC、TPU-POM、TPU-PC等共混體系做了大量的工作，已有部分產品投入市場，并且應用到汽車工藝中。
（1）TPU-PVC合金
用聚氯乙烯（PVC）改性TPU，可降低TPU的成本，改進TPU的加工性能，改善材料耐侯性，提高TPU的阻燃性、改善TPU的耐熱性能以及其它性能；用TPU改性PVC可改善后者的耐磨性、抗沖擊性能、耐油和耐化學品性能、低溫性能及粘附性能。
PVC與聚酯型TPU共混比與聚醚型TPU共混效果好。
通常先將PVC、增塑劑和硬脂酸等用二聯輥預混合，再加入到熱塑性聚氨酯彈性體中混煉混合，然后，按照所選用的加工方法和工藝成型。
日本DIC公司曾對聚己內酯-MDI型TPU(Pandex5000)和硬PVC的共混改性進行研究，實驗結果如表5-21所示。他們采用的方法是首先把PVC、環氧增塑劑、硬脂酸鹽在雙輥上與混合成成片，然后再加TPU混煉10min，加壓成型制成試片。其50/50共混物成片條件為：混合溫度160~170℃，制作試片溫度160~170℃，壓力20MPa，試片厚度2mm.
表5-21 TPU和PVC共混聚合物樣品的力學性能
|
TPU/PVC質量比
|
0/100
|
25/75
|
50/50
|
75/25
|
100/0
|
|
邵氏硬度
拉伸強度/MPa
斷裂伸長率/%
100%模量/MPa
200%模量/MPa
300%模量/MPa
簡支梁沖擊度/（kJ／㎡）
|
86D
75.8
10
―
―
―
8.5
|
75D
41.1
160
15.0
―
―
60
|
96A
21.4
550
14.1
19.0
20.8
不斷
|
87A
18.0
700
6.8
10.0
12.7
不斷
|
84A
22.7
800
4.9
7.5
10.0
不斷
|
注：配方中均加硬脂酸鋅及硬脂酸鋇各1份，環氧增塑劑5份。
從表5-21可以看出，TPU的混入明顯提高了硬質聚錄乙烯的沖擊強度和伸長率，且增加的幅度較大，盡管TPU的加入使PVC的強度和硬度等有所下降。TPU對PVC有良好的增塑效果，是PVC的永久增塑劑，可替代DOP增塑PVC，克服增塑劑遷移問題。
TPU與PVC共混，采用相容化改性劑（如氯化聚乙烯）可明顯改善共混物的性能。。日本塑料技術公司開發出一種熱塑性聚氨酯-聚氯乙烯彈性體。這種材料以TPU和PVC及第三組分配合后經混煉而成，充分發揮了TPU和PVC兩者的優良特性，TPU作為PVC的增塑劑使用，PVC材料的脆化溫度也由-30℃降低到-68℃，達到了特殊耐寒等級。另一方面，由于有效的利用了PVC樹脂加工良好的特性，因而不需要特殊的加工機械，采用擠出、注射、壓延等方法均可成型。利用PVC的特性還解決了TPU的耐水性和耐候性，消除了單一TPU材料變色、褪色問題。其材料具有優良的耐油性、耐熱性、耐磨性和透明性，可自由著色。該公司具有配合食品用耐寒、柔軟、高回彈性等特殊品級的多種產品。此外，正在開拓薄膜、人造革、片材、軟管、車內裝潢、家具等方面用途的材料。
由熱塑性聚氨酯彈性體與軟質聚氯乙烯共混而成的塑料已用于特殊功能的輸液和輸血雙壓醫用膠管。
（2）POM-TPU合金 聚甲醛（POM）是高密度、高結晶性的線性聚合物。由于POM的原料價廉易得，產品有堅硬耐磨、耐疲勞和尺寸穩定等優良性能，且成型加工方便，是一種重要的熱塑性工程塑料，使用范圍廣泛。但是POM脆性大，抗沖擊性能差，限制了它的應用范圍。為了改善其韌性，通常加入增韌組分，如聚氨酯。國內外在TPU和POM共混方面也做了大量工作TPU有很好的韌性，能與POM部分混溶。單純以熱塑性聚氨酯與聚甲醛共混，共混物的缺口沖擊強度的增加的幅度十分有限。為了增強共混物的界面粘結，可在共混物體系加入適當的增溶劑，有利于共混的進行，以取得很好的共混效果。國內有研究表明當聚甲醛與聚氨酯配比為60:40時，與未加增溶劑體系相比，缺口沖擊強度提高了2.5倍以上，最大值約為純聚甲醛缺口沖擊強度的10倍，拉伸強度也略有上升。
