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TPU具有優良的物理力學性能,加熱可以塑化,冷卻可以固化定型。TPU既有橡膠材料的高彈性,又有工程塑料的高強度,具有高強度、高韌性、高彈性、高模量,以及耐化學腐蝕、耐磨、耐油、減震能力強等優異的綜合性能,被廣泛應用于鞋材、電纜、薄膜、管材、汽車、醫療等行業。
從TPU市場需求領域來看,目前,鞋材占比最大,接近整個TPU市場需求量的30%。其次是機械行業,約占28%左右,而管材、汽車、建筑領域各占據10%左右。

△TPU需求領域
TPU薄膜是TPU材料的一種重要應用形式。TPU薄膜是在TPU顆粒料的基礎上,經壓延、流延、吹膜、涂覆等特殊工藝制成的薄膜。由于TPU薄膜具有高透濕、透氣性、耐寒、抗熱、耐磨、高張力、高拉力、高負載支撐力的特點,其應用非常廣泛,日常生活中的方方面面都可以發現TPU薄膜的身影,比如包裝材料、塑料帳篷、水囊氣囊、箱包復合布等,都會用到TPU薄膜。

目前,TPU薄膜應用在汽車領域,最受關注的非TPU隱形車衣莫屬。
從結構上來講,TPU隱形車衣主要由功能涂層、TPU基膜、膠層復合而成。其中,TPU基膜作為隱形車衣的靈魂,品質至關重要,在性能方面的要求極高。

△TPU車衣膜構成


?黃變問題?
正常的TPU基膜使用一段時間后是不會發黃的,是肉眼不易察覺出色差。但如果出現下圖所示的發黃現象,變色非常明顯,肉眼可見,那可能有以下幾種原因:
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2、使用了芳香族TPU
從成分上講,TPU是一種由二異氰酸酯、擴鏈劑、多元醇組成的多相嵌段共聚物。

TPU根據二異氰酸酯的種類不同,主要分為耐黃性弱的芳香族TPU,和耐黃性強的脂肪族TPU。
從結構上說,因為芳香族TPU兩個苯環間,有一個容易氧化的亞甲橋,在加工和使用過程中,會生成類醌結構,而醌這種化合物是棕色的,所以受到熱氧化作用和紫外線照射容易發黃。所以如果是采用芳香族TPU,即便是添加了抗UV劑,長期的光線照射也會導致脫色黃變。

而脂肪族TPU不含苯環,所以結構更穩定,不容易受到紫外線的影響。所以國際主流品牌的車衣都使用脂肪族TPU作為車衣基材,以達到耐用、抗污、抗黃變的目的。

脂肪族TPU成本比芳香族TPU高,這也是市面上TPU材質的隱形車衣價格差別比較大的原因之一。
是不是只要使用脂肪族TPU,就可以避坑?實際操作中要仔細分析。TPU在合成過程中存在一些低分子量雜質和穩定劑,如果控制不好這些微量物質,也會引起TPU基膜的黃變。
另外,選用的脂肪族TPU基膜型號不對還會導致膜開裂,后面我們會具體分析。
所以,TPU基膜在車衣上的選用一定要非常小心,經過長久實測后才能夠上車使用,否則后果很難控制。
?水解問題?
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隱形車衣保護膜的作用是能完全隔絕酸雨、沙石、鳥糞、紫外線等對漆面的持續損傷;同時它的高耐磨性能抵御輕度的劃傷、碰擦與持久磨損;與打蠟、封釉、鍍晶等相比優勢是對車漆的保護更周全,一次施工,終身受益。但是為什么一些車衣使用了脂肪族的TPU作為基膜,仍然開裂呢?

水解:RCOOR′+H2O → RCO-OH+H-OR′

R-CH2-O-R' → R-CO-OH+R'-CO-H
介于聚酯和聚醚之間,綜合性能較好
?耐候性?
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為了進一步比較聚酯型,聚醚型,聚己內酯型TPU的耐候性能(這里比較的三種TPU都是脂肪族TPU),下圖列出了使用模擬日照的超級氙燈加速老化后的拉伸數據,圖中柱狀越高,說明材料的耐候性能越好。

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聚己內酯型TPU經過多日的輻照后仍能保持一定的物性,說明它的耐候性最為理想。 -
聚酯型TPU耐輻照的能力比較差,最后殘留物性比較低。 -
耐輻照表現最差的是聚醚型脂肪族TPU,樣條已經開裂,不能繼續測試

聚己內酯型TPU物性比較
那么是不是所有的聚己內酯型的脂肪族TPU都適合做隱形車衣的基膜呢?答案是否定的。
不同廠家不同型號的聚己內酯型脂肪族存在一定區別,實力不夠的工廠生產的TPU粒子制成基膜再到隱形車衣,仍然有黃變和開裂的風險。
下圖比較了不同廠家紫外老化的結果,從中可以發現,使用路博潤車衣料制作的薄膜經受住了輻照考驗,樣品A和樣品B都發生了一定脆性變化,樣品A產生氣孔,而樣品B則發生開裂。這說明如果不進行聚己內酯TPU的耐候比較測試,識別出車衣的專用牌號,仍然會有較大使用風險。

△聚己內酯型TPU物性比較
原文始發于微信公眾號(艾邦車衣膜論壇):隱形車衣TPU基膜全面解析