TPU是聚氨酯類熱塑性彈性體，是由二異氰酸酯、多元醇、擴(kuò)鏈劑組成的多相嵌段共聚物。
美國(guó)Goodrich化學(xué)公司（現(xiàn)在更名為路博潤(rùn)）在1958年首次登記了TPU商品牌號(hào)Estane，之后60多年來(lái)全世界有超過(guò)20個(gè)商品牌號(hào)問(wèn)世，每一個(gè)牌號(hào)有幾個(gè)系列產(chǎn)品。
目前有生產(chǎn)TPU原料廠家主要有巴斯夫、科思創(chuàng)、路博潤(rùn)、亨斯邁、萬(wàn)華化學(xué)、上海恒安、瑞華、旭川化學(xué)等等。
作為性能優(yōu)良的彈性體，TPU的下游產(chǎn)品方向非常廣泛，在日用品、體育用品、玩具、裝飾材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，比如鞋材、軟管、線纜、醫(yī)療器械等。
圖 TPU線纜材料
然而常見的TPU又分兩種類型：聚醚型和聚酯型。根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用的不同要求，需要選用不同類型的TPU，比如耐水解性要求比較高的話，聚醚型TPU比聚酯型TPU要更合適。
所以，今天我們就來(lái)聊一聊，聚醚型TPU和聚酯型TPU有哪些區(qū)別，以及怎么去辨別？下面分別從原料差異、結(jié)構(gòu)差異、性能對(duì)比、辨別方法四個(gè)方面進(jìn)行闡述。
一、原料差異
相信很多人都知道熱塑性彈性體是什么概念，它的結(jié)構(gòu)特征就是同時(shí)含有軟鏈段和硬鏈段，分別給材料帶來(lái)柔軟性和剛性。
圖 TPU顆粒
TPU也是一樣有軟鏈段和硬鏈段，而聚醚型TPU和聚酯型TPU的區(qū)別就在于軟鏈段的不同，我們可以從原料上看一下區(qū)別。
聚醚型TPU：4-4’-二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）、聚四氫呋喃（PTMEG）、1、4-丁二醇（BDO），其中MDI的用量約在40%左右，PTMEG約占40%，BDO約占20%。
聚酯型TPU：4-4’-二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）、1、4-丁二醇（BDO）、己二酸（AA），其中MDI的用量約在40%，AA約占35%，BDO約占25%。
我們可以看到，聚醚型TPU軟鏈段原料是聚四氫呋喃（PTMEG）；聚酯型TPU軟鏈段原料是己二酸（AA），其中己二酸會(huì)與丁二醇生成聚己二酸丁二醇酯作為軟鏈段。
二、結(jié)構(gòu)差異
TPU的分子鏈?zhǔn)牵ˋB）n型嵌段線性結(jié)構(gòu)，其中A為高分子量（1000-6000）的聚酯或聚醚，B一般是丁二醇，AB鏈段間化學(xué)結(jié)構(gòu)是二異氰酸酯。
根據(jù)A結(jié)構(gòu)的不同，TPU可分為聚酯型、聚醚型、聚己內(nèi)酯型、聚碳酸酯型等等，較常見的就是聚醚型TPU和聚酯型TPU。
圖 聚醚型和聚酯型TPU分子鏈結(jié)構(gòu)區(qū)別
從上圖我們可以看到，聚醚型TPU和聚酯型TPU的整體分子鏈都是線性結(jié)構(gòu)，區(qū)別主要還是在于軟鏈段是聚醚多元醇還是聚酯多元醇。
圖 聚醚多元醇和聚酯多元醇結(jié)構(gòu)式
三、性能對(duì)比
聚醚多元醇是在分子主鏈結(jié)構(gòu)上含有醚鍵、端基帶有羥基的醇類聚合物或齊聚物。因其結(jié)構(gòu)中的醚鍵內(nèi)聚能較低，并易于旋轉(zhuǎn)。
因此聚醚型TPU具有優(yōu)異的低溫柔韌性、耐水解性、耐霉菌性、抗紫外線性等，產(chǎn)品手感好，但剝離強(qiáng)度與斷裂強(qiáng)度相對(duì)較差。
聚酯多元醇中共價(jià)鍵能極強(qiáng)的酯基可以和硬鏈段形成氫鍵，起到彈性交聯(lián)點(diǎn)的作用，但聚酯容易受到水分子的侵襲而發(fā)生斷裂，水解生成的酸又能進(jìn)一步催化聚酯的水解。
因此聚酯型TPU具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨性、抗撕裂性、耐化學(xué)腐蝕性、耐高溫性、易加工等，但耐水解性較差。
圖 聚酯型TPU和聚醚型TPU性能對(duì)比
四、辨別方法
關(guān)于用哪種TPU比較好，只能說(shuō)要根據(jù)產(chǎn)品物性需求來(lái)選擇。要良好力學(xué)性能，就聚酯TPU；如果考慮成本、密度、產(chǎn)品使用環(huán)境，比如做水上游樂(lè)產(chǎn)品，則聚醚型TPU更合適。
圖 TPU輸送軟管
不過(guò)在選用的時(shí)候，又或者不小心搞混了兩種類型TPU，它們?cè)谕庥^上沒有明顯的區(qū)別，那么該如何去辨別它們呢？
其實(shí)方法很多，比如化學(xué)顯色反應(yīng)法、氣相色譜質(zhì)譜（GCMS）、中紅外光譜等，但這些方法技術(shù)要求較高，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。
那有沒有相對(duì)比較簡(jiǎn)單，又快速的鑒別方法？答案是有的，比如，密度比較法。
該方法只需要一臺(tái)密度測(cè)試儀，這里以高精度橡膠密度計(jì)舉例，測(cè)量步驟為：
將產(chǎn)品放入測(cè)量臺(tái)，顯示產(chǎn)品重量，按ENTER鍵記憶。
將產(chǎn)品放入水中即顯示密度值。
整個(gè)測(cè)量過(guò)程約5秒，然后根據(jù)聚酯型TPU密度比聚醚型TPU大的原理進(jìn)行區(qū)分即可，，具體的密度范圍是：聚醚型TPU——1.13-1.18g/cm3；聚酯型TPU——1.18-1.22g/cm3。通過(guò)這個(gè)方法就可以快速區(qū)分TPU聚酯型和聚醚型啦。
END
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原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦高分子）：一文讀懂TPU聚醚型和聚酯型的區(qū)別