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為你揭秘:TPU薄膜為何廣泛應(yīng)用于充氣艇、水上

時間:2019-11-17 10:00 閱讀:1691 來源:互聯(lián)網(wǎng)

 在2014年全球聚氨酯總產(chǎn)銷量達到2150萬噸,其中彈性體約200萬噸,占總量的9.3%。2014年中國聚氨酯總消費量960萬噸,其中彈性體消費量82萬噸,占總消費量的8.6%,而TPU消費量為28萬噸。中國TPU的十三五規(guī)劃主要目標即為醫(yī)療、汽車、薄膜高端TPU產(chǎn)品。

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圖 TPU的消費現(xiàn)狀

為什么TPU在與薄膜高端TPU的產(chǎn)品會逐漸被人所青睞?下面我們先從認識TPU開始?

 

  TPU的結(jié)構(gòu)與性能

TPU是分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(-NHCOO-)的聚合物,是一種含有硬段和軟段的嵌段共聚物,既具有塑料可塑性和力學(xué)強度,又具有橡膠的彈性。由于這種獨有的結(jié)構(gòu),因此TPU可以廣泛應(yīng)用于:鞋材、防水透濕的薄膜、流延膜、擠出管材、耐水解流延膜、汽車、阻燃線纜等。

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 二 TPU材料獨有的優(yōu)勢

相對于其他材料而言,TPU的力學(xué)性能具有可調(diào)節(jié)性,邵氏硬度在30A-80D之間,耐磨性、撕裂強度、抗拉強度、斷裂伸長率高、耐曲撓、耐油污、耐老化、耐候、高防水、高透濕度、耐水解等性能優(yōu)異;并且環(huán)保污染,生物相容性好、無毒、無致癌等特點。

表 TPU材料與其他材料的性能對比

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因此就目前而言,TPU是替代PVC最好的選擇。這主要不僅僅是拉伸強度大大優(yōu)于PVC,耐低溫性更是PVC不可比擬的;此外,可降解性、抗菌性、不含增塑劑等方面的性能,都比PVC優(yōu)異。對于在高端產(chǎn)品上,TPU取代PVC是不錯的選擇。

表 TPU與PVC性能對比 

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目前,TPU材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鞋類、服裝、醫(yī)療用品、工業(yè)用品、嬰兒用品 等領(lǐng)域,特別是醫(yī)療領(lǐng)域。

表 TPU的應(yīng)用

類別

用途

鞋類

運動鞋、登山鞋、雪鞋、高爾夫球鞋、野戰(zhàn)鞋、溜冰鞋之面料

及里襯材料

 

服裝類

雪衣、雨衣、風(fēng)衣、防寒夾克、野戰(zhàn)服、紙尿褲、生理褲、內(nèi)

襯、T恤及運動服等之面料及內(nèi)里材料

 

醫(yī)療用品類

手術(shù)衣(帽、鞋)醫(yī)療用褥墊、冰袋、繃帶、血漿袋等面料及

內(nèi)里材料

 

國防用品類

武器封存薄膜、野戰(zhàn)帳篷、備戰(zhàn)冰袋。救生衣。充氣艇等面料

及內(nèi)里材料

 

運動用品

空氣降落傘、充氣水袋、潛水衣、泳衣、氣囊、運動衫、瘦身

衣等面料及內(nèi)里材料

 

工業(yè)用品

 

防火材、隔熱板、隔音板、防水封條、絕緣板、油袋、管子、

清理下水道工程服裝等面料及內(nèi)里材料

 

嬰兒用品

玩具等嬰兒用品面料及內(nèi)里材料

 


 

 

 三 薄膜高端TPU產(chǎn)品的特色及工藝特點

 

TPU薄膜具有耐低溫、高韌性、高強度、環(huán)保可分解、“可呼吸性”等優(yōu)點,正在各個領(lǐng)域取代PVC、EVA、人造革等材料,在中國的消耗量也是持續(xù)增長。隨著全社會環(huán)保意識的不斷增強,同時隨著技術(shù)的進一步開發(fā),TPU應(yīng)用范圍不斷擴大。2010年至2014年整體市場增長率平均在15%每年。

1.TPU薄膜的特點

TPU薄膜為TPU原料粒子熔融擠出成型而成,其薄膜具有耐低溫、高韌性、高強度、環(huán)??煞纸猓?ldquo;可呼吸性”等優(yōu)點,目前正逐步取代PVC、EVA、人造革等材料,特別是在薄膜領(lǐng)域。比如:

