由于它基本上是线型结构聚合物,可采用与热塑性塑料同样的技术和设备来加工,如注塑、挤出、吹塑、压延等,特别适用于大批量生产的中、小型尺寸部件。废弃物料能够回收并重新利用,生产或加工过程中可使用不同助剂或填料来改善某些物理性能并降低成本。
聚氨酯热塑性弹性体有聚酯型和聚醚型两类,白色无规则球状或柱状颗粒,相对密度1.10~1.25,聚醚型相对密度比聚酯型小。聚醚型玻璃化温度为100.6~106.1℃,聚酯型玻璃化温度108.9~122.8℃。聚醚型和聚酯型的脆性温度低于-62℃,聚醚型耐低温性能优于聚酯型。
TPU的合成方法按有无溶剂可分为两类:无溶剂的本体聚合法和有溶剂的溶液聚合法。本体聚合按反应步骤又可分为一步法和预聚体法。一步法是将低聚物二元醇、二异氰酸酷和扩链剂同时混合生成。一步法工艺简单,操作方便,但其反应热难以排除,易产生副反应。李凡等用一步法合成了聚酯型热塑性聚氨酯弹性体,在反应器中称取配方量的聚酯多元醇和扩链剂,丁二醇,升温至120℃真空脱水。迅速加入已预热的快速搅拌均匀,倒入已预热的容器中,于120℃真空焙烘,再降温至100℃烘得浅黄色半透明聚氨酯产物,之后在平板压机上压制成试片,制备的TPU具有较高的力学性能和阻尼性能。
按反应过程的连续性可分为间歇法和连续法。间歇法常用的生产设备包括自动化浇注设备、熟化烘箱、破碎锤、挤出机等,其生产效率低,产品质量不均,不适合大规模生产,因此国内外相继进行了连续化生产工艺及设备的研究。
连续法设备为反应挤出生产线,其主要设备包括原料贮罐、浇注机、平行双螺杆挤出机、水下切粒机、分离干燥设备和封装设备。双螺杆连续反应挤法是目前生产的主流工艺,生产、产品品质稳定,适合大规模生产。它生产的可用于涂料、弹性体和黏合剂等方面。
TPU分子量对其力学性能有明显影响,随着TPU分子量的增加,拉伸强度、模量及耐磨性等都增加,当分子量达到一定程度时这些性能趋于平稳。TPU撕裂强度和耐曲挠性能随着分子量的增大而降低,一方面TPU物理交联使其自由体积减小;另一方面,TPU分子链的高度缠结和物理交联的增加降低了他们的内部流动性,受到外力作用时,分子链重排不易实现而无法有效减轻施加的应力。低分子量组分的比例大时,对弹性体的耐热性能和力学性能极为有害,而过高分子量组分的比例太大时会对加工成型带来不便。因此对于不同用途的TPU应根据其具体加工要求来调节合适的分子量及分子量分布。