摘要：為了拓寬應(yīng)用范圍，可以在TPU合成過(guò)程中進(jìn)行改性操作以改善其性能缺陷，改性已成為T(mén)PU的主要發(fā)展趨勢(shì)。本文介紹了TPU的改性方法，分析了改性TPU在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

TPU(聚氨酯熱塑性彈性體)，又被稱為聚氨酯橡膠，是一種由二異氰酸酯與二羥基或者多羥基化合物加聚后制得的分子鏈中含有較多氨基甲酸酯基團(tuán)(-NHCOO-)的彈性聚合物材料。TPU材料硬度范圍廣、機(jī)械強(qiáng)度高、耐油性好、抗沖擊性好、耐磨性好，因此被廣泛應(yīng)用于管材、鞋材、薄膜、線纜護(hù)套、手機(jī)套、合成革、汽車(chē)配件、滾輪、紡織涂層、膠粘劑、動(dòng)物標(biāo)簽等。

TPU具有多種優(yōu)良性能，但由于結(jié)構(gòu)原因，也有很多缺陷，如耐熱性差、耐壓縮性差、耐候性差、加工過(guò)程中易粘模具等。不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)PU的性能具有不同的要求，因此在生產(chǎn)及應(yīng)用過(guò)程中需要對(duì)TPU進(jìn)行改性以滿足不同領(lǐng)域的性能要求。

TPU的改性方法簡(jiǎn)介

TPU的加工可采用注塑、吹塑、擠出、壓延等多種成型方式，而成型性主要受聚合物的流動(dòng)性影響，熔融溫度(tm)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)、結(jié)晶性和分子量等都是影響流動(dòng)性的重要因素，因此TPU生產(chǎn)過(guò)程的第一步是先提高其流動(dòng)性。

1. 改進(jìn)流動(dòng)性

改進(jìn)流動(dòng)性的方法包括加入催化劑、鏈終止劑、潤(rùn)滑劑或者是與其他熱塑性材料共混等：加入催化劑：合成TPU的過(guò)程中加入催化劑，可以加快反應(yīng)速度且能降低結(jié)晶性，還可使熔體的流動(dòng)性得到改善;加入鏈終止劑可以控制TPU的分子量，降低其凝膠含量和熔融粘度;加入潤(rùn)滑劑可以降低剪切生熱，增加擠出速率和降低粘連，降低轉(zhuǎn)矩和物料壓力，不粘輥且宜脫模，熔體的加工性和流通性從而得到改善;將TPU與PVC(聚氯乙烯)、POM(聚甲醛)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)和丁腈橡膠等熱塑性塑料共混，能夠改善加工性和流動(dòng)性，操作過(guò)程簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。

2. 改進(jìn)耐候性

改進(jìn)耐候性的方法主要有添加抗氧劑和光穩(wěn)定劑，抗氧劑能夠防止加工過(guò)程中聚合物發(fā)生熱氧化降解;光穩(wěn)定劑能夠吸收或者屏蔽紫外線的能量，減緩或者排除掉聚合物的光化學(xué)反應(yīng)，從而延遲或阻止材料的光老化過(guò)程，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。

3. 改進(jìn)阻燃性

TPU具有易燃性，作為電纜護(hù)套材料如直接應(yīng)用容易引起火災(zāi)，需添加阻燃劑以提高其阻燃性能。阻燃劑包括有機(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑兩種，有機(jī)阻燃劑一般含有鹵、磷等元素，如TCPP、TCEP或者DMPP等;無(wú)機(jī)阻燃劑多含有鋅、鋁、硼、銻等元素，如氧化鋅、水和氧化鋁、氫氧化鋁、硼酸鹽等。TPU改性一般用無(wú)鹵阻燃劑。

4. 改進(jìn)耐水性

TPU加工過(guò)程中主要通過(guò)改變聚酯結(jié)構(gòu)和添加水解穩(wěn)定劑來(lái)改進(jìn)耐水性。改變聚酯結(jié)構(gòu)包括增加聚酯碳鏈的長(zhǎng)度、引入聚醚機(jī)構(gòu)、以己二酸和苯甲二酸為原料合成、控制合成時(shí)的酸值在0.1以下等;水穩(wěn)定劑一般為碳化二亞胺類(lèi)化合物。

TPU經(jīng)過(guò)改性復(fù)合能夠明顯提升材料性能，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，是TPU發(fā)展的主要方向之一。

改性TPU在汽車(chē)領(lǐng)域的具體應(yīng)用

TPU可通過(guò)復(fù)合改性制成TPU/PC塑料合金、TPU/PP塑料合金、TPU/PA6塑料合金、TPU/PVC塑料合金、TPU長(zhǎng)纖維復(fù)合材料等(見(jiàn)表1)，用于汽車(chē)儀表盤(pán)、地板、內(nèi)外飾、前端和車(chē)門(mén)、保險(xiǎn)杠、車(chē)身底部護(hù)件等部位。在汽車(chē)輕量化設(shè)計(jì)方面TPU也具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，未來(lái)TPU在汽車(chē)部件領(lǐng)域用范圍將逐步擴(kuò)大，是值得汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的投資方向。

表1 改性TPU在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用形式

(資料來(lái)源：公開(kāi)資料整理)

汽車(chē)輕量化發(fā)展趨勢(shì)將給TPU帶來(lái)新機(jī)遇

近幾年汽車(chē)工業(yè)持續(xù)發(fā)展并進(jìn)入輕量化時(shí)代，塑料及其復(fù)合材料成為了最重要的汽車(chē)輕量化材料之一，他們能減輕汽車(chē)約40%重量，還能夠降低約40%的成本。而且人們的環(huán)保意識(shí)也在逐漸加強(qiáng)，尋找節(jié)能環(huán)保且能夠提高汽車(chē)安全性的新材料成為汽車(chē)工業(yè)的重要研究方向之一，TPU是一種環(huán)保型高分子材料，以其所具有的優(yōu)異的耐熱性、耐油性、抗沖擊性、可防噪音等特點(diǎn)，受到了汽車(chē)行業(yè)的廣泛關(guān)注，占據(jù)著汽車(chē)用塑料市場(chǎng)最大的市場(chǎng)份額。

全球來(lái)看，歐美地區(qū)的TPU產(chǎn)業(yè)起步早，技術(shù)相對(duì)較為成熟，產(chǎn)品廣泛的應(yīng)用于高端領(lǐng)域，目前在汽車(chē)上的應(yīng)用占比已達(dá)到16%。國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)量增速明顯高于全球水平，但單車(chē)TPU用量遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家，TPU在汽車(chē)上的應(yīng)用發(fā)展空間較大，尤其是新能源汽車(chē)這兩年保持快速發(fā)展，拉動(dòng)了汽車(chē)輕量化材料的消費(fèi)需求，給TPU材料帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。

結(jié)語(yǔ)

TPU材料具有一些性能缺陷，為了滿足不同領(lǐng)域的性能要求，在TPU生產(chǎn)過(guò)程中需對(duì)其進(jìn)行改性，改進(jìn)方法主要有加入添加劑和與其他材料共混;TPU經(jīng)過(guò)改性復(fù)合可以用于汽車(chē)配件制造，是重要的汽車(chē)輕量化材料，汽車(chē)輕量化發(fā)展趨勢(shì)給TPU帶來(lái)新的機(jī)遇。