鞋類由于所用TPU薄膜厚度比較厚(0.5~2毫米), 各類運動鞋、戶外登山鞋的大量使用從而占據(jù)最大消耗量;

運動器材主要集中在水上沖鋒艇、充氣艇、水上風(fēng)箏,主要使用聚醚類TPU薄膜;

用于家紡、沖鋒衣、戶外用品、醫(yī)療用品(手術(shù)衣)的防水透濕TPU薄膜。

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圖  TPU應(yīng)用于戶外服裝

2.TPU薄膜的加工工藝及特點

TPU可以通過吹塑、流延等成型方式,生產(chǎn)TPU薄膜。

吹塑法原料經(jīng)熱擠出機熔融塑化,從機頭進入模頭,經(jīng)過壓縮空氣吹漲、牽引,然后卷曲和分切;

流延法:原料經(jīng)過熱擠出機熔融塑化,從機頭通過狹縫式??跀D出,澆注到冷卻輥筒上,使原料急劇冷卻,然后拉伸、分切、卷取。

表  TPU擠出工藝:吹塑、流延對比

 

吹塑法 

流延法

厚度范圍

10~100μm

50~2000μm

力學(xué)性能

縱,橫向強度差異少

縱,橫向強度差異大

不熔物控制

不熔物含量低

不熔物含量較高

產(chǎn)量

表面特性

雙面光或雙面霧

可實現(xiàn)單面光/

 

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圖 顯微鏡下薄膜的晶點

結(jié)晶性對于薄膜的影響

合適的結(jié)晶,薄膜外觀好,并且力學(xué)性能優(yōu)異。

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圖 TPU薄膜結(jié)晶性適中

如果結(jié)晶性過強,會導(dǎo)致熔體破裂,導(dǎo)致擠出的時候產(chǎn)生團聚,如圖所示,薄膜團聚部位多,并且薄膜外觀粗糙,力學(xué)性能不好。

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圖 TPU薄膜結(jié)晶性過強

3.TPU薄膜擠出速率對于薄膜的影響

TPU薄膜在擠出速率增大至臨界速率后,樣品都會發(fā)生擠出畸變。畸變主要表現(xiàn)可分為:表面畸變與整體畸變。因此,在保證薄膜外觀性能良好的條件下,選取適當?shù)臄D出速率,對于提高生產(chǎn)有一定的幫助。

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4.高透濕性能TPU薄膜的特點

微孔膜:一般是以聚四氟乙烯為原料,經(jīng)過膨化拉伸后形成一種具有微孔性的薄膜本身具有多孔結(jié)構(gòu),孔徑0.2~10um,僅能透過水蒸氣,這樣人體內(nèi)散發(fā)出的水蒸氣就能有效地通過孔徑向外擴散,而水滴無法滲透,從而達到防水透視效果;

親水性無孔膜:以聚氨基甲酸酯(TPU)為主要材料,導(dǎo)入親水基,表面及本體均勻致密的結(jié)構(gòu),表面含有一定親水性基團,以氫鍵形式“捕獲”人體散失的水蒸氣分子,通過分子鏈段以及膜內(nèi)外壓差水蒸氣“傳遞”出去,從而達到優(yōu)異的防水透濕性能。

 image.jpg 分子透濕膜與微孔透濕膜的比較

TPU分子透濕膜相對于傳統(tǒng)的微孔膜而言,就具有耐表面活性劑、擁有較高的水滲透壓、可選擇性滲透、有較強的抗撕裂性能、完全隔絕細菌與氣味、較低成本等有點

表 分子透濕膜與微孔透濕膜的比較

分子透濕膜與微孔透濕膜比較

分子透濕

微孔透濕

耐表面活性劑

表面活性劑會滲漏

較高水滲透壓

較低水滲透壓

可選擇性滲透

無選擇性滲透

水膨脹為變值

水膨脹較小

較強抗撕裂性能

較低抗撕裂性能

完全隔絕細菌與氣味

氣味隔絕性較差

較低成本

較高成本

防風(fēng),防水

防風(fēng),防水

表 高透濕性能TPU性能

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TPU防水透濕膜目前主要應(yīng)用于賽車服、機車裝、高爾夫裝、防水服、登山鞋、浴簾、桌布、雨衣、嬰兒圍嘴、 航海服、釣魚褲、雪褸、風(fēng)衣、防寒夾克、 滑雪服、滑雪手套、登山服、打獵服、沖浪服、馬衣、 沖鋒衣、戰(zhàn)斗服、燈飾配件、手機防水配件等。

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