第４２卷 第２期 热塑性聚氨酯弹性体 ２７
热塑性聚氨酯弹性体
杜娟王辉刘玮桥编译
（吉林石化公司研究院高分子合成研究所，吉林１３２０２２）
与柔性ＰＶＣ和其他ＴＰＥ相比，ＴＰＵ以耐 体ＴＰＵ，主链为聚醚或聚酯，邵尔Ａ硬度为６６～
久性而著称。ＴＰＵ的主要性能包括：极好的耐磨 ７５度。除了耐久性和弹性性能外，软段或多元醇
性、耐剪切和撕裂性和高拉伸强度。某些较软牌 赋予了不同ＴＰＵ独特的性能。聚酯ＴＰＵ以高
号的ＴＰＵ弹性体还具有较低的拉伸永久变形值 温下的高强度而著称，通常情况下表现为具有极
和压缩永久变形值。ＴＰＵ得到广泛应用，用户不 高的拉伸强度和撕裂强度，且耐非极性溶剂和油。
仅可利用其硫化弹性体的优点如弹性和耐化学品 低温性能和耐水性（水解）要求较高的情况下，聚
性，同时还可以在热塑性加工设备上进行加工，从 醚ＴＰＵ是最佳选择。产品和对应的物理性能如
而降低了加工成本。加工工艺主要为注塑和挤 表１所示。
出。 本文重点介绍了Ｅｓｔａｎｅ ＴＰＵ Ｔ４６５Ａ和Ｅｓ—
Ｉ软ＴＰＵ系列产品 嚣 雾
Ｌｕｂｒｉｚｏｌ公司有一系列可注塑成型的软弹性 透明度。它们颜色浅，透明，耐水解。
表１物理性能
增塑聚酯 聚醚 聚酯
密度 邵尔Ａ硬度，５ｓ
泰伯磨耗Ｈ１８
拉伸强度
１００ 定伸应力
３００ 定伸应力 拉断伸长率
拉伸永久变形
压淘 变形（２３Ｘ２× ｝１）
Ｃ型撕裂强度
外观 Ｅｓｔａｎｅ Ｅｓｔａｎｅ Ｅｓｔａｎｅ Ｅｓｔａｎｅ 单位 测试方法
５８２３８ Ｔ４６０Ａ Ｔ４６５Ａ ５８２１３ 单位 测试方法
１．１６ １．１３ １．１４ １．１９ ＡＳＴＭＤ一７９２ ７５ ６６ ７１ ７３ 度 ＡＳＴＭＤ一２２４０
５２ —４６ —４３ —３８ ℃ＬＺＡＭ．ＤＳＣ
２１ ６ ８ ２０ ｍｇ／１０００转ＡＳＴＭＤ－－３３８９
４０ ３０ ４０ ４５ ＭＰａ ＡＳＴＭＤ一４１２
５１０（３．５）４００（２．８） ５５０（３．８） ５００（３．５） ＭＰａ ＡＳＴＭ Ｄ一４１２
５．８ ４．６ ６．９ ６．２ ＭＰａ ＡＳＴＭＤ一４１２ ６５０ ６５０ ５２０ ６６０ ＡＳＴＭ Ｄ一４１２
７ ６ ３ １０ ＡＳＴＭ Ｄ一４１２ ２３ １３ １０ ２４ ＡＳＴＭ Ｄ一３９５
５４ ４７ ６３ ６１ ｋＮ／ｍ ＡＳＴＭＤ一６２４ 不透明 透明 透明 透明
２ 软ＴＰＵ的注塑
软ＴＰＵ的注塑极具挑战性。由于较低的熔
化温度和粘合过程中的较低结晶速度，在早期的
ＴＰＵ工业中软ＴＰＵ用作热熔粘合剂。结晶速度
低使传统ＴＰＵ（聚酯ＴＰＵ）成为注塑制品的极差
选择。因此，软ＴＰＵ更适合用于粘合剂而不是 注塑制品。如上所述，因此工业上为了制备可注
塑的软ＴＰＵ，常用的方法为在结晶快的ＴＰＵ（８０
～８５度的聚酯ＴＰＵ）中添加增塑剂。通常也可
以添加邻苯二甲酸酯类增塑剂。由于环保问题，
邻苯二甲酸酯类增塑剂的使用面临挑战。增塑
