TPU物理性质

热塑性聚氨酯（TPU，Thermoplastic Polyurethane）是一种广泛应用的工程塑料，凭借其卓越的物理性能，在许多行业中得到了广泛应用。TPU的物理性质使其在各种严苛条件下依然能够保持出色的性能，例如高强度、优异的耐磨性、良好的弹性以及出色的耐化学性等。本文将详细介绍TPU的主要物理性质，帮助深入理解这种材料的特性。

1. 硬度与弹性

TPU的硬度和弹性是其最显著的物理性质之一。由于TPU由硬段和软段组成，它的硬度和弹性可以根据不同的配方和共聚比例进行调节。

硬度：TPU的硬度通常用肖氏硬度（Shore hardness）来表示，其范围可以从Shore A（柔软）到Shore D（刚硬）。根据硬段和软段的比例，TPU可以被调节为具有较高或较低硬度的材料。硬度较高的TPU通常适用于需要较高强度的应用，而硬度较低的TPU则具有较好的弹性和柔韧性。

弹性：TPU具有良好的弹性，特别是在低温环境下依然能保持较高的拉伸强度和良好的回复性。软段的存在赋予了TPU优异的弹性，使其能够在受力后快速恢复原状。

2. 拉伸强度与断裂伸长率

TPU具有较高的拉伸强度和良好的断裂伸长率，这使得它在承受较大外力时依然能保持较好的形变能力。

拉伸强度：TPU的拉伸强度一般在30到50 MPa之间，取决于材料的硬度和分子量。较硬的TPU通常具有更高的拉伸强度，这使得它能够在许多应用中承受较大的外力，而不容易发生断裂。

断裂伸长率：TPU的断裂伸长率通常在200%到700%之间，某些特定配方的TPU甚至可以达到更高的伸长率。高断裂伸长率使得TPU具有极好的抗拉伸能力，能够在受力过程中产生较大的变形而不易断裂。

3. 耐磨性

TPU表现出极为出色的耐磨性。由于其分子链中具有较强的氨基甲酸酯结构，TPU对摩擦的抵抗力非常强。这使得TPU常用于需要耐磨损的应用场合，如鞋底、传送带、软管等。TPU的耐磨性能也与硬段的比例有关，硬段越多，耐磨性越强。

4. 耐热性与热变形温度

TPU具有较好的耐热性能，其热变形温度通常在100°C到230°C之间，具体取决于材料的硬度和分子量。高硬度的TPU能够在较高温度下保持较好的形状和强度，而低硬度的TPU则通常适用于较低温度的应用。

此外，TPU的玻璃化温度（Tg）通常较低，通常在-40°C到-20°C之间。较低的玻璃化温度使得TPU在低温环境中依然保持柔韧性。

5. 耐化学性

TPU对多种化学物质表现出良好的耐受性。它对油类、燃料、溶剂、酸碱等化学物质具有一定的耐腐蚀性，因此常用于一些接触化学物质的应用中。其耐化学性的表现也受到硬段和软段比例的影响，硬段比例较高的TPU通常具有较好的耐化学腐蚀性。

6. 密度与比重

TPU的密度通常在1.10至1.30 g/cm3之间，这使得它比许多其他常见的塑料材料（如聚乙烯或聚丙烯）稍重。密度的变化也与TPU的硬度、分子量以及所使用的多元醇种类有关。

7. 抗紫外线与耐候性

TPU在紫外线照射下的稳定性较差，长时间暴露于阳光下可能会导致其发生老化和变色。因此，在户外应用中，常常需要为TPU添加紫外线稳定剂，以提高其耐候性和耐紫外线性能。

8. 吸水性

TPU的吸水性较低，但不同类型的TPU（如聚酯基和聚醚基TPU）在吸水性上有所差异。聚酯基TPU的吸水性相对较高，长时间吸水可能会影响其力学性能。为了改善这一点，许多TPU制品会经过干燥处理或添加防潮成分。

9. 加工性

TPU作为热塑性塑料，具有良好的加工性。它可以通过注塑、挤出、热压、吹塑等多种加工方式进行成型。这些加工方法使得TPU在制造复杂形状或大批量生产时具有较高的效率。此外，TPU的热塑性使得它可以反复加热、冷却，进行多次加工。

结论

热塑性聚氨酯（TPU）是一种具有优异物理性质的工程塑料。其硬度、弹性、拉伸强度、耐磨性和耐热性使其在多种工业应用中表现出色。通过调整硬段与软段的比例，可以调节TPU的性能，以满足不同领域的需求。此外，TPU的耐化学性、抗紫外线能力和较低的吸水性也使其在一些特定环境中具有优势。了解TPU的物理性质，有助于在实际应用中根据需求选择合适的材料。