TPU 的合成原料
TPU 是线性聚合物，由三种基本原料反应生成: 原料（1）二异氰酸酯 ( NCO—R—NCO) 原料（2）小分子二元醇(OH—R′—OH) 原料（3）大分子二元醇 (OH——— OH) 这三种原料的选择和配比决定着聚合物链的结构，从而直接影响 它的物理性质。其他材料还有稳定剂、润滑、填料和颜料等

二异氰酸酯: 分为脂肪族 (HMDI, IPDI) 或芳香族 (MDI,TDI)。其中脂肪族的 TPU 具有较好的光稳定性，在温和的溶剂中就可以溶解，并且耐候性和耐磨 性好。而芳香族的 TPU 具有低成本和耐溶剂性好的优点，拉伸强度和回弹性高。 而耐水解性主要是由于大分子二元醇决定的。

大分子二元醇:与二异氰酸酯反应形成了材料的软段。大分子二元醇的链段越长，TPU 就表现的柔软性越好。选择聚醚、聚酯还是聚己内酯的大分子二元

醇对于 TPU 的化学性质的耐水解性有决定性的影响。对于聚酯型的，TPU 具有较好的抗 UV，氧化性和耐化学性。而聚醚型的则具有很好的耐低温和水解性。 聚己内酯型的是这些性质的组合，但是其价格更高。

扩链剂:扩链剂与二异氰酸酯反应形成氨酯基团或者尿。一般的扩链剂就是小分子的二元醇，与二异氰酸酯反应形成氨酯基团。从而形成聚合物的硬段部 分。 较多的使用扩链剂可以提高聚合物的结晶度，从而提高了材料的硬度和模量。

结构与性能
TPU 是不同类型链段相间的线型聚合物。这些链段包括： 1.硬段：由二异氰酸酯和小分子二元醇反应形成，含有高密度的-NHCOO-官能团。由于大量的氢键作用，因此在室温下表现出刚性（硬度大）。 2. 软段：二异氰酸酯和长链多元醇反应形成。 -NHCOO-官能团密度低，极性小，因此在室温下比较柔软（硬度低）

TPU 大分子链的典型结构:

由于 TPU 可以有很多的软段和硬段的组合，以及相应分子量的变化，因此它表出了很宽的性质范围。从很软的橡胶到很硬的塑料。

TPU 的硬度范围图解（介于塑料橡胶之间的桥梁）：

氢键的作用
硬段中的氢键作用有利于大分子之间集中，并形成了一种有序的结构-结晶。这些结晶区与柔软的软段区就容易产生相分离。 这种相分离的效果取决于分 子链的极性和分子量以及生产加工条件等等。 结晶区在非晶区的就作为物理交联点，这就是 TPU 高弹性的原因，而柔性卷曲的长链则赋予聚合物较好的伸 长性质 。

聚氨酯嵌段共聚物的链段微结构示意图解：

在热的作用下，这些物理交联点就会消失，从而使用传统的加工方法（注塑、挤出和压延）进行加工。 因此 TPU 材料可以重复利用，有利于降低成本和环 境保护。当温度将下来时，“假交联点”可以再次形成，使得成型的材料具有弹性。

在溶剂中，这些“伪交联点”也可以被打开。因此也可以使用传统的涂层方法进行加工。当溶剂被蒸发后，“假交联点”再次形成。

当施加一应力时，柔软的软段可以使得材料被拉长；而刚性的硬段则储存了所施加的能量，从而使得应力消失时，材料可以返回原点。这种橡胶状的弹性

可以解释材料的优良的耐磨性和耐撕裂性质。

TPU 具有较低的 Tg –与其他相同硬度的聚合物材料相比 –也就是在低温下仍然能保持弹性的原因。

对于在 Shore 98 A 的 TPU ,结晶区域的尺寸范围小于可见光的波长 ，因此这些 TPU 是透明的。这在 TPE 这个大家族中是唯一的。而 TPU 的极性和非极性 微区相平衡的这种结构，使得 TPU 具有良好的耐化学性能，特别是油和油脂。

性能小结： TPU 性能小结： TPU 所具有的这种特殊结构使得它表现出了一些特殊的性能: 高弹性 良好的耐磨性 良好的耐磨性 良好的耐撕裂性质 良好的耐油和油脂性质 良好的机械性质和橡胶弹性的结合体 优异的低温性质 高的透明性质。

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