TPU常見種類對比：聚醚 VS 聚酯

TPU是聚氨酯類熱塑性彈性體，是由二異氰酸酯、多元醇、擴鏈劑組成的多相嵌段共聚物。

美國Goodrich化學公司（現(xiàn)在更名為路博潤）在1958年首次登記了TPU商品牌號Estane，之后60多年來全世界有超過20個商品牌號問世，每一個牌號有幾個系列產品。

目前有生產TPU原料廠家主要有巴斯夫、科思創(chuàng)、路博潤、亨斯邁、萬華化學、上海恒安、瑞華、旭川化學等等。

作為性能優(yōu)良的彈性體，TPU的下游產品方向非常廣泛，在日用品、體育用品、玩具、裝飾材料等領域得到廣泛應用，比如鞋材、軟管、線纜、醫(yī)療器械等。

圖 100%TPU鞋，攝于路博潤2021橡塑展展臺

然而常見的TPU又分兩種類型：聚醚型和聚酯型。根據(jù)產品應用的不同要求，需要選用不同類型的TPU，比如耐水解性要求比較高的話，聚醚型TPU比聚酯型TPU要更合適。

所以，今天我們就來聊一聊，聚醚型TPU和聚酯型TPU有哪些區(qū)別，以及怎么去辨別？下面分別從原料差異、結構差異、性能對比、辨別方法四個方面進行闡述。

一、原料差異

相信很多人都知道熱塑性彈性體是什么概念，它的結構特征就是同時含有軟鏈段和硬鏈段，分別給材料帶來柔軟性和剛性。

圖 TPU顆粒

TPU也是一樣有軟鏈段和硬鏈段，而聚醚型TPU和聚酯型TPU的區(qū)別就在于軟鏈段的不同，我們可以從原料上看一下區(qū)別。

聚醚型TPU：4-4’-二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）、聚四氫呋喃（PTMEG）、1、4-丁二醇（BDO），其中MDI的用量約在40%左右，PTMEG約占40%，BDO約占20%。

聚酯型TPU：4-4’-二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）、1、4-丁二醇（BDO）、己二酸（AA），其中MDI的用量約在40%，AA約占35%，BDO約占25%。

我們可以看到，聚醚型TPU軟鏈段原料是聚四氫呋喃（PTMEG）；聚酯型TPU軟鏈段原料是己二酸（AA），其中己二酸會與丁二醇生成聚己二酸丁二醇酯作為軟鏈段。

二、結構差異

TPU的分子鏈是（AB）n型嵌段線性結構，其中A為高分子量（1000-6000）的聚酯或聚醚，B一般是丁二醇，AB鏈段間化學結構是二異氰酸酯。

根據(jù)A結構的不同，TPU可分為聚酯型、聚醚型、聚己內酯型、聚碳酸酯型等等，較常見的就是聚醚型TPU和聚酯型TPU。

圖 聚醚型和聚酯型TPU分子鏈結構區(qū)別

從上圖我們可以看到，聚醚型TPU和聚酯型TPU的整體分子鏈都是線性結構，區(qū)別主要還是在于軟鏈段是聚醚多元醇還是聚酯多元醇。

圖 聚醚多元醇和聚酯多元醇結構式

三、性能對比

聚醚多元醇是在分子主鏈結構上含有醚鍵、端基帶有羥基的醇類聚合物或齊聚物。因其結構中的醚鍵內聚能較低，并易于旋轉。

因此聚醚型TPU具有優(yōu)異的低溫柔韌性、耐水解性、耐霉菌性、抗紫外線性等，產品手感好，但剝離強度與斷裂強度相對較差。

聚酯多元醇中共價鍵能極強的酯基可以和硬鏈段形成氫鍵，起到彈性交聯(lián)點的作用，但聚酯容易受到水分子的侵襲而發(fā)生斷裂，水解生成的酸又能進一步催化聚酯的水解。

因此聚酯型TPU具有優(yōu)異的力學性能、耐磨性、抗撕裂性、耐化學腐蝕性、耐高溫性、易加工等，但耐水解性較差。

圖 聚酯型TPU和聚醚型TPU性能對比

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四、辨別方法

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關于用哪種TPU比較好，只能說要根據(jù)產品物性需求來選擇。要良好力學性能，就聚酯TPU；如果考慮成本、密度、產品使用環(huán)境，比如做水上游樂產品，則聚醚型TPU更合適。

圖 聚醚TPU薄膜 來源：美瑞新材官網

不過在選用的時候，又或者不小心搞混了兩種類型TPU，它們在外觀上沒有明顯的區(qū)別，那么該如何去辨別它們呢？

其實方法很多，比如化學顯色反應法、氣相色譜質譜（GCMS）、中紅外光譜等，但這些方法技術要求較高，花費時間較長。

那有沒有相對比較簡單，又快速的鑒別方法？答案是有的，比如，密度比較法。

該方法只需要一臺密度測試儀，這里以高精度橡膠密度計舉例，測量步驟為：

• 將產品放入測量臺，顯示產品重量，按ENTER鍵記憶。

• 將產品放入水中即顯示密度值。

整個測量過程約5秒，然后根據(jù)聚酯型TPU密度比聚醚型TPU大的原理進行區(qū)分即可，具體的密度范圍是：聚醚型TPU——1.13-1.18g/cm3；聚酯型TPU——1.18-1.22g/cm3。

以上就是關于聚醚型TPU和聚酯型TPU的區(qū)別詳解，如您有不同意見或有所補充，歡迎進群一起交流探討！

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