热塑性聚氨酯（TPU）是由二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、低聚物多元醇（POLYOL）和1,4-丁二醇（1.4BG）经押出混炼制成的线性嵌段共聚物。其分子链由聚酯或聚醚多元醇构成的软段与二异氰酸酯-扩链剂形成的硬段交替排列，通过氢键形成可逆物理交联网络 [1-3]。该材料兼具橡胶弹性与塑料加工性，具有邵氏硬度范围60A-80D的力学性能可调性 [2]，广泛应用于鞋材、汽车密封件、电线护套及医疗器械等领域 [3]。
TPU生产工艺主要包括双螺杆连续法和传送床连续法，反应温度140-250℃且成型方式涵盖挤出、注塑等工艺 [1-2]。根据原料类型可分为聚酯型（耐热耐磨性优）和聚醚型（耐水解性佳）两大体系 [1] [3]，其制品具备可回收特性，生产过程中污染物排放量仅为传统橡胶制品的12%-15%。
- 化学组成
- MDI/POLYOL/1.4BG混合物
- 硬度范围
- 邵氏60A-80D
- 加工方式
- 注塑/挤出成型
- 应用领域
- 鞋材/医疗/汽车
- 环保特性
- 可回收材料
- 生产方法
- 双螺杆连续法
分子结构特征
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TPU分子链由低聚物多元醇软段（分子量1000-6000）与二异氰酸酯-扩链剂硬段构成线性嵌段结构 [1-2]，软白员拳段占比达60%-95%以汗府希主保持弹纹体堡谅叠性，硬段通过氢键形成物理交夜腿旋联点 [3]。聚酯型TPU采用聚己二酸乙二醇酯（PEA尝臭-2000）等原料，聚醚型则使用聚四氢呋喃醚二醇（PTMG骗影誉） [1]，两种体系在相分离程度上的差异导致聚酯型拉伸强度高出聚醚型30%-50% [2-3]遥雄炼。
生产加工工艺
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工业化生产包含双螺杆连续法（占比78%）与传送床连续法两大体系 [1]：
- 双螺杆法采用LSF-68型反应挤出机，螺杆直径68mm且长径比48:1，物料停留时间控制在90-120秒 [1]
- 传送床法通过多级串联反应器实现连续聚合，适用于高粘度物料加工 两种工艺均需精确控制MDI与多元醇的摩尔比（典型配方PES:MDI:BDO=1:3:2） [1-2]，反应温度区间140-250℃下可制得熔融指数8-80g/10min的粒料 [3]。
材料性能体系
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TPU的力学性能参数覆盖拉伸强度20-60MPa、断裂伸长率400-800% [2-3]，其动态力学损耗因子tanδ在-40℃至80℃区间保持稳定 [3]。聚酯型TPU表现出更优的耐油性（ASTM D471标准下体积膨胀率＜5%） [2]，而聚醚型在23℃水中浸泡30天后的强度保持率达85%以上 [1]。
核心物理特性包含：
- 耐磨性：Taber磨耗量＜20mg/1000转 [2]
- 耐温性：长期使用温度区间-40℃至80℃ [3]
- 透明性：特殊牌号透光率＞90%
工业应用领域
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医疗领域中，深圳地区企业使用TPU薄膜制备医用导管和输液袋，其生物相容性通过ISO 10993认证。汽车工业应用包括密封条（压缩永久变形＜30%）和内饰件注塑成型 [2]。电子产品保护壳采用硬度90A-95A的聚酯型TPU，表面摩擦系数控制在0.4-0.6区间。
新兴应用方向包含：
- 智能穿戴设备：利用TPU形状记忆特性开发自适应护具 [2]
- 环保包装：可回收TPU薄膜替代PVC用于食品接触材料
- 运动器材：3D打印TPU运动鞋中底能量回馈率＞65%
改性技术发展
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通过与ABS、POM等工程塑料共混，TPU可将基体材料缺口冲击强度提升5-8倍。在环保型TPU开发中，生物基多元醇替代率已达30%-45%，制品碳排放量降低22%-35% [2-3]。针对医疗灭菌需求开发的耐高温TPU牌号可承受121℃高压蒸汽灭菌循环50次以上。
