TPU中文名稱熱塑性聚氨酯彈性體，是由二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)或甲苯二異氰酸酯(TDI)等二異氰酸酯類(lèi)分子和大分子多元醇、低分子多元醇(擴(kuò)鏈劑)共同反應(yīng)聚合而成的高分子化合物。TPU可加熱塑化，化學(xué)結(jié)構(gòu)上沒(méi)有或很少交聯(lián)，其分子基本是線性的，然而卻存在一定的物理交聯(lián)，主要有聚酯型和聚醚型之分，是一種新型的有機(jī)高分子化合物材料。它硬度范圍寬(60HA-85HD)、耐磨、耐油，透明，彈性好，是一種各項(xiàng)性能優(yōu)異，可以代替橡膠，軟性聚氯乙烯PVC材料。它優(yōu)異的物理性能，例如耐磨性、回彈力都好過(guò)普通聚氨酯、PVC，耐老化性好過(guò)橡膠，是介于橡膠和塑料的一類(lèi)高分子材料，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，可以說(shuō)是替代PVC和PU，以滿足越來(lái)越多領(lǐng)域的環(huán)保要求的最理想的材料。被國(guó)際上稱為新型環(huán)保聚合物材料。
一、TPU的起源
TPU首次由德國(guó)Bayer公司開(kāi)發(fā)成功并開(kāi)始工業(yè)生產(chǎn)，隨后其他各大公司也開(kāi)始相繼生產(chǎn)，至今已經(jīng)有50多年歷史了。在亞洲，日本是第一個(gè)引進(jìn)了德國(guó)的TPU生產(chǎn)技術(shù)的地區(qū)，隨后在20世紀(jì)八十年代，臺(tái)灣從日本又引進(jìn)了這種技術(shù)，并且開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)。我們大陸地區(qū)從上世紀(jì)七八十年代通過(guò)“七五攻關(guān)”，初步掌握了TPU雙螺桿法連續(xù)生產(chǎn)合成技術(shù)，但是由于TPU生產(chǎn)技術(shù)門(mén)檻高，特別是設(shè)備要求和生產(chǎn)管理水平要求高。所以我們大陸的生產(chǎn)一直在低水平徘徊，研究也沒(méi)取得太大的進(jìn)展，研發(fā)和生產(chǎn)水平一直落后與外資企業(yè)和臺(tái)資企業(yè)。本世紀(jì)后，隨著各大臺(tái)灣企業(yè)的登陸，大陸的TPU生產(chǎn)才得到了大力的發(fā)展。
二、技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展
TPU的結(jié)構(gòu)式由兩部分構(gòu)成，一部分是由二異氰酸酯分子與擴(kuò)鏈劑反應(yīng)得到的剛性嵌段，另一部分是由二異氰酸酯分子與大分子多元醇反應(yīng)得到的柔性段。兩部分相互交替鑲嵌構(gòu)成了TPU整體。TPU材料具有具有很強(qiáng)的高張力、高拉力、強(qiáng)韌和耐老化特性，并且，它可以用一般塑料加工方法生產(chǎn)出各種制品，廢料可回收利用，可廣泛使用助劑和填料，以改善某些物理性能、加工性能或降低成本，是一種實(shí)用度很廣的環(huán)保型新型材料。目前，TPU已經(jīng)運(yùn)用到了醫(yī)療衛(wèi)生、電子電器、工業(yè)及體育等方面，其具有其他塑料材料所不能及的高強(qiáng)度、強(qiáng)韌性、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐氣候變化的特性，同時(shí)，其也具有高防水性透濕性、防風(fēng)、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外線以及能量釋放登許多優(yōu)異的功能。
TPU按軟段結(jié)構(gòu)可主要分為聚酯型和聚醚型。聚酯型含有內(nèi)聚能較高的酯基，產(chǎn)品的機(jī)械性能較高，成本適中，但是耐水性能較差。聚醚型沒(méi)有酯基，而且含有可自由放置的醚鍵，表現(xiàn)出較好的低溫柔順性和耐水性，但是機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能比較差。聚乙內(nèi)酯型介于聚酯和聚醚之間，綜合性能較好，但是價(jià)格比較高。我們生產(chǎn)應(yīng)用根據(jù)自己需要，可以改變配方構(gòu)型，制作出需要性能的TPU。