TPU-POM共混樹脂的熔融粘度較TPU熔融粘度低，容易加工，但共混樹脂較POM易蠕變。據DuPont公司介紹，模具溫度要控制在70℃以下，因為較低的模具溫度可使TPU粒徑邊小，促使其在POM基體中均勻分散；亦可使POM結晶化速度降低，內部應力減小。
聚氨酯除了增韌作用，還是成核中心，是POM晶體變得更細。由于PU加入，被增韌POM的機械性能及摩擦性能不同。用10%PU增韌并填充聚四氟乙烯（PTFE）及硅油的POM具有較好的濕潤滑性能及耐磨耗性能。增韌POM用于制造聚合物軸承、接頭等。
均聚甲醛的分子量、TPU的類型、TPU中軟鏈段的玻璃化溫度、POM與TPU的比例、加工條件是影響共混物性能的主要因素。在增韌POM中，聚甲醛占60%~95%（質量分數），要求其軟段的分子量一般為1000~2500.TPU的玻璃化轉變溫度應低于-15℃。其它條件相同時，T
g愈低，共混材料的抗沖擊率愈高
。在POM中加入TPU，以般使POM得拉伸強度下降，而沖擊強度增加，但隨著TPU用量增加到某一程度，沖擊強度達到最大值后下降。
國外TPU-POM共混樹脂商品牌號較多，如杜邦公司的DebrinST及T系列增韌POM,Hoechst-Celanese公司的Celon,用于制作鏈輪、儀表盤柱腳、開關按鈕、玩具夾、汽車車身部件、運動設備及吹塑制品等。
也可以用POM改性TPU。TPU中添加5%~20%的POM，可改善樹脂的擠出和吹塑加工性能；添加30%~50%的POM時，樹脂的耐熱性、抗濕老化及耐溶劑性能比純TPU樹脂提高。
（3）TPI-PC合金
雙酚A型聚碳酸酯（PC）堅硬而有韌性，具有高抗沖擊性、尺寸穩定性和很寬的使用溫度，以及良好的電絕緣體和耐蠕變性等，應用范圍很廣。但其耐開裂性和耐溶劑性較差，可在PC中摻混其它聚合物的耐溶劑、耐化學品和應力開裂性能得到改善；PC可賦予共混物較好的拉伸強度、彎曲模量、熱變形溫度、線型熱膨脹系數和加工性。TPU與PC共混物的物理性能見表5-22
表5-22 TPU同PC共混物的物理性能
|
TPU/PC質量比
|
100/0
|
80/20
|
60/40
|
40/60
|
20/80
|
0/100
|
|
邵氏硬度
拉伸強度/MPa
斷裂伸長率/%
100%模量/MPa
200%模量/MPa
300%模量/MPa
彎曲模量/MPa
撕裂強度/（kN／m）
|
67
48.3
370
26.9
30.3
37.9
459
236
|
72
33.8
305
31.4
36.6
34.5
703
223
|
77
47
210
37.2
46.9
―
1069
211
|
79
55.2
175
45.5
―
―
1717
228
|
82
55.9
150
51.7
―
―
2241
228
|
83
49.6
40
―
―
―
2386
193
|
注：TPU由PBA-MDI-BD合成，軟段質量分數37.5%。
聚碳酸酯與TPU共混能提高TPU彈性體的硬度、強度、屈撓模量、熱穩定性、耐油和耐水解性，在汽車工業中有著較為廣泛的應用。一些公司已開發了TPU-PC共混物，如Mobay公司開發的Texin系列的注射級TPU-PC產品
。
（4）TPI-ABS合金
由于ABS樹脂（聚丙烯
腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）具有良好的剛性、抗沖擊性、高硬度、低線性膨脹系數和良好的加工性能，已被廣泛用作結構材料。在ABS中添加少量TPU共混可以改善ABS的耐磨性、低溫耐沖擊性能、可涂飾性、耐油性。在TPU中添加ABS共混降低了成本，并改進了TPU的耐熱性和加工性能。美國Dow化學公司開發了TPU與ABS合金，并已在汽車保險杠上得到應用。
國內安徽大學高分子研究所利用TPU改性ABS，成功地制造了紡織行業用緯紗管。
將TPU與ABS干燥處理后，按配比在雙輥混煉機中進行共混，再用平板壓片。工藝條件為：雙輥溫度135~145℃，共混時間10~15min。不同配比的TPU與ABS力學性能列于表5-23.
