在目前TPU市場中，耐磨TPU市場需求廣泛，比如電纜、角輪、皮帶、扶梯等。這些應(yīng)用中有的需要TPU材料耐磨，有的要求限定摩擦系數(shù)范圍，還有的要求兩者兼?zhèn)?，這就對TPU材料的綜合性能指標(biāo)提出了很高的要求。
長期以來，TPU耐磨實(shí)現(xiàn)的方式無外乎添加潤滑助劑、耐磨物質(zhì)及引入微交聯(lián)體系等，各種方法的特點(diǎn)詳見附表。昆山融點(diǎn)材料科技有限公司長期致力于All-SiV（硫化硅橡膠合金）的研發(fā)，公司TPU/硅橡膠合金產(chǎn)品具有區(qū)別于現(xiàn)有所有產(chǎn)品的耐磨特性，只需在TPU中添加適量的All-SiV母粒即可以使TPU的磨耗下降30%-75%，其耐磨性提高到原來的2-3倍，遠(yuǎn)超過市場現(xiàn)有耐磨TPU的效果，而且適量的添加對TPU摩擦系數(shù)的影響同現(xiàn)有幾種耐磨TPU差異明顯，為此我們做了如下對比：
附表：TPU耐磨實(shí)現(xiàn)方式的區(qū)別
以上附表可以看出，通過簡單添加All-SiV母粒即可以明顯提升TPU材料的耐磨性能且其他綜合性能優(yōu)異。
那什么是All-SiV呢？
All-SiV(Vulcanized silicone rubber alloy----硫化硅橡膠合金)是融點(diǎn)材料科技有限公司的特有技術(shù)，采用動態(tài)硫化交聯(lián)技術(shù)將硅橡膠（氟硅橡膠）微粒硫化并均勻分散在高分子材料中，形成微納米海島結(jié)構(gòu)的高分子合金材料。
All-SiV產(chǎn)品的特點(diǎn)均勻的分散與微相尺寸的控制，下幅示意圖是理想的分散狀態(tài)：
下圖是融點(diǎn)A-S/TPU 2175 的SEM 50微米、5微米照片：
SEM中能清晰看到合金材料中含有大量交聯(lián)的硅橡膠微粒，且硅橡膠相分散均勻，相尺寸在2-10um之間。交聯(lián)結(jié)構(gòu)使得合金材料不出粉、不析蠟、不出油，生產(chǎn)過程中螺桿不打滑，同時(shí)也賦予合金材料一部分硅橡膠的優(yōu)異性能，比如添加合金后的彈性體具有極佳的親膚觸感、易清潔性、人體排異性小等，經(jīng)過我司研究發(fā)現(xiàn)，同時(shí)也能提高產(chǎn)品的耐磨性能。
那它優(yōu)異的耐磨性能原理是什么呢？我們從“力學(xué)、磨耗、摩擦系數(shù)”這三個(gè)方面來分析。
一、 對力學(xué)性能的影響
TPU添加不同比例A-S/TPU母粒與添加硅酮母粒的力學(xué)性能對比（干混后直接注塑樣件） 1、試驗(yàn)用TPU為聚醚型80A，ZT300。 2、試驗(yàn)用A-S/TPU母粒的載體為聚醚型80A，ZT300，硅橡膠含量為30%。 3、試驗(yàn)用硅酮母粒為EVA載體硅酮母粒，硅酮含量為40%。
總結(jié)： 二、 應(yīng)用在不同類型TPU中磨耗對比
A:添加在片材聚醚TPU中磨耗對比（測試方式：阿克?。?/span>
80A聚醚TPU添加A-S/TPU母粒與添加硅酮母粒的磨耗對比
1、本試驗(yàn)用TPU為聚醚型80A，ZT300。 2、A-S/TPU母粒的載體為ZT300,硅橡膠含量為30%。 3、硅酮母粒為EVA載體硅酮母粒，硅酮含量為40%。 ? 總結(jié)：
B:添加在片材聚酯TPU中磨耗對比（測試方式：阿克?。?/span>
