TPU(热塑性聚氨酯)材料的生产方法主要包括本体聚合法和溶液聚合法,具体细分工艺如下:
一、本体聚合法
本体聚合法是在无溶剂条件下,通过原料直接反应生成TPU,根据工艺步骤可分为预聚体法和一步法。
预聚体法
工艺过程:将二异氰酸酯与大分子二醇(如聚酯二醇或聚醚二醇)先反应生成预聚体,再加入扩链剂(如1,4-丁二醇)进行扩链反应。
特点:
优点:反应条件温和,便于控制分子量分布,产品性能稳定。
缺点:生产周期长,工艺复杂,设备要求高,工业应用较少。
一步法
工艺过程:将二异氰酸酯、大分子二醇和扩链剂同时加入反应釜,在高温高压下直接反应生成TPU。
特点:
优点:工艺简单,生产效率高,适合大规模工业化生产。
缺点:反应控制难度大,需准确控制原料配比和反应条件。
二、溶液聚合法
溶液聚合法是将二异氰酸酯溶于溶剂中,再加入大分子二醇反应,Z后加入扩链剂生成TPU。
工艺过程:
将二异氰酸酯溶解于有机溶剂(如DMF、丙酮等)中,加入大分子二醇进行预聚反应,生成预聚体溶液。
加入扩链剂进行扩链反应,生成TPU溶液。
通过沉淀、蒸馏等方法去除溶剂,得到TPU固体。
特点:
优点:反应温度低,易于控制,适合生产特殊性能的TPU(如高透明度、高耐候性)。
缺点:溶剂回收成本高,生产效率低,环保压力大。
三、其他衍生工艺
熔融缩聚法
在高温熔融状态下,通过大分子二醇与二异氰酸酯直接缩聚生成TPU,无需溶剂。
适用于生产高硬度、高模量的TPU,但反应温度高,易导致材料降解。
反应挤出法
将原料通过双螺杆挤出机进行连续反应挤出,实现TPU的连续化生产。
优点:生产效率高,工艺灵活,可实现功能化TPU的在线改性。
四、不同生产方法的对比
生产方法优点缺点适用场景
预聚体法性能稳定,分子量可控工艺复杂,生产效率TPU产品
一步法工艺简单,生产效率高反应控制难度大大规模工业化生产
溶液聚合法反应条件温和,适合特殊性能TPU溶剂回收成本高,环保压力大高透明度、高耐候性TPU
熔融缩聚法无需溶剂,工艺简单反应温度高,材料易降解高硬度、高模量TPU
反应挤出法连续化生产,工艺灵活设备要求高功能化TPU的在线改性
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