耐黄TPU的加工成型

耐黄变 TPU（热塑性聚氨酯弹性体）的加工成型方法与普通 TPU 类似，但由于其分子结构中引入了抗黄变基团（如脂肪族异氰酸酯体系），在加工时需注意温度、剪切力和环境因素对性能的影响，以避免高温或氧化导致的黄变风险及性能劣化。以下是其主要加工方式及关键要点：

一、注塑成型

应用场景：适用于制造结构复杂、尺寸精度高的零部件，如鞋材配件（鞋底、鞋扣）、电子配件（手机壳、按键）、汽车零件（密封件、防尘罩）等。

工艺要点：

1. 原料干燥：

• TPU 吸湿性较强，加工前需在 80-100℃下干燥 2-4 小时（具体时间取决于原料含水率），避免气泡、表面粗糙或水解降解。

• 注意：耐黄变 TPU 多为脂肪族体系，高温下更易氧化，干燥温度不宜超过 110℃，且需控制干燥时间，防止预聚体分解。

2. 设备参数：

• 低硬度（如 Shore A 80）：170-200℃；

• 高硬度（如 Shore D 50）：190-220℃。

• 料筒温度：根据硬度（ Shore A/D ）调整，通常为 180-220℃。

• 警示：避免长时间高温滞留（超过 30 分钟），以防分子链断裂或黄变加剧，建议采用短射嘴、低压缩比螺杆。

• 模具温度：20-60℃，低温可加快冷却定型，减少制品内应力，但过低可能导致表面光泽度下降。

3. 注塑压力与速度：

• 压力：50-120 MPa，薄壁制品需更高压力（如 100-150 MPa）；

• 速度：中低速填充，避免高剪切发热（尤其是透明 / 浅色制品，剪切生热易导致局部氧化黄变）。

4. 后处理：

• 如需改善尺寸稳定性，可在 60-80℃下退火处理 1-2 小时，减少内应力。

二、挤出成型

应用场景：生产连续型材，如管材（医用软管、汽车油管）、薄膜（包装膜、鞋材防水膜）、异型材（密封条、表带）等。

工艺要点：

1. 设备要求：

• 采用渐变型螺杆（压缩比 1.5-2.5:1），减少熔体滞留时间；

• 模头需光滑耐腐蚀（如镀硬铬），避免物料滞留降解。

2. 温度控制：

• 料筒温度：170-210℃，从加料段到模头逐步升温，模头温度比料筒末端高 5-10℃；

• 案例：生产透明医疗级软管时，料筒温度控制在 185-195℃，模头温度 200℃，确保熔体均匀且避免黄变。

3. 牵引与冷却：

• 水冷却：适用于厚壁管材，水温 20-40℃，避免骤冷导致表面开裂；

• 空气冷却：适用于薄膜或薄壁型材，保持表面光泽度。

• 牵引速度与挤出速度匹配（通常 1:1.2-1:1.5），避免拉伸过度导致分子取向不均；

• 冷却方式：

4. 共挤出工艺：

• 可与 PP、PE、PC 等材料共挤出（如 TPU/PE 复合软管），需注意界面相容性，建议使用相容剂（如马来酸酐接枝 PE）。

三、吹塑成型

应用场景：制造中空制品，如汽车储液罐、医疗级容器、玩具气囊等。

工艺要点：

1. 型坯制备：

• 通过挤出机制造熔融型坯，温度控制在 190-220℃，型坯壁厚均匀性直接影响吹塑制品质量。

2. 吹塑参数：

• 吹胀压力：0.2-0.8 MPa，根据制品厚度调整，高硬度 TPU 需更高压力；

• 吹胀比：通常 2:1-3:1，过大易导致壁厚不均或破裂。

3. 冷却时间：

• 占整个周期的 60%-70%，需确保制品充分冷却定型，避免脱模后变形（冷却介质：压缩空气或循环水）。

四、压延成型

应用场景：生产薄膜、片材或与织物贴合的复合材料，如鞋材革基布、沙发面料、汽车内饰表皮等。

工艺要点：

1. 温度控制：

• 辊筒温度：170-200℃，前后辊温差 5-10℃（前辊温度略高，便于物料包辊）；

• 贴合织物时，需同步控制织物预热温度（通常 40-60℃），确保粘合牢固。

2. 辊速与辊距：

• 辊速比：1:1.1-1:1.3（前辊转速略快），产生适当剪切力使物料均匀延展；

• 辊距根据制品厚度调整，需定期校准辊筒平行度，避免厚度偏差。

3. 后处理：

• 贴合制品需经过牵引、冷却辊（15-30℃）定型，再卷取存放，避免高温堆放导致黄变。

五、热成型（二次加工）

应用场景：对片材 / 薄膜进行二次成型，如吸塑包装、手机壳曲面成型、汽车仪表盘表皮等。

工艺要点：

1. 片材预处理：

• 片材需干燥（含水率＜0.05%），避免加热时产生气泡；

• 加热温度：120-150℃（低于熔融温度），使片材软化但不熔融，加热时间根据厚度调整（如 2mm 厚片材加热 30-60 秒）。

2. 成型参数：

• 吸塑压力：0.05-0.1 MPa（真空吸塑）或 0.2-0.5 MPa（气压辅助）；

• 冷却时间：10-30 秒，可通过风冷或水冷加速定型。

六、加工注意事项

1. 抗黄变性能保护

• 避免与铜、铁等金属离子接触（如设备螺杆、模具），金属催化可能加速氧化黄变，建议使用不锈钢或镀镍部件；

• 加工过程中避免油脂、润滑剂污染（尤其是含硫或胺类添加剂），可能与 TPU 发生化学反应。

2. 色母粒选择

• 耐黄变 TPU 通常用于浅色 / 透明制品，色母粒需选用耐光等级≥7 级（ISO 105-B02 标准）的颜料，如钛白粉（R 型）、群青蓝、荧光增白剂等；

• 避免使用胺类或酚类抗氧化剂（可能与脂肪族 TPU 反应），优先选择受阻酚类（如 IRGANOX 1010）或亚磷酸酯类稳定剂。

3. 环境控制

• 加工车间需保持清洁，减少粉尘吸附；

• 成品储存需避光、干燥，避免长期暴露于紫外线（如阳光直射）或高温环境（＞60℃）。

七、常见问题与解决方案

总结

耐黄变 TPU 的加工需在保证抗黄变性能的前提下，平衡温度、剪切力和冷却条件，核心原则是低温短流程、避免氧化。实际生产中建议通过小批量试模验证工艺参数，并对成品进行耐黄变测试（如 UV 老化试验，ISO 4892-2 标准），确保满足高端应用的外观和性能要求。