B1:64D聚酯TPU添加A-S/TPU母粒與添加硅酮母粒磨耗（干混后直接注塑） 1、本試驗(yàn)用TPU為聚酯型64D，ZT64D。 2、A-S/TPU母粒的載體也為ZT64D，硅橡膠含量為30%。 3、硅酮母粒為EVA載體硅酮母粒，硅酮含量額為40%。
總結(jié)：
B2：87A聚酯TPU添加A-S/TPU母粒磨耗對比 1、本試驗(yàn)用TPU為聚酯型87A，ZT187。 2、A-S/TPU母粒的載體也為ZT187,硅橡膠含量為30%。
1、我們的A-S/TPU母粒添加后不論材料的取向及分散情況如何，對耐磨都有顯著提高。 2、A-S/TPU母粒在耐磨性較差的材料中提升的耐磨性能的幅度遠(yuǎn)高于在耐磨性能較好的材料中的提高幅度。 3、15%的A-S/TPU母粒的添加量是耐磨性能提高的最高點(diǎn)位。 4、0.012克的耐磨數(shù)據(jù)創(chuàng)造了TPU耐磨的新高度。
C:發(fā)泡TPU耐磨測試（測試方式：DIN）
C1:發(fā)泡90A聚酯TPU 發(fā)泡方式：超臨界CO?發(fā)泡 （發(fā)泡密度0.17g/cm3 10N*42圈） C2:發(fā)泡90A聚醚TPU? 發(fā)泡方式：超臨界CO?發(fā)泡 （發(fā)泡密度0.17g/cm3 10N*42圈）
以上是我們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再來看一下實(shí)驗(yàn)樣板的SEM： ? 從電鏡圖中我們可以看出它們的區(qū)別：
1、磨損形成的犁溝的排序（深度/寬度):純TPU > TPU+硅酮母粒 > TPU+All-SiV母粒，在測試樣板上前兩者的犁溝非常明顯，而TPU+All-SiV母粒樣板的犁溝肉眼幾乎看不到。
2、磨損形成的沙拉馬赫條紋的區(qū)別: *純TPU的條紋又深又寬且呈現(xiàn)出趨向于不規(guī)則多邊形的形狀。 * TPU+硅酮母粒的條紋的深度、寬度僅次于純TPU，且形狀也類似。 *TPU+All-SiV母粒的條紋的寬度和深度是最小的且呈現(xiàn)相對比較規(guī)整的棒條狀。
3、TPU+All-SiV母粒的樣板磨掉的碎屑呈片狀，而另外兩者磨掉的皆為極細(xì)的粉末。
添加All-SiV母粒的耐磨效果明顯其原理總結(jié)如下： ? (1)All-SiV母粒的加入一定程度上降低了材料的摩擦系數(shù)。 (2)All-SiV母粒中硅橡膠海島相分散結(jié)構(gòu)提升了材料的機(jī)械性能，特別是撕裂強(qiáng)度的提高，由于硅橡膠微粒的韌性非常好，可以起到韌性的保護(hù)層和吸收沖擊能量作用，使得材料在磨損過程中不容易被切削破壞，在摩擦面上減少對材料的摩擦破壞。 (3)All-SiV母粒的添加可以提高TPU材料的耐溫性。摩擦?xí)r的真實(shí)接觸面積對其磨耗有影響，與壓力、模量以及粗糙度均有關(guān)聯(lián)。一般情況下，樣品的模量與其摩擦?xí)r的真實(shí)接觸面積成反比，因此高模量對應(yīng)其磨耗有利，而合金中的硅橡膠的海島結(jié)構(gòu)，其模量基本不隨摩擦升溫而變化，因此可以降低TPU隨溫度變化導(dǎo)致的模量降低，而純TPU或者引入添加劑材料的模量會隨溫度升高而降低。因此合金在高溫下的模量的保持可以減少其在粘滑摩擦?xí)r的形變，減輕了拉伸和撕裂對材料的破壞，一定程度上也提高了其耐磨性能。 (4)All-SiV母粒中動態(tài)交聯(lián)形成的相結(jié)構(gòu)，不會產(chǎn)生遷移，提供永久耐磨性。