現(xiàn)有的生產(chǎn)TPU技術(shù)發(fā)展迅速，對(duì)原有的TPU原料進(jìn)行各種改性，使之應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。
TPU材料的合成反應(yīng)比較復(fù)雜，但是合成TPU的最基本反應(yīng)是由多元醇和異氰酸酯反應(yīng)生成氨酯基。由含有氨酯基的結(jié)構(gòu)鏈段為重復(fù)單元，再加上長(zhǎng)鏈多元醇和短鏈多元醇組合成硬段軟段相間的分子鏈結(jié)構(gòu)，就是TPU的基本結(jié)構(gòu)。大分子多元醇與異氰酸酯連接形成長(zhǎng)分子鏈，因?yàn)榉肿渔溳^長(zhǎng)，表現(xiàn)為柔性，就成了整個(gè)分子鏈中的軟段結(jié)構(gòu)。短鏈二元醇和異氰酸酯連接成短鏈結(jié)構(gòu)，同理，也就成了分子鏈中的硬段結(jié)構(gòu)。這樣硬軟相間的特殊結(jié)構(gòu)賦予了TPU既有彈性又有不錯(cuò)的機(jī)械性能且可熱塑加工的特殊性能。由此可知，對(duì)于不同的大分子多元醇，擴(kuò)鏈劑和多異氰酸的選擇可制取出品種繁多性能各異的TPU產(chǎn)品。
現(xiàn)有的TPU材料的生產(chǎn)、改進(jìn)的方向多是原料、配比的差異、或者是一些輔料的添加差異。目前生產(chǎn)普通TPU材料最佳的方法是一步法用雙螺桿擠壓機(jī)生產(chǎn)。用一步法制得的TPU，基本上是屬于一種嵌段線性聚合物。其工藝步驟是由原料預(yù)備、計(jì)量輸送、混合反應(yīng)、擠出造粒四個(gè)部分組成。這種方法的優(yōu)點(diǎn)就是原料配比計(jì)量精確、混合均勻、反應(yīng)溫度均一及物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間均勻等。在生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)原料水分的控制、計(jì)量的精度、輸送、溫度分布以及切粒技術(shù)都要嚴(yán)格控制把關(guān)的。同時(shí)，根據(jù)需要，通過(guò)配方的調(diào)整，就可以得到需要物性的TPU。
現(xiàn)在對(duì)原有TPU技術(shù)的改良主要考慮是TPU材料的物理機(jī)械性能、各項(xiàng)耐性、環(huán)保和節(jié)省成本上面。TPU材料的物理機(jī)械性能和原材料的質(zhì)量、配比有著直接的聯(lián)系，原料在進(jìn)行高溫熔融之前，要保證原材料的純度、溫度、干燥度、混合度均勻、比例、合成的硬軟段含量，這些對(duì)生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)計(jì)要求很高。除此之外，各種助劑的添加，也是改進(jìn)TPU材料性能的重要技術(shù)手段。催化劑的選擇對(duì)TPU材料的性能影響巨大，選用的催化劑種類(lèi)不同，加入的量不同，加入時(shí)間、溫度不同，已經(jīng)被證明了對(duì)TPU的性能影響是巨大的。還各種其他的填充劑，也會(huì)對(duì)TPU的性能造成巨大的影響。隨著TPU生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)TPU產(chǎn)品的成本控制、外型方面要求會(huì)越來(lái)越高，對(duì)性能的要求也會(huì)越來(lái)越高，這也使TPU生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展。
TPU生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)的成熟，TPU性能的不斷完善，使之在不同的領(lǐng)域等到了應(yīng)用。而后，由于PVC等聚氯乙烯聚合物被歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家禁止使用，TPU作為性能優(yōu)良，環(huán)保無(wú)污染的替代品，得到了更大的應(yīng)用市場(chǎng)。
TPU材料的應(yīng)用幾乎滲透到了各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，如建筑、汽車(chē)制造、防震緩沖材料、鋪裝材料、制革、醫(yī)療衛(wèi)生等，而且還有許多潛在的領(lǐng)域有待開(kāi)發(fā)。