表5-23
不同配比TPU/ABS的力學性能
|
TPU/ABS質量比
|
0/100
|
5/95
|
10/90
|
20/80
|
30/70
|
100/0
|
|
拉伸強度/MPa
彎曲強度/MPa
沖擊強度/（kJ／㎡）
缺口
無缺口
壓縮強度/MPa
|
37.8
70.0
17.9
22.5
78.5
|
35.6
78.5
22.4
44.5
68.5
|
34.5
73.3
29.6
71.4
63.4
|
32.0
72.1
―
87.0
62.6
|
25.4
70.8
24.9
57.3
61.2
|
33.8
78.5
―
不斷
66.5
|
從表5-22可以看出，少量TPU可明顯改善ABS的彎曲強度和沖擊強度。隨TPU含量的增大，共混材料的沖擊強度增加。共混物仍保持了ABS的質輕剛硬、尺寸穩定的優點，耐磨性也達到了改善。
（5）TPU的其它共混體系 可與TPU共混或共聚的聚合物除了POM、ABS、PVC、PC以外，還有聚苯乙烯（PS）、聚丙烯酸酯、聚酯樹脂、SBS、EVA、PP、CPE、聚酰胺等。例如，苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN）同TPU共混可提高TPU的剛性和模量，同時也降低了TPU的成本。在聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）樹脂中加入5%~30%的TPU共混，能減少PBT的成型收縮率和改性制品翹曲、變形等缺陷。苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡膠與熱塑性聚氨酯彈性體的共混物，主要用于聚氯乙烯和某些熱固性橡膠的代用品，在制鞋、防水材料、膠輥、彈性膠中有所應用。在聚醚酯TPU中加入氯化聚乙烯（CPE），熔體流動得到了改善，TPU粘輥的問題也隨CPE用量的增加而得到改善。聚合物合金維持了TPU的耐油性及耐寒性。
此外，還可利用PP、EVA等高分子材料同TPU共混來獲得某些特殊材料。PS與TPU的混溶性較差，在共混時，可加入某些增溶劑。聚酰胺（尼龍）中加入10%以內的TPU，可改善其在低溫及室溫下韌性。
還可將叔胺基團或丙烯酸酯的核基引入鏈段中，制成含有部分丙烯酸酯的聚苯乙烯，再按一定的比例與TPU共混，制成PS-TPU的IPN混合物。用聚丙烯酸甲酯（PMA）或聚甲基丙烯酸（PMMA）與聚醚型熱塑性聚氨酯彈性體制成的IPN共混物。當兩者的質量比為40/60時，能呈現出很好的物理機械性能，其中的某些性能高于兩種混合聚合物自身的值。‘有人以PTMEG、MDI及擴鏈劑N-甲基二乙醇胺（MDEA）在溶劑DMF中合成的含叔胺基TPU,與聚丙烯酸（PAA）溶液進行溶液混合，溶劑揮發后制得共混物，發現加入5%~10%的PAA后，拉伸強度增加了6倍左右，這是由于PU中加入少量PAA后，PU硬段中叔胺基與PAA的羥基之間能形成離子鍵作用，從而改善了PU的微觀相分離程度，明顯改善其力學性能
。
5.4.4.2 TPU的增強
熱塑性聚氨酯硬度范圍從邵氏A80至邵氏D74、彈性模量在10~1000MPa范圍，一般的TPU樹脂還不能滿足工程制件，如汽車車體制件、保險杠、側門板及車門的要求。人們發現，用玻璃纖維作增強材料，可以明顯提高TPU材料的力學性能。20世紀80年代以來，熱塑增強熱塑性聚氨酯得到越來越多的應用，歐洲、美國的汽車生產商使用玻纖增強TPU制作部件，如保險杠、車廂側面門、側板之內的大型制件。
TPU用玻璃纖維增強后，力學性能如彎曲模量、拉伸強度大幅度提高，彈性模量高達5000MPa，耐熱性能明顯改善，熱膨脹系數為（1.5~3.5）×10-6/K,與金屬相近。增強TPU在沖擊性能方面有巨大的優勢，彈性模量低于2500MPa的增強TPU受沖擊時不發生斷裂，是汽車車身大型制件所需的重要材料。
玻璃纖維的用量、玻璃纖維的長徑比及長度，對制成的增強TPU塑料的性能有重要影響。玻璃纖維的越細，增強效果越好。如在玻纖表面采用液體聚合物處理，可改善玻纖與TPU的粘接性，提高材料的撕裂強度、拉伸彈性模量和沖擊強度。
由于脆性玻璃纖維的加入，材料的韌性下降，但下降幅度不大，當玻璃纖維的含量＜20%（質量）時，受沖擊時增強TPU不斷裂，耐沖擊性能優于聚氨酰。
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
(責任編輯：admin)----[注:本網站(中國環氧樹脂應用網http://www.yongshi8.com聯系人:金先生18955005198)發布的有關產品價格行情信息，僅供參考。實時價格以現實流通中為準。受眾若發現信息有誤，可向本網建議及時修改或刪除。受眾在瀏覽本網站某些產品信息之后，使用該產品時請向專業人士及生產商和經銷商咨詢，本網站不對該產品的任何使用后果負責。本站所有文章、圖片、說明均由網友提供或本站原創，部分轉貼自互連網,轉貼內容的版權屬于原作者。如果本站中有內容侵犯了您的版權，請您通知我們的管理員,管理員及時取得您的授權或馬上刪除!]