三、 對摩擦系數(shù)的影響
同為有機(jī)硅，那添加All-SiV母粒和線性硅油來解決耐磨問題時(shí)它們在摩擦系數(shù)方面的區(qū)別在哪里？我們做了四組不同的實(shí)驗(yàn)。
A組：與離型紙的摩擦系數(shù)對比（負(fù)載：4.9N，接觸面積：9.2*3cm, 100mm/min） 1、試驗(yàn)用TPU為聚醚型80A，ZT300。 2、試驗(yàn)用A-S/TPU母粒的載體為聚醚型80A,ZT300，硅橡膠含量為30%。 3、試驗(yàn)用硅酮母粒為EVA載體硅酮母粒，硅酮含量為40%。 ? B組：與304不銹鋼板的摩擦系數(shù)對比（負(fù)載：14.43N，接觸面積：17*40cm，100mm/min） 1、試驗(yàn)用TPU為聚醚型80A，ZT300。 2、試驗(yàn)用A-S/TPU母粒的載體為聚醚型80A，ZT300，硅橡膠含量為30%。 3、試驗(yàn)用硅酮母粒為EVA載體硅酮母粒，硅酮含量為40%。 4、在TPU+20%A-S/TPU母粒中，其摩擦系數(shù)是巨幅下降的，這和硅橡膠的含量有密切關(guān)系。 ? C組：與羊毛氈的摩擦系數(shù)對比（負(fù)載：1.96N，接觸面積63*63mm, 100mm/min） 備注： 1、試驗(yàn)用TPU為聚醚型80A，ZT300。 2、試驗(yàn)用A-S/TPU母粒的載體為聚醚型80A，ZT300，硅橡膠含量為30%。 3、試驗(yàn)用硅酮母粒為EVA載體硅酮母粒，硅酮含量為40%。 ? D組：材料自身摩擦系數(shù)對比（負(fù)載：0.98N，樣條尺寸：80*20mm ?100mm/min）
2、在TPU+All-SiV母粒與離型紙、不銹鋼、羊毛氈等介質(zhì)的摩擦系數(shù)實(shí)驗(yàn)中，10%以內(nèi)的All-SiV母粒的添加量對摩擦系數(shù)影響相對較小，而且由于我們All-SiV獨(dú)特的海島結(jié)構(gòu)，使其性能一直是穩(wěn)定的，不會像添加了遷移型蠟和線性硅油那樣隨著時(shí)間延長而變化明顯。
3、在添加了10%以內(nèi)的All-SiV母粒后的TPU材料與自身的摩擦系數(shù)急劇增加且增幅巨大，這個(gè)特性在一些特殊的對止滑有要求的應(yīng)用中極具使用潛力。 4、在以上四個(gè)介質(zhì)的摩擦系數(shù)實(shí)驗(yàn)中，添加量為20%含量All-SiV母粒的TPU材料摩擦系數(shù)都是下降的，且降幅非常明顯，在一些需要爽滑的產(chǎn) 品中20%的添加量是起始點(diǎn)，超過這個(gè)添加量在模具的配合下即可得到“細(xì)膩、柔軟、爽滑”的極佳觸感。
四、 All-SiV在耐磨應(yīng)用中的特性
昆山融點(diǎn)材料科技有限公司： 0512-55113517 刁小姐：15190193112 劉先生：18915758996 盧小姐：13913220039
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦高分子）：“融點(diǎn)材料科技”最新力作——新型“TPU耐磨母?！?/a>
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