挤出成型的TPU怎么选

选择挤出成型的 TPU（热塑性聚氨酯弹性体）时，需综合考虑材料性能、加工工艺、应用场景等多方面因素，以下是详细的选型指南：

一、明确应用场景与性能需求

1. 力学性能要求

• 硬度：TPU 硬度范围广（邵氏 A 60~D 80），需根据产品用途选择：

• 软质（邵氏 A 60~90）：适用于软管、线缆护套、薄膜等，要求柔韧性和耐弯曲性。

• 硬质（邵氏 A 95~D 80）：适用于结构件、管材、板材等，需强度和刚性。

• 拉伸强度与断裂伸长率：

• 高拉伸强度（如＞30MPa）适用于承重部件（如工业滚轮）；高断裂伸长率（＞500%）适合弹性制品（如密封圈）。

• 耐磨性：运输滚轮、鞋底等场景需选择耐磨级 TPU（如添加耐磨助剂或采用聚酯型 TPU）。

2. 环境适应性

• 耐温性：

• 短期耐温：普通 TPU 可耐 100~120℃，高温型 TPU（如芳香族聚酯型）可耐 150℃以上。

• 低温性能：耐寒 TPU（如聚醚型）在 - 40℃以下仍保持弹性，适用于户外线缆、极地设备。

• 耐化学性：

• 聚醚型 TPU：耐水解、耐微生物，适合潮湿环境（如水管）。

• 聚酯型 TPU：耐油、耐溶剂（如机油、汽油），适用于汽车油管、密封件。

• 需抵抗特定化学介质（如酸、碱）时，需选择特殊改性 TPU（如添加氟化物）。

3. 功能性需求

• 透明性：薄膜、管材等需高透明度，选择无定形 TPU（如脂肪族 TPU），透光率＞90%。

• 阻燃性：电子线缆、建筑材料需阻燃级 TPU（达到 UL94 V0 或 V1 标准）。

• 抗静电 / 导电：电子元件包装、煤矿管材需抗静电 TPU（表面电阻 10⁶~10¹¹Ω）或导电 TPU（10³~10⁶Ω）。

• 生物相容性：医疗导管、植入物需医用级 TPU（通过 ISO 10993 认证，无毒性、无致敏性）。

二、匹配挤出成型工艺特性

1. 熔体流动性

• 熔体流动速率（MFR）：挤出成型通常要求 MFR 在 5~20 g/10min（190℃/5kg），MFR 过低易导致挤出压力过大（如管材挤出需 MFR 8~12），过高则影响制品强度（如薄膜需 MFR 15~20）。

• 加工温度范围：

• 聚醚型 TPU：加工温度 180~220℃，热稳定性较差，需控制熔体停留时间。

• 聚酯型 TPU：加工温度 200~240℃，热稳定性较好，适合高速挤出（如板材生产线）。

• 剪切敏感性：TPU 熔体对剪切速率敏感，挤出模具设计需避免高剪切区域（如流道需光滑、渐变过渡）。

2. 热稳定性与抗老化

• 长期挤出加工（如连续生产）需选择添加热稳定剂（如受阻酚类）和抗氧剂的 TPU，避免高温下分子链断裂（表现为制品发黄、力学性能下降）。

• 户外应用需添加紫外线吸收剂（如苯并三唑类），防止光老化（如管材需耐候级 TPU）。

3. 脱模性与表面性能

• 挤出制品若需光滑表面（如薄膜、异型材），可选择自润滑型 TPU（内置硅酮类助剂），或后期添加脱模剂。

• 需印刷、涂覆的制品，需 TPU 表面达一定张力（如 38~42 dynes/cm），可选择表面改性 TPU。

三、考虑原料类型与分子结构

1. 按化学结构分类

• 聚醚型 TPU：

• 优点：耐水解、耐低温、柔韧性好，适合水管、线缆护套。

• 缺点：耐油性差，易吸潮（加工前需干燥至含水率＜0.05%）。

• 聚酯型 TPU：

• 优点：耐油、耐磨、强度高，适合鞋底、工业滚轮。

• 缺点：耐水解性差，低温下硬脆。

• 聚己内酯型 TPU：

• 综合性能优异，耐水解性介于聚醚和聚酯之间，适合高端医疗、食品接触制品（如 FDA 认证管材）。

2. 按硬度与模量分类

• 低硬度（邵氏 A 60~80）：适合弹性薄膜、软管，分子链软段含量高（如聚醚占比＞70%）。

• 高硬度（邵氏 A 95~D 80）：适合结构件，硬段（如 MDI - 扩链剂体系）含量高，分子链结晶度高。

四、供应商与成本因素

1. 品牌与技术支持

• 国际品牌：巴斯夫（如 Elastollan®）、科思创（如 Desmopan®）、路博润（如 Estane®），产品稳定性高，提供加工参数指导。

• 国内品牌：万华化学、美瑞新材、烟台氨纶，性价比高，适合中低端应用（如日用品管材）。

2. 成本与性价比

• 聚酯型 TPU 价格低于聚醚型（约低 20%~30%），但需根据应用场景权衡耐水解性成本。

• 改性 TPU（如阻燃、导电）价格较高，可通过配方优化（如添加填充剂）降低成本，但需注意对性能的影响。

3. 测试与样品验证

• 要求供应商提供 MSDS（材料安全数据表）、物性表（如硬度、拉伸强度、熔融指数），并进行小批量试生产：

• 挤出稳定性测试：观察熔体压力波动、制品尺寸偏差。

• 性能测试：如耐温老化试验（100℃×1000h 后测强度保持率）、耐水解试验（70℃水浸泡 ×1000h）。

五、典型应用场景选型示例

六、注意事项

• 原料干燥：TPU 易吸潮，挤出前需在 80~100℃下干燥 4~6 小时，避免制品出现气泡、开裂。

• 设备匹配：挤出机螺杆长径比（L/D）建议 24~30:1，压缩比 2.5~3:1，以保证熔体均匀塑化。

• 环保要求：食品接触、儿童用品需选择无卤素、无重金属的 TPU（符合 REACH、RoHS 标准）。

通过以上维度综合评估，可精准选择适合挤出成型的 TPU，确保制品性能与加工效率的平衡。如需特殊功能，可与供应商沟通定制化改性方案（如合金化、填充增强等）。