TPU材料主要有以下幾方面的應(yīng)用：
1、薄膜與片材
聚氨酯薄膜主要采用擠壓、壓延和吹塑等工藝來(lái)制備，厚度從幾微米到幾毫米，并且可以通過(guò)加入顏料制得各種顏色的產(chǎn)品。由于聚氨酯分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，人們可以通過(guò)調(diào)節(jié)聚氨酯嵌段成分比例，改變其彈性、硬度和親水性，因此聚氨酯薄膜同聚氨酯彈性體一樣具有卓越的高張力、高拉力、強(qiáng)韌性和耐老化性能，同時(shí)又具有優(yōu)異的生物和血液相容性以及耐化學(xué)藥品性，廣泛應(yīng)用與醫(yī)療衛(wèi)生、高檔紡織面料、工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。
聚醚型TPU還可以用來(lái)生產(chǎn)防水透濕透氣薄膜，具有環(huán)保、透氣、防水等功能。TPU薄膜厚度有從幾微米到幾毫米，有高、中、低透濕膜，廣泛應(yīng)用于包裝、服裝貼合、肩帶和鞋材等各種領(lǐng)域。如運(yùn)動(dòng)鞋、登山鞋、雪鞋、高爾夫球鞋、溜冰鞋等鞋類(lèi)的面料和內(nèi)里材料，TPU薄膜的透氣透濕性及低溫柔韌性，可以賦予鞋類(lèi)其他材料無(wú)法比擬的舒適感。
醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域主要使用熱塑性聚氨酯薄膜，如手術(shù)衣、醫(yī)療手套、醫(yī)療用褥墊、冰袋、繃帶、血漿帶、避孕套、傷口敷藥、人工器官等方面。防水透氣的聚氨酯醫(yī)用手套能提供優(yōu)良水蒸氣滲透性、防菌性和舒適性。傳統(tǒng)傷口敷料具有很多缺點(diǎn)，而采用聚氨酯微孔及親水膜可以使傷口敷料有良好透氣、吸收功能，聚氨酯的良好生物相容性也可用作經(jīng)皮膚給藥敷料，既能有效阻隔藥物中活性組分不必要的擴(kuò)散，又可以保證活性成分按一定速率作用于皮膚，目前國(guó)外已經(jīng)在大良使用了，預(yù)計(jì)我們以后會(huì)有巨大的市場(chǎng)。
聚氨酯薄膜具有光學(xué)透明、手感柔軟、高伸展性、耐久易加工和防水透氣性，作為高檔或者特殊紡織面料在日常生活中應(yīng)用十分廣泛。采用聚氨酯薄膜作為醫(yī)療服裝面料，具備透氣、防菌、防液體透過(guò)、長(zhǎng)期洗滌和蒸汽殺菌條件下不會(huì)降解和價(jià)格合理等優(yōu)點(diǎn)。最早聚氨酯薄膜及涂層首先應(yīng)用于從事農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、林業(yè)、登山和海洋及空中救援等戶外工作人員的服裝，后逐漸拓展到鞋類(lèi)。目前，聚氨酯在鞋類(lèi)上應(yīng)用極為廣泛，如各類(lèi)鞋子尤其是運(yùn)動(dòng)鞋或者是特殊功能鞋類(lèi)面料及內(nèi)里材料等;近年來(lái)，聚氨酯薄膜越來(lái)越多的運(yùn)用到成衣和時(shí)裝的制作，采用透氣的聚氨酯薄膜材料制成的服裝不僅具有呼吸功能，還能夠抗靜電。
專用TPU還可以滿足德國(guó)健康委員會(huì)對(duì)于食品接觸材料的要求，以及美國(guó)食品醫(yī)藥管理局的相關(guān)要求。
2、TPU復(fù)合革
聚氨酯薄膜用于生產(chǎn)復(fù)合織物，作為居家服飾面料，在室溫下可以起到保護(hù)的作用，在室溫以上可以有良好的透濕性能。在工業(yè)領(lǐng)域聚氨酯復(fù)合革常被用來(lái)做防火、隔熱、隔音材料、飛機(jī)零部件及裝潢、汽車(chē)零部件及防水貼條、壓縮封條、傳送皮帶、絕緣板、安全防彈玻璃。如美國(guó)將之做成汽車(chē)呵護(hù)膜產(chǎn)品，用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩前緣、汽車(chē)前后保險(xiǎn)杠、車(chē)門(mén)下圍板、門(mén)鎖把手等包覆，避免受到石擊、摩擦以保護(hù)汽車(chē)表面油漆。TPU復(fù)合革一般都具有良好光學(xué)透明性和光穩(wěn)定性，我國(guó)很多生產(chǎn)廠家也采用進(jìn)口聚氨酯薄膜對(duì)汽車(chē)內(nèi)外部進(jìn)行包裝和保護(hù)。英國(guó)開(kāi)發(fā)出了一種用于飛機(jī)盒防彈轎車(chē)上的防彈玻璃，就是用多層聚氨酯薄膜復(fù)合而成的。除此之外，以聚氨酯為基礎(chǔ)的塑料薄膜復(fù)合革還用于模具工業(yè)、金屬及武器的防腐蝕。
