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行业知识

聚酯TPU和聚醚TPU的区别

作者:原创      发布时间:2021-06-02 09:58:46  帮助了:1974人

摘要:聚酯TPU和聚醚TPU的区别:热塑性聚氨酯弹性体简称TPU,又称PU热塑性塑料。它是由低聚物多元醇软链段和二异氰酸酯-扩链剂硬链段组成的线性嵌段共聚物。 TPU分子中含有-NH-COO-基团,其许多特性取决于长链二醇的类型。其硬度通过硬链段的比例进行调节,加入光稳定剂可改善其光老化性能。它还取决于异氰酸酯是芳香族的还是脂肪族的。



聚酯TPU和聚醚TPU的区别:

TPU简介


热塑性聚氨酯弹性体简称TPU,又称PU热塑性塑料。它是由低聚物多元醇软链段和二异氰酸酯-扩链剂硬链段组成的线性嵌段共聚物。


TPU分子中含有-NH-COO-基团,其许多特性取决于长链二醇的类型。其硬度通过硬链段的比例进行调节,加入光稳定剂可改善其光老化性能。它还取决于异氰酸酯是芳香族的还是脂肪族的。


脂肪族和芳香族的区别


芳香族异氰酸酯用于您不关心紫外线引起的氧化和变色的场合。用芳香族多异氰酸酯制备的聚氨酯涂料很容易氧化,因此在阳光直射下更容易降解。


相比之下,脂肪族异氰酸酯主要用于制造耐光涂料。此类产品必须用于必须对紫外线或阳光稳定的场合,例如汽车清漆和许多水性配方。


脂肪族异氰酸酯


脂肪族多异氰酸酯赋予聚氨酯涂料优异的耐化学性和良好的耐老化性。由于不含苯基,脂肪族异氰酸酯的应用可确保在恶劣条件下持久粘合。


芳香族异氰酸酯


与脂肪族衍生物相比,这两类产品的衍生物使涂料的耐老化性(黄变)和耐化学性差(尤其是耐碱性差)。因此,芳香族多异氰酸酯主要用于内饰(地板涂料、储罐涂料等)或作为底漆。就连底漆在汽车领域的使用也越来越少,因为底漆发黄会影响面漆的颜色,造成层间剥离。


一般来说,芳香族多异氰酸酯主要不是用于涂料。例如,80%的TDI产品用于制作软泡,65%的MDI产品用于制作硬泡。


聚醚TPU和聚酯TPU的区别不同的


TPU的软段可使用多种多元醇,大致可分为聚醚型和聚酯型两大类。


聚醚型(Ether):强度高、耐水解和回弹性高,低温性能好。


聚酯型(Ester):更好的拉伸性能、弯曲性能、耐磨性、耐溶剂性和更高的耐高温性。


软段的差异对物理性能有以下影响:

抗拉强度聚酯系列> 聚醚系列

撕裂强度聚酯系列> 聚醚系列

耐磨聚酯系列> 聚醚系列

耐化学性 聚酯系列> 聚醚系列

汽化聚酯系列 <聚醚系列

耐低温冲击 聚酯系列 <聚醚系列

透明聚酯系列> 聚醚系列

抗菌性 聚酯系列 <聚醚系列


七大区别


生产材料和配方的差异


(1)生产聚醚TPU的原料主要有4-4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚四氢呋喃(PTMEG)、1,4-丁二醇(BDO),MDI的用量约为40%左右, PTMEG约占40%,BDO约占20%。


(2)聚酯TPU生产的原料主要有4-4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,4-丁二醇(BDO)、己二酸(AA)。 MDI的用量约为40%,AA约占35%,BDO约占25%。


分子质量分布和影响


聚醚的相对分子质量分布服从泊斯在概率方程上,相对分子质量分布较窄;而聚酯二醇的相对分子质量分布服从Flory概率分布,相对分子质量分布较宽。


软链段的分子量对聚氨酯的机械性能有影响。一般来说,假设聚氨酯的分子量相同,如果软链段是聚酯,则聚氨酯的强度会随着聚酯二醇分子量的增加而增加;如果软链段是聚醚,则聚氨酯的强度随着聚醚二醇分子量的增加而降低,但伸长率增加。这是因为聚酯软链段本身极性较大,分子量大,结构规整度高,有利于提高强度,而聚醚软链段极性较小。如果分子量增加,聚氨酯的硬链段相对含量减少,强度降低。


机械性能比较


聚醚、聚酯和其他低聚物多元醇形成软链段。软链段占据了聚氨酯的大部分,不同低聚物多元醇和二异氰酸酯制备的聚氨酯性能不同。以极性强的聚酯为软链段得到的聚氨酯弹性体和泡沫具有更好的机械性能。由于聚酯制成的聚氨酯中含有极性大的酯基,不仅硬链段之间可以形成氢键,而且软链段上的极性基团可以与硬链段上的极性基团发生部分相互作用。团簇形成氢键,使硬相可以更均匀地分布在软相中,起到弹性交联点的作用。有些聚酯在常温下会形成软段晶体,影响聚氨酯的性能。聚酯聚氨酯的强度、耐油性和热氧化安定性均高于PPG聚醚型,但其耐水解性不如聚醚型。