ＴＰＵ的纯ＴＰＵ特性可能随着ＴＰＵ中增塑剂的
增加而减小。增塑剂的易迁出特性（在柔性ＰＶＣ ～～ 加 ＂弘一 一～ 彳；帖 ～¨ ”２ ｏ ｔ ２～ Ⅶ他彳；∞
２８ 橡胶参考资料 ２０１２正
中可见），可使相邻制品表面结霜（如汽车车窗内
饰件）并产生影响印刷或焊接粘合的表面渗出。
增塑剂也可能受制品使用条件的影响而迁出，有
时在高温使用条件下可能加速迁出。
一种替代增塑剂的方法是调整ＴＰＵ自身的
结构，提高加工过程中的结晶速度，制成较软的可
注塑ＴＰＵ，选择ＴＰＵ软段结构来提高原本较慢
的硬化速度。这就是本文提到的软Ｅｓｔａｎｅ ＴＰＵ
采用的方法。
２．１软ＴＰＵ硬化研究
在ｔａｗｒｅｙ发表的论文中讨论一种确定硬化
动力学速度的经验方法。该研究评价了ＴＰＵ在
冷注塑条件下的硬化动力学。测试中使用相对硬
化速度的知识用来确定ＴＰＥ（ＴＰＵ）在有效时间
内进行注塑的相对倾向性。本文使用此方法的一
种变通方法来评价ＴＰＵ的相对冷却周期。
本研究首先确立了对硬度一时间关系进行最
佳比较的条件。发现，按特定间隔采集硬度试样 前如果在模具中时间太长，则硬度一时间关系图线
较平坦，但在模具中时间较短的话，图线变得较为
敏感，能较好地反映硬度一时间关系（图１）。极端
条件下，模压时间短可能无法顶出，因为软ＴＰＵ
还在结晶。初始研究得到的最佳条件如表２所
示。
Ｅｓｔａｎｅ ＴＰＩＪ５８２３８聚氨酯硬度与离开 模具时间的关系
ｌ一在模具中１３ｓ； ２一在模具中３３ｓ； ３一在模具中２３ｓ； ４一在模具中５３ｓ
图１硬度与离开模具时间的关系图（最佳注塑时间）
表２注塑条件（Ａｒｂｕｒｇ ３５吨注塑机）
温度，℃ Ｅｓｔａｎｅ ５８２１３ Ｅｓｔａｎｅ Ｔ４６０Ａ Ｅｓｔａｎｅ Ｔ４６５Ａ Ｅｓｔａｎｅ ５８２３８ Ｅｓｔａｎｅ ５８１２３ ＥｓｔａＧｒｉｐ ＳＴ８０Ａ Ｅｓｔａｎｅ ５８０７０
后部
中央 前部
喷嘴
模具
熔体温度 １８０
１８５
１９０
１９５
３２
１８Ｏ １８Ｏ
１８５
１９Ｏ １９５
３２
１８０ １８Ｏ
１８５
１９０ １９５
３２
１９Ｏ
模内时间为１３Ｓ 在Ａｒｂｕｒｇ ３５吨注塑成型机上将所有ＴＰＵ
注塑成样条。注塑条件如表２所示。样条可以顶
出时立即测量硬度，作为￡（Ｏ）硬度，之后在７ｍｉｎ
内按相应的时间间隔测试硬度。所研究的ＴＰＵ
如下：
（１）Ｅｓｔａｎｅ ＴＰＵ Ｔ４６０Ａ，透明、硬度为６６的
聚酯ＴＰＵ；
（２）Ｅｓｔａｎｅ ＴＰＵ Ｔ４６５Ａ，透明、硬度为７Ｏ的
聚酯ＴＰＵ；
（３）Ｅｓｔａｎｅ ＴＰＵ ５８２３８，不透明、硬度为７Ｏ
的聚酯ＴＰＵ；
（４）Ｅｓｔａｎｅ ＴＰＵ ５８２１３，传统的硬度为７Ｏ的
聚酯ＴＰＵ；
（５）Ｅｓｔａｎｅ ＴＰＵ ５８１２３，硬度为７３的聚醚
ＴＰＵ： （６）Ｅｓｔａｎｅ ５８０７０，增塑聚酯ＴＰＵ。
相关的物理性能如表１所示。
籁 ９０ｏ０ ８０ 妞７０
０
离开模具时间，Ｓ
