TPU的加工
TPU是一种不经过化学交联在室温下显示高弹性,在高温下失去高弹性变为黏流体并能按照热塑性塑料加工方式加工的PUTPU的制备原理与CPU相同,差别仅在于原料组分的配比不同。根据结构特点分类,TPU分为全热塑型和半热塑型两类。前者分子之间不存在化学交联键,仅有以氢键为主的物理交联键;后者分子之间仅含有微量化学交联键,这些化学交联键在热力学上是不稳定的,在高于150℃的加工温度下会断裂,在成型冷却后又会重新再生。这些微量化学交联键对改善制品的压缩永久变形和扯断永久变形性能起重要作用。另外,国内有人通过添加微量甘油制备出微支链型TPU,据说这种TPU在耐水解性、耐热老化性及压缩永久变形方面得到明显改善。
根据制备原料聚合多元醇的不同,TPU又可分为聚酯型和聚醚型两类。前者具有更好的耐油和耐热性能,但不耐水解;后者具有良好的低温性能和耐水解性能。商品TPU通常是粒状,可采用热塑性塑料加工方法如挤出、注射、压延、吹塑模压等制成各种形状的制品或复合制品,其中以挤出成型和注射成型应用最多,约占70%以上。
由于TPU粒料在贮存过程中会吸附空气中的水分,用吸湿的原料制备的制品会产生气泡,从而降低制品的使用性能,因此,TPU在加工成型之前应首先进行干燥处理使其中水的质量分数降低到0.001以下。干燥时一般将TPU置于深约3cm的白铁皮盘中,在100~110℃的热空气循环烘箱中烘1~2h即可。在工业生产中采用转鼓式干燥机更为理想。
(1)挤出成型
挤出成型是制造TPU板材、管材和棒材等最常用的方法。TPU的挤出性能同尼龙近似,采用单螺杆挤出机即可,挤出机的长径比(L/D)应大于20,其中以L等于24D或25D最为理想。当螺杆的加料段等于0.2~0.25L,塑化段等于0.4~0.5L,挤出段等于0.3~0.4L,压缩比ε等于2.8~3.5时,均可进行正常的挤出加工TPU的熔融温度范围很窄,为了保证加工的稳定性,在挤出加工成型时应严格控制温度,使物料进入模具时的温度变化不超出±2℃。挤出加工时,螺杆或机筒的具体温度一般控制在:I段140~180℃C;Ⅱ段160~180℃;Ⅲ段170~190℃;IV段180~190℃，口型及机头190~220℃TPU熔体185~195℃。
挤出成型是制造TPU板材、管材和棒材等最常用的方法。TPU的挤出性能同尼龙近似,采用单螺杆挤出机即可,挤出机的长径比(L/D)应大于20,其中以L等于24D或25D最为理想。当螺杆的加料段等于0.2~0.25L,塑化段等于0.4~0.5L,挤出段等于0.3~0.4L,压缩比ε等于2.8~3.5时,均可进行正常的挤出加工TPU的熔融温度范围很窄,为了保证加工的稳定性,在挤出加工成型时应严格控制温度,使物料进入模具时的温度变化不超出±2℃。挤出加工时,螺杆或机筒的具体温度一般控制在:I段140~180℃C;Ⅱ段160~180℃;Ⅲ段170~190℃;IV段180~190℃，口型及机头190~220℃TPU熔体185~195℃。
TPU的挤出温度与其物理性能有关,硬度越高,挤出温度越高,确定TPU的最佳挤出温度尚需依靠实践经验。挤出后的TPU应迅速冷却定型,可直接导入水槽中,也可喷水或气流冷却。采用挤出成型制备的TPU制品,一般不需要后熟化就能付诸使用,若在室温下放置2~3周或在100-120℃下后熟化8~24h,制品可获得最佳使用性能。
(2)注射成型
注射成型主要用于制造各种模型制品如运动鞋底(橡胶发泡剂-欧文新材料)、汽车防滑链、筛板等,制品质量从1g到10kg以上，注射成型机一般采用螺杆型的,螺杆长径比(L/D)大于15,压缩比小于4。成型条件随制品尺寸、注射机类型和模具的不同而变化,成型温度一般为160~200℃,从料斗至喷嘴逐渐递升。模具温度通常为20~60℃,对于厚壁制品和低硬度制品,模具温度要低些。注射成型压力可采用80~140MPa,二次压力(保压)一般为注射压力的一半,典型的加压注射时间为5s,保压时间为10s,注射时螺杆的转速以40~80r·min为宜。
注射成型主要用于制造各种模型制品如运动鞋底(橡胶发泡剂-欧文新材料)、汽车防滑链、筛板等,制品质量从1g到10kg以上，注射成型机一般采用螺杆型的,螺杆长径比(L/D)大于15,压缩比小于4。成型条件随制品尺寸、注射机类型和模具的不同而变化,成型温度一般为160~200℃,从料斗至喷嘴逐渐递升。模具温度通常为20~60℃,对于厚壁制品和低硬度制品,模具温度要低些。注射成型压力可采用80~140MPa,二次压力(保压)一般为注射压力的一半,典型的加压注射时间为5s,保压时间为10s,注射时螺杆的转速以40~80r·min为宜。