水解稳定性比较


聚酯热塑性聚氨酯经碳化二亚胺保护后,耐水解性提高。聚醚酯型热塑性聚氨酯和聚醚型热塑性聚氨酯在高温下的耐水解性最好。


涤纶易受水分子的攻击而断裂,水解产生的酸能催化涤纶的进一步水解。聚酯的种类对弹性体的物理性能和耐水性有一定的影响。随着聚酯二醇原料中亚甲基数目的增加,所制备的聚酯聚氨酯弹性体的耐水性提高。酯基含量较少,耐水性也较好。同样,用长链二元酸合成的聚酯比用短链二元酸合成的聚酯基聚氨酯具有更好的耐水性。


微生物耐药性比较


聚酯软质热塑性聚氨酯与潮湿土壤长期接触会被微生物腐蚀,而聚醚软质或硬质热塑性聚氨酯和聚醚热塑性聚氨酯或硬质热塑性聚氨酯一般不会被微生物侵蚀。


价格对比


聚醚聚氨酯弹性体的价格远高于聚酯聚氨酯弹性体。主要原因是:

①聚醚型聚氨酯弹性体具有良好的耐水解性、耐低温性、耐弯曲性。

②与聚酯多元醇相比,构成TPU软段的聚醚多元醇原料价格较高。

③聚醚多元醇的生产工艺比聚酯多元醇复杂得多。

④ 反应过程中聚醚多元醇的工艺条件难以控制。

⑤在聚醚多元醇的生产中,对生产设备的要求比较高,同时在生产过程中必须采取一定的防护措施。


加工差异比较


1. 干燥


众所周知,聚氨酯是一种极性聚合物,暴露在空气中会慢慢吸收水分。它是由具有吸湿性的 TPU 粒料通过熔融加工形成的。水在加工温度下蒸发,使制品表面不光滑,内部产生气泡,降低物理性能。因此,为了保证产品的性能,防止在熔融加工过程中水分蒸发产生气泡,在TPU加工前,一般需要对粒料进行干燥处理。


我们走在 TPU 酯类和醚类产品前面在比较水解稳定性的过程中也对其进行了分析。因为聚酯容易受到水分子的攻击而断裂,水解产生的酸可以催化聚酯进一步水解。一般情况下,同等条件下,聚酯TPU的含水量远高于聚醚TPU。因此,在干燥过程中应特别注意聚酯TPU。要彻底干燥,严格控制干燥条件。


2、保压阶段


聚合物熔体注射成型时,无论是预成型阶段还是注射阶段,熔体都必须受到内部静压和外部动压的共同作用。在保压阶段,聚合物熔体将受到高压。在此压力下,分子链之间的自由体积将被压缩。随着分子链之间的自由体积减小,大分子链的闭合会增强分子间作用力。也就是说,粘度增加。另外,由于聚醚TPU的醚键的内聚能较低,键的旋转势垒较小,导致加强分子链紧密链段之间的作用较小,所以当分子被压缩时,分子链的相对位移大,因此粘度可以在很大范围内变化。另外,由于聚醚TPU的分子链比聚酯TPU软很多,更难形成永久变形。因此,在聚醚TPU加工过程中保持压力时,与聚酯TPU相容。相比之下,聚醚TPU需要控制更长的保温时间。


3. 处理时间


一般来说,分子量增加导致分子链变长,分子链重心移动得越慢,抵消链段之间相对位移的机会就越多,长分子链的柔韧性就越大,缠结点的增加,以及链条的松脱和打滑。移动困难,使流动过程的阻力增加,所需的时间和能量也增加,表现出粘度对剪切的敏感性。一般情况下,聚酯TPU的分子量比聚醚TPU大,所以它的加工成型这将需要更长的时间。


4.加工温度


由于聚酯TPU通常比聚醚TPU具有更宽的分子量分布,因此加工过程中所需的温度更高。由于聚醚TPU的氮氧键更容易断裂,因此其加工需要相对较低的温度。


5.压力


由于聚酯TPU具有较高的分子内聚能,其分子结构中的氮氧键也较难断裂,因此其加工,即破坏其分子键,需要较高的温度和压力。


6、冷却


由于聚酯TPU内摩擦力比较大,分子内聚能大,即使恢复到正常状态也很难冷却,所以需要很长的冷却时间。


7. 流动性


由于聚醚TPU的醚键内聚能较低,键的旋转势垒较小。随着聚醚相对分子量的增加,其链更加柔韧,其分子链具有高度的柔韧性,因此表现出良好的性能。流动性,而涤纶TPU略逊一筹。