3、TPU管材
TPU可以制成許多不同類(lèi)型的管材。聚醚酯型和聚醚型TPU具有高伸長(zhǎng)率和良好的耐水解和耐微生物性、優(yōu)異的機(jī)械性能(拉伸強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度)等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而適用于消防水管的內(nèi)襯。這種消防管比傳統(tǒng)的消防管輕，更便于操作使用。TPU做內(nèi)層的管材在傳送沙石、石漿料的時(shí)候非常有用，其良好的耐磨性、耐穿刺性使得管材的壽命相對(duì)較長(zhǎng)，更加節(jié)省材料。
TPU軟管具有柔軟、良好的抗張強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和耐高溫性，所以在國(guó)內(nèi)，TPU軟管多用來(lái)飛機(jī)、坦克、汽車(chē)、摩托車(chē)、機(jī)床等的輸氣、輸油軟管。
4、TPU鞋材
由于TPU的耐磨性、耐穿刺性、抗縱向彎曲強(qiáng)度和低溫沖擊強(qiáng)度都比較高，因此常用于滑雪鞋的外層材料。TPU的耐撕裂性和抗裂紋傳播性是塑料材料中最好的。比如滑雪鞋常用邵氏硬度50D~66D、楊氏模量100~600MPa的TPU，并根據(jù)不同部位對(duì)性能的要求選用合適的TPU牌號(hào)。滑冰鞋也常用TPU制作，因?yàn)門(mén)PU耐低溫沖擊強(qiáng)度高。許多運(yùn)動(dòng)鞋的鞋底都是用TPU材料制作的，特別是在足球鞋方面的應(yīng)用最為普遍。常用邵氏硬度85A~90A的聚酯型TPU，由于它具有極其優(yōu)異的耐磨性和抗切割性。并且TPU材料也可以做的很柔軟，并且彈性好，做鞋的內(nèi)襯和鞋墊舒適度會(huì)比其他材料高，因此，在運(yùn)動(dòng)鞋、休閑鞋中使用率很高。
5、汽車(chē)部件
因TPU具有良好的回彈性、抗切割性、耐候性、耐油性，故很適用于汽車(chē)工業(yè)，已經(jīng)成為汽車(chē)上用量最大的塑料品種之一。根據(jù)汽車(chē)構(gòu)件的不同，TPU以泡沫塑料、彈性體、膠粘劑等不同形態(tài)和性能來(lái)適應(yīng)汽車(chē)的要求，比如TPU泡沫塑料隨著配方的改變，具有質(zhì)量輕、隔熱、回彈性好、舒適性好、低溫性能好、耐用、安全性和吸震性較高等特點(diǎn)，其優(yōu)越性是其他材料不能相比的。BASF公司開(kāi)發(fā)了一種用于汽車(chē)內(nèi)部裝飾的TPU蒙皮材料Elastoskin用于儀表板和門(mén)板內(nèi)飾件面層，其性能優(yōu)于目前采用的聚氯乙烯(PVC)及其他蒙皮材料，成本比用PVC等蒙皮材料還低，是PVC理想的替代品。TPU還可以用作汽車(chē)其他構(gòu)件，如保險(xiǎn)杠、骨架材料、儀表板、減震墊等零部件。一種聚氨酯結(jié)構(gòu)反映模塑(SRIM)技術(shù)在歐美已有廣泛使用，可以有效減輕零部件的質(zhì)量。其工藝過(guò)程是：先預(yù)成型表皮，將玻纖氈放入模具，然后再注入聚氨脂樹(shù)脂，熟化成型(微發(fā)泡)。用這種工藝可生產(chǎn)多種汽車(chē)飾件，如門(mén)內(nèi)飾板、衣帽架、儀表板骨架和頂棚骨等。SRIM的優(yōu)點(diǎn)飾可以根據(jù)零部件力學(xué)性能的不同，靈活設(shè)計(jì)壁厚、弧度或加強(qiáng)筋。與注塑等產(chǎn)品相比，SRIM具有較低的車(chē)內(nèi)噪聲，還能提高產(chǎn)品的物理性能，如密度更低、延伸率更高、不容易產(chǎn)生臭味及發(fā)霉問(wèn)題等，創(chuàng)造出舒適的車(chē)內(nèi)環(huán)境。
6、醫(yī)療衛(wèi)生
