应用领域
行业动态未来新材料——无处不在的TPU
东莞市戈塑新材料有限公司
什么是TPU?
ThermoPlastic Urethane 热塑性聚氨酯弹性体 TPU是一种绿色环保的新型高性能弹性体材料，属于聚氨酯下属热塑性弹性体的一个分支材料。由二异氰酸酯、大分子多元醇、扩链剂（低分子二元醇）三类基础原料聚合而成的高分子材料。 兼具橡胶与塑料的性能，与其它类型橡胶及塑料相比具有能耗低、污染小等显著优点，能有效替代PVC、橡胶、EVA、硅胶等传统材料；可以采用多种常规的塑料加工方法成型，如注塑、挤出、流延、压延、吹塑等，废弃后可重复加工利用，且在堆肥状态下能够自动降解，对环境不造成任何污染。符合循环经济和可持续发展的要求，是未来新材料的主要发展方向之一，市场容量巨大。 通过独特分子结构设计、特殊物理/化学共混改性等手段、以及材料的形貌控制技术，赋予TPU以高强度、高耐寒、高耐磨、环保阻燃、耐水、耐油、耐霉菌等优异性能，被广泛应用于国防军工、电子电器、石油化工、资源勘探、医疗卫生、运动装备等高端制造领域，是相关产业转型升级的关键材料。 TPU的发展历程 图片来源：美瑞新材招股说明书 TPU最早由德国拜耳公司于1958年研制成功。随后，德国巴斯夫、美国诺誉、陶氏化学等化工企业也相继研制成功。20世纪70年代，日本引进德国TPU生产设备。随后，TPU生产技术从日本传入台湾。中国大陆从20世纪80年代开始接触TPU生产技术，但一直未实现研发与工艺上的突破。90年代以后，随着市场对TPU材料的需求增长，在欧美、台资企业进入大陆后，大陆一些企业开始进行TPU的生产及销售。 生产原材料 TPU属于是石油化工的下游产品：生产TPU需要多元醇、MD、BDO、己二酸、乙二醇等原材料，这些原材料都是石油衍生品或副产品，其价格会受到宏观经济因素及石油价格波动的影响。 结构类型 TPU是由软链段与硬链段交互嵌段共聚形成的线型聚合物。软段是柔性链段，主要影响TPU材料的弹性和耐低温性能；硬段是刚性链段，主要影响TPU的硬度、耐热性能、机械性能等。软段和硬段交替排列，可以赋予TPU优良的性能。根据软段与硬段的不同可以分为以下的类型： 资料来源：CNKI,华经情报网，华安证券研究所 TPU的生产工艺 近年来，我国TPU行业技术水平在自主创新能力方面有了明显提高，双螺杆反应挤出等部分技术水平已接近国际先进水平，但行业整体技术水平仍有较大的提升空间。原料配方是TPU的技术核心，聚酯二元醇中二元酸和二元醇的种类以及比例等都对TPU性能产生影响，TPU中异氰酸酯种类、以及与多元醇的匹配以及助剂的选择等也会对TPU性能产生影响。 资料来源： 《中国聚氯酯工业协会弹性体专业委员会2005年年会论文集》、 华安证券研究所 TPU材料的优点 （1） 硬度范围广：通过改变TPU各反应组分的配比，可以得到不同硬度的产品，从邵氏A50～D85，跨越了橡胶和塑料的硬度，并且在整个硬度范围内具有高弹性和耐磨性。 （2） 机械性能突出：TPU制品具有热塑性弹性体中较高的抗张强度、良好的弹性和抗冲击性能，以及优异的耐磨性能，综合机械性能在热塑性弹性体中较为突出，优势明显。 （3） 耐高/低温：TPU的玻璃化转变温度低，特别是聚醚型TPU的玻璃化转变温度可达-60ºC以下，可以在低至-40ºC环境中依然保持良好的柔顺性和其他物理性能；常规聚酯型TPU可在-25º环境中长期使用。同时，TPU具有非常好的耐热稳定性，常规TPU可在80ºC以下环境中长期使用，部分产品可在120ºC环境中长期使用。 （4） 加工性能好：TPU可采用常规的热塑性材料的加工方法进行加工，如注塑、挤出、压延、流延、吹塑、粉末烧结等。 （5） 环保性能突出：TPU从化学构成角度主要分为聚酯、聚醚两种类型。聚醚型TPU具有较强的抗水解性和抗微生物性，而聚酯型TPU因有较强的水解性和微生物降解性，其自然降解性和环保特征较为明显，在特定条件下可在数月内完全分解。 （6） 可塑性强：TPU与某些高分子材料如TPE、PA、POM、PC、PVC等共混改性，能够得到性能互补的聚合物合金，改善其他材料的弹性、耐磨性、抗冲击性能等；同时可通过添加阻燃剂、抗静电剂、导电剂等，赋予材料阻燃、抗静电、导电等特殊性能，从而拓宽应用领域。 （7） 可设计性强：由于TPU的原材料多元醇、扩链剂、异氰酸酯的多样性，以及非常宽的配方可调节性，TPU产品的差异化和可设计性强，可根据客户的具体需要而定制开发。 （8） 高透明：在所有热塑性弹性体材料中，热塑性聚氨酯弹性体在透明度方面性能优异，这一透明度特性赋予了TPU材料更多的可设计特色，用于制备透明的玩具、装饰品、鞋服等个人消费品以及管材、薄膜等工业透明品等领域，透明性优势明显。 （9） 耐油/耐水性能：相比传统的丁腈橡胶和其它弹性体材料，TPU具有优异的耐油性能，可应用于对耐油性有高要求的汽车、工业输送、液压、传动、密封等领域，具有极好的耐油寿命；同时，聚醚型TPU具有优异的耐水、耐菌性能，可以用于输送或者储运等有水的工作环境中，以及户外用品等高湿度工作环境中。 （10） 耐候性能：TPU材料良好的耐高、低温性能和耐水、耐菌、抗老化和抗UV性能，统称为耐候性能，可用于众多户外消费品和工业品的生产。 TPU的行业分析 产业链 TPU行业上游原材料主要来自石油、煤衍生品或副产品，包括MDI、多元醇、BDO、己二酸、EDO等主要原材料。中游为聚氨酯，TPU属于聚氨酯弹性体的一种，处于石油化工的下游产品，更为接近终端的消费市场。在日用消费品、工业生产、医疗健康、国防军工等多个国民经济领域需求持续增加，下游覆盖领域非常广阔，拥有庞大的消费市场。
