干货 | TPU聚醚型和聚酯型的区别

关键词：TPU聚醚型； 聚酯型

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TPU是聚氨酯类热塑性弹性体，是由二异氰酸酯、多元醇、扩链剂组成的多相嵌段共聚物。

美国Goodrich化学公司（现在更名为路博润）在1958年首次登记了TPU商品牌号Estane，之后60多年来全世界有超过20个商品牌号问世，每一个牌号有几个系列产品。

目前有生产TPU原料厂家主要有巴斯夫、科思创、路博润、亨斯迈、万华化学、上海恒安、瑞华、旭川化学等等。

作为性能优良的弹性体，TPU的下游产品方向非常广泛，在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用，比如鞋材、软管、线缆、医疗器械等。

图1 TPU线缆材料

然而常见的TPU又分两种类型：聚醚型和聚酯型。根据产品应用的不同要求，需要选用不同类型的TPU，比如耐水解性要求比较高的话，聚醚型TPU比聚酯型TPU要更合适。

所以，今天我们就来聊一聊，聚醚型TPU和聚酯型TPU有哪些区别，以及怎么去辨别？下面分别从原料差异、结构差异、性能对比、辨别方法四个方面进行阐述。

一、原料差异

相信很多人都知道热塑性弹性体是什么概念，它的结构特征就是同时含有软链段和硬链段，分别给材料带来柔软性和刚性。

图2 TPU颗粒

TPU也是一样有软链段和硬链段，而聚醚型TPU和聚酯型TPU的区别就在于软链段的不同，我们可以从原料上看一下区别。

聚醚型TPU：4-4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、聚四氢呋喃（PTMEG）、1、4-丁二醇（BDO），其中MDI的用量约在40%左右，PTMEG约占40%，BDO约占20%。

聚酯型TPU：4-4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、1、4-丁二醇（BDO）、己二酸（AA），其中MDI的用量约在40%，AA约占35%，BDO约占25%。

我们可以看到，聚醚型TPU软链段原料是聚四氢呋喃（PTMEG）；聚酯型TPU软链段原料是己二酸（AA），其中己二酸会与丁二醇生成聚己二酸丁二醇酯作为软链段。

二、结构差异

TPU的分子链是（AB）n型嵌段线性结构，其中A为高分子量（1000-6000）的聚酯或聚醚，B一般是丁二醇，AB链段间化学结构是二异氰酸酯。

根据A结构的不同，TPU可分为聚酯型、聚醚型、聚己内酯型、聚碳酸酯型等等，较常见的就是聚醚型TPU和聚酯型TPU。

图3 聚醚型和聚酯型TPU分子链结构区别

从上图我们可以看到，聚醚型TPU和聚酯型TPU的整体分子链都是线性结构，区别主要还是在于软链段是聚醚多元醇还是聚酯多元醇。

三、性能对比

聚醚多元醇是在分子主链结构上含有醚键、端基带有羟基的醇类聚合物或齐聚物。因其结构中的醚键内聚能较低，并易于旋转。

因此聚醚型TPU具有优异的低温柔韧性、耐水解性、耐霉菌性、抗紫外线性等，产品手感好，但剥离强度与断裂强度相对较差。

聚酯多元醇中共价键能极强的酯基可以和硬链段形成氢键，起到弹性交联点的作用，但聚酯容易受到水分子的侵袭而发生断裂，水解生成的酸又能进一步催化聚酯的水解。

因此聚酯型TPU具有优异的力学性能、耐磨性、抗撕裂性、耐化学腐蚀性、耐高温性、易加工等，但耐水解性较差。

四、辨别方法

关于用哪种TPU比较好，只能说要根据产品物性需求来选择。要良好力学性能，就聚酯TPU；如果考虑成本、密度、产品使用环境，比如做水上游乐产品，则聚醚型TPU更合适。

图4 TPU输送软管

不过在选用的时候，又或者不小心搞混了两种类型TPU，它们在外观上没有明显的区别，那么该如何去辨别它们呢？

其实方法很多，比如化学显色反应法、气相色谱质谱（GCMS）、中红外光谱等，但这些方法技术要求较高，花费时间较长。

那有没有相对比较简单，又快速的鉴别方法？答案是有的，比如，密度比较法。

该方法只需要一台密度测试仪，这里以高精度橡胶密度计举例，测量步骤为：

• 将产品放入测量台，显示产品重量，按ENTER键记忆。
• 将产品放入水中即显示密度值。

整个测量过程约5秒，然后根据聚酯型TPU密度比聚醚型TPU大的原理进行区分即可，，具体的密度范围是：聚醚型TPU——1.13-1.18 g/cm3；聚酯型TPU——1.18-1.22 g/cm3。通过这个方法就可以快速区分TPU聚酯型和聚醚型啦。