TPU的简介及生产工艺

塑性聚氨酯弹性体（TPU）母料的生产工艺及设备

TPU是加热可塑化，溶剂可溶解的聚氨酯弹性体。与MPU（混炼型聚氨酯弹性体）和CPU（浇注型聚氨酯弹性体）比较，化学结构上没有或少有化学交联，分子基本上是线性的，而存在一定的物理交联。它具有高模量、高强度、高伸长和高弹性。优良的耐磨、耐油、耐低温、耐老化性能。可用一般塑料加工方法生产各种制品，废料可回收利用，可广泛使用助剂与填料，以改善某些物理性能、加工性能或降低成本。

TPU按软段结构可分为聚酯型、聚醚型等。聚酯型因含有内聚能较高的酯基，产品的机械性能较高，成本适中，但耐水性能较差。而聚醚型由于它无酯基并在分子中含有可自由放置的醚键，而表现出较好的低温柔顺性和耐水解性，但机械强度和耐热性较差。聚己内酯型介于聚酯和聚醚之间，综合性能较好，但价格较高。

二、聚酯型热塑性聚氨酯弹性体

1、 原料：

（1） 高分子二醇：聚酯多元醇（PES）

PEA（聚己二酸乙二醇酯）M=2000，羟值55±3 mgKOH/g

PDA（聚己二酸乙二醇内二醇酯）M=2000，羟值56±2.5 mgKOH/g

PBA（聚己二酸乙二醇丁二醇酯）M=2000，羟值56±2.5 mgKOH/g

（2）二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）（芳香族）

纯MDI在常温下为白色或微黄色固体，加热时有刺激性臭味，熔点≥38℃，沸点194~199℃/5mmHg，密度：1.19。

分子式及分子量：C15H10N2O2；250

（3） 扩链剂（低分子二醇）：

1，4丁二醇（BDO）（脂肪开链二醇）

为无色油状液体，极易吸水，相对分子量M=90.1、密度1.02，沸点：229.5℃，熔点20.1℃

2、 配方：

PES（MW2000，二官能度） 1克分子

MDI 3克分子

BDO 2克分子

异氰酸酯指数R=（NCO/OH）=0.97~1.03

性能：密度 1.2 硬度（邵A） 70-95

拉伸强度MP 35-40 300%模量MPa 3-18

伸长率% 450-700 撕裂强度MPa 4-12

磨耗（克损失）0.0025~0.15 脆化温度 -17~-30℃

3、 生产工艺：

将高分子聚酯二醇（PES）熔化后加入A料罐，加热到要求料温（100~120℃）后在低速搅拌下真空脱水2~3h，使之含水量＜0.05%，解除真空通氮气后备用；

将MDI熔化后加入B料罐，加热到要求温度（60~70℃）后在低速搅拌下真空脱气0.5~1h，使之达到要求后，解除真空并通氮气后备用；

将低分子二醇（BDO）加入C料罐加热到要求温度（30~50℃）后在低速搅拌下真空脱水0.5~1h，使之含水量达到要求后，解除真空并通氮气后备用。

为了给浇注机各计量泵的连续供料，每个组份均设有相同规格两套料罐，以便作到一个真空脱水，另一个给计量泵供料。

各组原液按配方要求通过计量泵的精确计量输到浇注头，在高速搅拌下进行均匀初混合后，输至双螺反应挤出机使其进一步混合均匀和化学反应，再进行切粒和筛分等。

4、 工艺过程（采用双螺杆连续化工艺）

（1）原料处理：使原料熔化，达到要求温度和脱气，为了作到连续生产，设备两组贮罐，以便分别进行脱气和供料。

（2） TPU浇注机：对各组份进行连续精确计量和初混合。

（3）双螺杆反应挤出机：物料的进一步混合和化学反应及输送。（双轴同向旋转、完全啮合，具有自清洁作用）

具有下列特点：

① 在高温高压下进行反应（温度140~250℃，压力4~7MPa）可确保副反应降到最低限度，高压可抑制带有气体的分解反应。

② 使低分子量齐聚物（~1500g/mol）的质量分数降到最低（~0.36%）

③ 相对运动的两螺杆间应有较高的剪切速度梯度（＞2000S-1）使物料良好混合，均质完全，使其反应均匀，不会出现局部凝胶。捏合次数可达7~15次/S。

④ 要求料筒各段温度控制必须均匀而准确，并备快速加热和冷却功能，应具有良好的传热效率。各段控温参数举例：

一段温控 80~180℃ 六段温控 150~210℃

二段温控 100~200℃ 七段温控 140~200℃

三段温控 150~210℃ 八段温控 100~190℃

四段温控 150~210℃ 九段温控 90~200℃

五段温控 150~210℃ 机头温控 90~200℃

（4） 高压水流切粒机及离心干燥，分级筛和自动包装。

三、主要设备简介：

1、 原料处理设备：

（1） A料（PES）罐：2×200L（φ600×700），三层结构：不锈钢内胆，导热油加热夹套，外包聚氨酯硬泡绝热层，附有框式搅拌（转速30r.p.m，功率0.55kw）设有精密轴封以保证料罐的气密性。设有加料口、视镜、真空及加N2口，最低液面报警装置，加热功率2×4.5kw。