２—５８ｌ２３： ４一ＳＴ ８０Ａ ６－－５８０７０：
图２离开模具时间与最终硬度百分数的关系
２．２硬化研究结果讨论
冷却试验结果如图２和表３所示。最初的斜 ：ｇ∞ ∞牾∞：１５；∞ 一∞∞ｖ
《 话 第４２卷 第２期 热塑性聚氨酯弹性体 ２９
率和最终硬度为ＴＰＥ（ＴＰＵ）相对冷却时间的研 适宜的硬化速度。
究提供了强有力的参考。由图示可见，ＴＰｕ硬化 ３ 物理 陛能
速度快慢如下： 一一
增塑ＴＰＵ＞聚醚ＴＰＵ＞透明聚酯／聚酯 物理性能见表１，ＴＰＵ具有较高的拉伸强
ＴＰＵ＞￣注塑软聚酯ＴＰＵ 度、撕裂强度和磨耗性。拉伸永久变形和压缩永
上面所有ＴＰＵ中，增塑ＴＰＵ硬化速度最 久变形值反映了ＴＰＵ的弹性。Ｅｓｔａｎｅ ＴＰＵ４６５
快。聚醚和聚酯ＴＰＵ与传统聚酯ＴＰＵ（用于粘 和Ｅｓｔａｎｅ ＴＰＵ４６０Ａ的拉伸永久变形和磨耗值
合剂）相比，Ｅｓｔａｎｅ ＴＰＵ４６５透明聚酯ＴＰＵ具有 最小。
表３邵尔Ａ硬度与离开模具时间的关系
离开模具时问，Ｓ Ｅｓｔａｎｅ ５８２１３ Ｅｓｔａｎｅ Ｔ４６０Ａ Ｅｓｔａｎｅ Ｔ４６５Ａ Ｅｓｔａｎｅ ５８２３８ Ｅｓｔａｎｅ ５８１２３ ＥｓｔａＧｒｉｐ ＳＴ８０Ａ Ｅｓｔａｎｅ ５８０７０
Ｏ １０ ２Ｏ
３０
４Ｏ ５Ｏ
６Ｏ ９Ｏ
１２Ｏ １８０ ２４０
３０Ｏ ３６Ｏ
４２０ 最终硬度（１ｄ）
４ 结 论
Ｅｓｔａｎｅ产品系列中有多种软ＴＰＵ。这些
ＴＰＵ不含增塑剂，可注塑，有些还是透明的。
ＴＰＵ拉伸强度和撕裂强度大，而磨耗性好，且
Ｅｓｔａｎｅ ＴＰＵ４６５和Ｅｓｔａｎｅ ＴＰＵ４６０Ａ又具有极
好的弹性，这可以通过极低的拉伸永久变形值看
出。所有这些可注塑软ＴＰＵ适合单材料注塑和 复合注塑。它们与普通基材如ＡＢＳ和聚碳酸酯
的复合注塑粘合性能好。注塑和复合注塑制品主
要是体育用品和服装、鞋业、汽车软把手、工业用
品、密封圈和密封垫。
朗盛拟工业化生产生物基丁基橡胶
德国朗盛公司宣布，其生物基异丁烯己在中试
装置上试产成功，并试产出一批由生物基原料合成
的丁基橡胶。该公司表示，将在２０１３年工业化生产
生物基丁基橡胶，２０１５年使其产能达数万吨规模。
目前，朗盛在比利时和加拿大拥有两个世界
级的丁基橡胶生产基地，另外在新加坡在建的产
能达１Ｏ万ｔ的丁基橡胶工厂，也将在２０１３年初 投产。届时，该公司的丁基橡胶总产能达４Ｏ万ｔ，
并可大幅度地降低碳排放，实现２０２５年碳排放量
比２００２年减少２５ 的规划目标。
据悉，朗盛正与美国洁沃（Ｇｅｖｏ）公司商谈生
物基丁醇的供货事宜，预计在今年年底前后可正
式签署供货协议。洁沃公司是美国一家拥有生物
基丁醇专利技术的再生化学品生产商。 ∞ ∞盯 盯 ∞ ∞∞ 加加ｎ ｎ 订 ∞ ∞ ∞ 盯∞够鹊∞ ∞他 盯 ∞ ∞弱ｗ ∞ ∞
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