TPU與人體皮膚相容性很高，聚醚型TPU與人體血液和組織相容性較好，因此可以用TPU管來(lái)制作輸血管，甚至開(kāi)發(fā)了TPU制作成的微孔型、可生物降解、柔性的、與血液相容的人造血管?，F(xiàn)在隨著醫(yī)學(xué)發(fā)展，現(xiàn)在TPU制品因?yàn)槠鋬?yōu)異的性能也被用來(lái)做人造器官的材料，其產(chǎn)品包括人工心臟瓣膜、人工肺、人工皮膚、燒傷敷料、骨粘合劑、心臟起博器絕緣線、縫線、各種夾板、導(dǎo)液管、人工血管、氣管、插管、齒科材料、計(jì)劃生育用品等。比如，采用聚酯型TPU共聚物制造的人體假肢與人體組織有很好的相容性。如聚酯-MDI發(fā)泡所制得的PU微孔彈性體可制作假肢;水發(fā)泡TPU可制作假肢護(hù)套，其耐磨性能超過(guò)乳膠護(hù)套;上肢肢體采用聚醚多元醇和TDI一步法制成微孔彈性體，而要求耐磨及耐屈撓的手掌和手指部分以聚酯多元醇和MDI為主要原料采用半預(yù)聚法制備。用TPU材料替代原來(lái)包覆PVC的乳膠手套材料，消除了電動(dòng)假手的大部分噪聲，并省電。骨折病人一般用石膏繃帶固定，但石膏有重量大、強(qiáng)度低、透氣性差等缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外研究人員致力于更理想的矯形材料的研究，其中用聚氯酯材料制作的繃帶既可避免潮濕而引起的并發(fā)癥，又具有石膏繃帶的特點(diǎn)，且較石膏繃帶更為堅(jiān)固，其強(qiáng)度為石膏繃帶的20倍，能承受人體肌肉用力而變形的強(qiáng)度，繃帶各層間有很好的黏合性，長(zhǎng)期繃扎不變形，耐磨損，材料相對(duì)密度小，有一定的透氣性，能透過(guò)皮膚所蒸發(fā)的水分，可以預(yù)防瘙癢、臭氣和皮膚細(xì)菌的感染，從而避免皮膚萎縮的發(fā)生，材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不怕水的浸泡和液體的侵蝕，不會(huì)燃燒，成型條件不苛刻，使用范圍、操作方法與石膏繃帶相似，不改變臨床傳統(tǒng)使用習(xí)慣，不需要任何特殊設(shè)備和儀器，操作簡(jiǎn)便、使用衛(wèi)生、固化速度快、質(zhì)輕層簿、堅(jiān)而韌，不易使傷口發(fā)炎，具有透氣性好、剛度強(qiáng)、耐水浸、透X光的特點(diǎn)，在創(chuàng)傷骨科治療和矯形治療中，可用作固定材料，其綜合性能明顯優(yōu)于石膏繃帶。
TPU材質(zhì)因其透氣、高彈性、高生物相容性成為了人體組織最佳的替代品。以后隨著醫(yī)學(xué)進(jìn)步，TPU還會(huì)在醫(yī)療衛(wèi)生方面大有發(fā)揮。
7、TPU膠黏劑
TPU膠黏劑屬于聚氨酯膠黏劑的一種?，F(xiàn)在普遍用于尼龍、滌綸及PU織物和皮革的表面處理，具有耐化學(xué)品、抗紫外線、耐水解、低溫柔韌性好、彎曲疲勞性能良好等特點(diǎn)。TPU膠粘粘劑具備優(yōu)異的橡膠特性，能適應(yīng)不同熱膨脹系數(shù)基材的粘合，它在基材之間形成具有軟-硬過(guò)渡層，不僅粘接力強(qiáng)，同時(shí)還具有優(yōu)異的緩沖、減震功能。TPU膠粘劑的低溫和超低溫性能超過(guò)所有其他類(lèi)型的膠粘劑。TPU膠黏劑根據(jù)用途不同，可分為汽車(chē)用聚氨酯膠粘劑、木材用聚氨酯膠粘劑、鞋用聚氨酯膠粘劑、包裝用聚氨酯膠粘劑、建筑用聚氨酯膠粘劑、油墨用聚氨酯粘接劑和書(shū)籍裝訂用聚氨酯膠粘劑等，在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。TPU膠黏劑也可以顏料和溶劑混合配制成清漆和油墨，可以噴涂到不同基體上。
水性聚氨酯膠粘劑具有低揮發(fā)性有機(jī)化合物含量、低或無(wú)環(huán)境污染、不燃等特點(diǎn)，是聚氨酯膠粘劑的重點(diǎn)發(fā)展方向。
8、電纜電線
耐高低溫是電纜性能的關(guān)鍵，因此TPU被用來(lái)做高等電纜的被覆材料。超高的硬度、低溫柔韌性、耐磨性、耐環(huán)境和耐氣候性，這些優(yōu)良的機(jī)械和物理性能延長(zhǎng)了線纜的耐久力和使用壽命。特殊地形用的電纜、光纜、地震電纜、飛機(jī)電纜的保護(hù)套一般都是TPU材料，由于其電阻率大于1012Ω·cm，同時(shí)具有耐磨、耐水解、耐氣候、耐曲撓、高硬度等優(yōu)點(diǎn)。TPU材料絕緣性好，而且對(duì)電線的保護(hù)性好，使用安全，不易引起火災(zāi)事故。
9、TPU在紡織工業(yè)上的應(yīng)用