（2） B料（MDI）罐：2×120L（φ500×500），三层结构：不锈钢内胆，导热油加热夹套，外包聚氨酯硬泡绝热层，附有框式搅拌（转速30r.p.m，功率0.55kw）设有精密轴封以保证料罐的气密性。设有加料口、视镜、真空及加N2口，最低液面报警装置，加热功率2×4.5kw。

（3） C料（BDO）罐：2×80L（φ400×500），三层结构：不锈钢内胆，导热油加热夹套，外包聚氨酯硬泡绝热层，附有框式搅拌（转速30r.p.m，功率0.55kw）设有精密轴封以保证料罐的气密性。设有加料口、视镜、真空及加N2口，最低液面报警装置，加热功率（1+2）kw。

（4） 真空系统：

① 真空缓冲罐：80L（φ400×500）不锈钢多层挡板式。

② 真空泵：2X-15A（2.2kw）

（5） 加热系统：（A、B、C分设三套）

① 导热油箱：70L，加热功率4.5kw

② 循环油泵：B-BB16型齿轮油泵0.75kw6P

2、 TPU浇注机：

总浇注量：1~2kg/min（1440~2880kg/d）设计混合比：A:B:C=100:40:10；计量误差≤±0.5%

工作温度：A料：100~120℃；B料：60~70℃；C料：30~50℃，浇注头：70~80℃

温度误差：±2℃ 真空度：5~10mmHg

（1）计量泵：高精度低速计量泵（耐压10MPa，耐温450℃）由高精度齿轮减速电机传动，用进口变频器调速。

A泵 GJ20 转速30~200r.p.m，功率0.75kw 4P，排量0.6~4kg/min

B泵GJ9 转速30~200r.p.m，功率0.75kw 4P，排量0.3~1.8kg/min

C泵GJ2.4 转速30~200r.p.m，功率0.75kw 4P，排量0.08~0.5kg/min

（2）浇注头：三组份高温型浇注头，可作到混合均匀和不产生气泡，搅拌电机1.5kw2P，转速3000~8000r.p.m（变频调速）

（3） 控制及电器：

① 采用数显智能温控仪，使过滤器、计量泵及浇注头加热可靠，控制准确；

② 压力、转速（配比）等采用全数字精密仪表；

③ 电器采用进口元件。

3、 双螺杆反应挤出机：（仅供用户选机时参考）

LSF-68型（九段调温简体）（JB/T5420-91）

螺杆公称直径：φ68 中心距60，螺杆长径比48，螺杆和筒体的间隙≤0.02mm

螺杆最高转速260r.p.m，（螺杆转速应以物料在螺杆筒内停留时间1~2min为宜）主电机功率40kw，最高产量200kg/h。

由于同向旋转双螺杆在啮合处的速度方向相反，一根螺杆要把物料拉入啮合间隙，另一螺杆

把物料从间隙中推出，使物料呈∞形前进，这种速度的改变及在啮合区较大的相对速度，非常有利于物料的混合和均比。因啮合区间隙很小，啮合处螺纹和螺槽的速度方向相反，故具有很高的剪切速度，具有自洁功能，即能刮去粘附在螺杆上的任何积料。

用途

各种TPU成型品的用途: 汽车部件

球型联轴节；防尘盖；踏板刹车器；门锁撞针；衬套 板簧衬套；轴承；防震部件；内外装饰件；防滑链等 机械·工业用部件

各种齿轮；密封件（主要起耐磨和耐油作用）；防震部件；取模针；衬套；轴承

盖类；连接器；橡胶筛；印刷胶辊等 服饰辅料

女士文胸肩带、服装松紧带等。 鞋类

垒球鞋、棒球鞋、高尔夫球鞋、足球鞋鞋底及鞋前掌 女士鞋后跟；滑雪靴；安全靴，高档鞋底等 其他

自位轮；把手；表带等

管材·软管

高压管；医疗管；油压管；气压管；燃料管；涂敷管 输送管；消防水带等 薄膜·板材

转动带（具有一定的拉伸作用）；气垫；膜片；键盘板；复合布等 电线·电缆

电力通信电缆；计算机配线；汽车配线；勘探电缆等 其他

各种环形管线；圆形带；V型带；同步带；防滑带等 压 延

软体槽、罐类；薄膜复合片材箱包面料等 吹 塑

各种车辆用箱类；各种容器类 吹 膜

超薄、宽幅薄膜（医疗、卫生用品） 溶 液

熔接料；粘接剂；人造革、合成革、绳、铁丝、手套等涂层

TPU为热塑性聚氨酯，有聚酯型和聚醚型之分，它硬度范围宽

（60HA-85HD）、耐磨、耐油，透明，弹性好，在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用，无卤阻燃TPU还可以代替软质PVC以满足越来越多领域的环保要求。TPU品牌牌号众多，质量参差不齐，选择TPU时最好经过详细的评估论证，否则不能得到性价比最优的结果.

TPU 这种材料能在一定热度下变软,而在常温下可以保持不变.用在鞋上多起稳定、支撑的作用. TPU 又称聚氨酯橡胶，是聚氨酯的一种，在国内时比较新兴的产品，广泛应用于制鞋行业、管材...等行业

TPU为热塑性聚氨酯，有聚酯型和聚醚型之分，它硬度范围宽

（60HA-85HD）、耐磨、耐油，透明，弹性好，在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用，无卤阻燃TPU还可以代替软质PVC以满足越来越多领域的环保要求。TPU品牌牌号众多，质量参差不齐，选择TPU时最好经过详细的评估论证，否则不能得到性价比最优的结果.

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