工業(yè)上主要采用熔融法紡氨綸。氨綸的優(yōu)異性能：突出的高回彈性，氨綸的高回彈性是目前所有彈性纖維都無(wú)法比擬的，它的斷裂伸長(zhǎng)率大于400%，最高可達(dá)800%，即使在300%拉伸形變時(shí)，回彈回復(fù)率仍在95%以上;優(yōu)異的抗張強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度;耐氣候、耐紫外線照射能力強(qiáng);耐化學(xué)品、耐洗滌;與染料的親和性好。氨綸已被廣泛應(yīng)用于紡織品中，是一種高附加值的新型紡織材料。氨綸一般不單獨(dú)使用，而是少量地?fù)饺肟椢镏?，其使用形式主要有四種：裸絲、包芯紗、包覆紗、合捻線。如絲襪、泳衣、舞蹈衣、萊卡(純棉包覆氨綸絲)、服裝等，在傳統(tǒng)紡織品中，只需加入不到10%數(shù)量的氨綸，就可以使傳統(tǒng)織物的檔次大為提高，顯示出柔軟、舒適、美觀、高雅的風(fēng)格。
比如近年來(lái)在時(shí)裝圈風(fēng)靡的萊卡面料。萊卡是全球最大的綜合纖維和聚合物公司英威達(dá)的一個(gè)商品名，英威達(dá)在氨綸領(lǐng)域中占據(jù)市場(chǎng)壟斷地位，萊卡幾乎是所有氨綸紗的代名詞。它完全取代了傳統(tǒng)的彈性橡筋線，在體操服、游泳衣這些具有特殊要求的服裝中，萊卡幾乎成為必不可少的組成元素。它可以讓人們曲線畢露，肢體伸展自如而毫無(wú)壓迫感。萊卡不僅在日常服裝中用途廣泛，也是時(shí)裝設(shè)計(jì)師制造流行的萬(wàn)花筒中的寵物。萊卡因此曾被欣喜不已的人們稱為神奇的纖維。設(shè)計(jì)師在談到自己的作品時(shí)，喜歡說(shuō)，用了一點(diǎn)萊卡。也許，不僅是用了萊卡的服裝相當(dāng)時(shí)髦，這個(gè)詞本身就帶有強(qiáng)烈的時(shí)髦色彩。
隨著人們對(duì)織物提出新的要求，如重量輕、穿著舒適合身、質(zhì)地柔軟等，低纖度氨綸織物在合成纖維織物中所占的比例也越來(lái)越大。也有用氨綸裸體絲和氨綸與其它纖維合并加捻而成的加捻絲，主要用于各種經(jīng)編、緯編織物，機(jī)織物和彈性布等。
10、TPU航天業(yè)的應(yīng)用
我國(guó)用TPU為原料采用壓出方法制成的阻攔網(wǎng)，具有強(qiáng)度大、重量輕、彈性好、不易霉?fàn)€、耐撕裂、耐低溫、耐油性能好等優(yōu)良特性。在TPU加入熒光物質(zhì)制成的網(wǎng)體能晚上發(fā)光。其各種性能均優(yōu)于國(guó)際上用尼龍編織的網(wǎng)體。例如尼龍的編織的豎帶，其拉伸強(qiáng)度為139.2MPa，用TPU制成的豎帶拉伸強(qiáng)度達(dá)到186.3MPa。因此，TPU網(wǎng)做阻攔網(wǎng)更有效果。用TPU制成的飛機(jī)薄壁油箱工藝簡(jiǎn)單，壁薄，重量輕，是由壽命長(zhǎng)。TPU又具有高的抗輻射性，適用于制作宇宙飛行人員X射線和原子能工作人員的保護(hù)衣。隨著航空事業(yè)不斷發(fā)展，對(duì)飛機(jī)維護(hù)技術(shù)的需求也相應(yīng)增加，要求也會(huì)越來(lái)越嚴(yán)格，TPU材料的優(yōu)異性能，會(huì)使它具有更多的利用價(jià)值。
11、TPU在其他行業(yè)的應(yīng)用
TPU材料在冰箱制造、交通運(yùn)輸、土木建筑、機(jī)電、石油化工、礦山機(jī)械等行業(yè)都有廣泛運(yùn)用。它具有其它塑料材料所無(wú)法比擬的強(qiáng)度高、韌性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐氣候等特性，同時(shí)具有高防水性、透濕性、防風(fēng)、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外線以及能量釋放等許多獨(dú)特的功能，能制作成各種零部件、機(jī)器外保護(hù)殼。TPU也能替代其他任何PU塑料盒PVC塑料的。
來(lái)自巴西圣保羅的Andaluz Acessibilidade公司與拜耳材料科技攜手合作，研發(fā)出一種用于地面的個(gè)人導(dǎo)向系統(tǒng)。此種系統(tǒng)不僅鋪設(shè)十分簡(jiǎn)便，且具有觸覺(jué)反饋功能，能夠?qū)π腥似鸬礁硐氲膶?dǎo)向作用。該系統(tǒng)包含貼在地面上的標(biāo)識(shí)或瓷磚，雖然厚度僅為幾毫米，但人們行走在地面上時(shí)仍然能夠起到觸覺(jué)反饋?zhàn)饔?。這些觸覺(jué)元件均采用拜耳材料科技研發(fā)的熱塑性聚氨酯(TPU)材料。與其它同類(lèi)材料相比，此種材料具有更多優(yōu)勢(shì)。例如，若使用混凝土標(biāo)記，必須先從地面移出一塊較小的區(qū)域，然后將適當(dāng)?shù)脑迦肫渲?。之后，為了達(dá)到所需的導(dǎo)向要求，必須對(duì)這些元件進(jìn)行噴涂，并覆上彩色膠膜。因此，這種系統(tǒng)的鋪設(shè)過(guò)程更加費(fèi)時(shí)。由橡膠制成的螺栓和面板不僅在耐磨性方面遠(yuǎn)遜于TPU標(biāo)記，而且由于厚度的關(guān)系，必須經(jīng)過(guò)切割才能嵌入地面。
聯(lián)想TS540服務(wù)器采用TPU材料減震。ThinkServer家族創(chuàng)新的全息緩沖技術(shù)，該完美結(jié)合了在汽車(chē)零部件上有廣泛應(yīng)用的鋅鎂合金的耐沖擊性和TPU的減震性，能夠覆蓋高中低各個(gè)頻率段;同時(shí)考慮了在水平和垂直方向的減震，有效吸收震動(dòng)。
三、未來(lái)的方向
由于鞋材、機(jī)械、管材、汽車(chē)、建筑等行業(yè)發(fā)展很快，并且越來(lái)越多的耐磨材料采用TPU，全球?qū)PU的需求量日益增長(zhǎng)，年復(fù)合增長(zhǎng)率為6.6%，國(guó)外發(fā)布的一份報(bào)告顯示，到2015年，全球TPU市場(chǎng)需求仍將保持每年上升5.6%的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。隨著TPU粒子及TPU薄膜的單價(jià)逐漸降低和歐盟地區(qū)對(duì)PVC等材料等限制，TPU材料的性價(jià)比漸漸凸現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)TPU的卓越性能和環(huán)保特點(diǎn)也日益受到消費(fèi)者的歡迎，預(yù)計(jì)2015年全球TPU材料的需求量將達(dá)到75萬(wàn)噸左右。
TPU行業(yè)在全球范圍內(nèi)發(fā)展相對(duì)不平衡，在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，TPU行業(yè)相對(duì)成熟，在我國(guó)及東南亞地區(qū)，由于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，這些地區(qū)的運(yùn)動(dòng)鞋、汽車(chē)、機(jī)械、服裝等行業(yè)的快速發(fā)展，逐步成為世界的加工廠，TPU行業(yè)得到了快速的發(fā)展。其中，亞洲是全球最大的TPU市場(chǎng)，其需求量約占全球的60%，歐洲、中東和非洲地區(qū)TPU需求量占24%。從需求領(lǐng)域來(lái)看，到2012年，鞋業(yè)是TPU最大的最終用途領(lǐng)域，占市場(chǎng)總量的38%，消費(fèi)量為133015噸，緊隨其后的是工程產(chǎn)品(28%)，約為111730噸。排名第三的是汽車(chē)，占市場(chǎng)總量的11%。21世紀(jì)以來(lái)我國(guó)TPU材料由于在鞋材、膠輥、滾輪、管材、膠黏劑、合成革、熔紡氨綸、薄膜等領(lǐng)域的巨大應(yīng)用市場(chǎng)。2012年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)消費(fèi)24.9萬(wàn)噸，主要為中低端產(chǎn)品，用于膠黏劑、熔紡氨綸、薄膜等領(lǐng)域的高端產(chǎn)品目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量尚差和不穩(wěn)定，且規(guī)模小，主要依靠歐、美進(jìn)口。TPU總的形勢(shì)是歐、美進(jìn)口、臺(tái)灣、韓國(guó)在大陸廠生產(chǎn)產(chǎn)品和中國(guó)生產(chǎn)產(chǎn)品三分天下，但中國(guó)處于弱勢(shì)。
國(guó)外企業(yè)多為多元化產(chǎn)品生產(chǎn)商，產(chǎn)品涉及聚氨酯產(chǎn)業(yè)鏈多個(gè)環(huán)節(jié)。巴斯夫提供TPU上游原料如MDI、多元醇等基礎(chǔ)化工材料，同時(shí)也生產(chǎn)TPU粒子，并在TPU粒子基礎(chǔ)上生產(chǎn)TPU薄膜產(chǎn)品。例如：拜耳材料科技公司的TPU薄膜主要是由其北美材料公司生產(chǎn)的Dureflex系列產(chǎn)品，拜耳材料也生產(chǎn)其他聚氨酯產(chǎn)品。亨斯邁的TPU薄膜產(chǎn)品主要專注于TPU玻璃板材，亨斯邁也提供MDI等基礎(chǔ)化工產(chǎn)品。路博潤(rùn)生產(chǎn)多種型號(hào)TPU粒子和TPU薄膜產(chǎn)品。所以，國(guó)外企業(yè)的產(chǎn)品種類(lèi)較多，TPU薄膜是多種材料產(chǎn)品中之一，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)綜合性較強(qiáng)。臺(tái)灣企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多為T(mén)PU薄膜與其他塑料制品構(gòu)成公司主營(yíng)產(chǎn)品。臺(tái)灣地區(qū)企業(yè)產(chǎn)品主要集中在氣動(dòng)管、鞋材、粘合劑等市場(chǎng)。臺(tái)灣鼎基化學(xué)除生產(chǎn)TPU薄膜外，還生產(chǎn)TPU密封件、氣動(dòng)管、傳送帶等相關(guān)TPU產(chǎn)品。臺(tái)灣高鼎化學(xué)生產(chǎn)TPU粒子，并延伸TPU粒子生產(chǎn)線至TPU薄膜。
由于中國(guó)TPU企業(yè)起步較晚，很少能突破外資企業(yè)的原料技術(shù)壟斷，目前只有煙臺(tái)萬(wàn)華等一些少數(shù)企業(yè)能夠自主生產(chǎn)MDI等原料，絕大部分只能依賴進(jìn)口，造成整個(gè)行業(yè)對(duì)進(jìn)口依賴大，而且，國(guó)內(nèi)企業(yè)也是和外資企業(yè)存在商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，先進(jìn)的技術(shù)必定被壟斷。所以中國(guó)的TPU企業(yè)主要針對(duì)于中國(guó)中低端TPU薄膜市場(chǎng)，同時(shí)TPU薄膜生產(chǎn)的技術(shù)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)門(mén)檻較高，所以造成現(xiàn)階段中國(guó)專業(yè)TPU薄膜生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量較少，行業(yè)集中度高。中國(guó)TPU薄膜生產(chǎn)商專業(yè)化程度最高，明顯的特點(diǎn)是所生產(chǎn)的TPU薄膜種類(lèi)多，覆蓋TPU薄膜市場(chǎng)范圍廣泛。
由于國(guó)內(nèi)TPU市場(chǎng)低端產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)已經(jīng)過(guò)剩，價(jià)格持續(xù)降低，行業(yè)利潤(rùn)下降。而薄膜級(jí)、熔紡氨綸纖維級(jí)、高質(zhì)量擠出級(jí)和壓延級(jí)TPU高端產(chǎn)品的市場(chǎng)目前基本上由進(jìn)口產(chǎn)品所控制，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)積極開(kāi)發(fā)適于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的高端產(chǎn)品，才能逐步在市場(chǎng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。
隨著TPU材料性能的增強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)器材和制鞋行業(yè)越來(lái)越傾向于TPU產(chǎn)品，尤其是耐UV和透明的材料。TPU材料非常適合體育用品和運(yùn)動(dòng)鞋需求量大的中國(guó)市場(chǎng)，未來(lái)可能還會(huì)應(yīng)用于電子行業(yè)。所以，今后的TPU應(yīng)用方向完善TPU性能的方向發(fā)展，進(jìn)一步拓寬TPU的適用范圍，主要包括生物醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)用零部件、運(yùn)動(dòng)鞋等方面應(yīng)用。因此，中國(guó)TPU主要目標(biāo)為加大科研開(kāi)發(fā)力度，提高工藝技術(shù)水平，提高各性能TPU產(chǎn)品研發(fā)制造率，擴(kuò)大高端市場(chǎng)占有率。 |
