在2014年全球聚氨酯總產(chǎn)銷(xiāo)量達(dá)到2150萬(wàn)噸，其中彈性體約200萬(wàn)噸，占總量的9.3%。2014年中國(guó)聚氨酯總消費(fèi)量960萬(wàn)噸，其中彈性體消費(fèi)量82萬(wàn)噸，占總消費(fèi)量的8.6%，而TPU消費(fèi)量為28萬(wàn)噸。中國(guó)TPU的十三五規(guī)劃主要目標(biāo)即為醫(yī)療、汽車(chē)、薄膜高端TPU產(chǎn)品。

 
圖 TPU的消費(fèi)現(xiàn)狀

為什么TPU在與薄膜高端TPU的產(chǎn)品會(huì)逐漸被人所青睞？下面我們先從認(rèn)識(shí)TPU開(kāi)始？

TPU是分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(tuán)（-NHCOO-)的聚合物，是一種含有硬段和軟段的嵌段共聚物，既具有塑料可塑性和力學(xué)強(qiáng)度，又具有橡膠的彈性。由于這種獨(dú)有的結(jié)構(gòu)，因此TPU可以廣泛應(yīng)用于：鞋材、防水透濕的薄膜、流延膜、擠出管材、耐水解流延膜、汽車(chē)、阻燃線纜等。

相對(duì)于其他材料而言，TPU的力學(xué)性能具有可調(diào)節(jié)性，邵氏硬度在30A-80D之間，耐磨性、撕裂強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率高、耐曲撓、耐油污、耐老化、耐候、高防水、高透濕度、耐水解等性能優(yōu)異；并且環(huán)保污染，生物相容性好、無(wú)毒、無(wú)致癌等特點(diǎn)。

表 TPU材料與其他材料的性能對(duì)比

因此就目前而言，TPU是替代PVC最好的選擇。這主要不僅僅是拉伸強(qiáng)度大大優(yōu)于PVC，耐低溫性更是PVC不可比擬的；此外，可降解性、抗菌性、不含增塑劑等方面的性能，都比PVC優(yōu)異。對(duì)于在高端產(chǎn)品上，TPU取代PVC是不錯(cuò)的選擇。

表 TPU與PVC性能對(duì)比 

目前，TPU材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鞋類(lèi)、服裝、醫(yī)療用品、工業(yè)用品、嬰兒用品 等領(lǐng)域，特別是醫(yī)療領(lǐng)域。

表 TPU的應(yīng)用

TPU薄膜具有耐低溫、高韌性、高強(qiáng)度、環(huán)保可分解、“可呼吸性”等優(yōu)點(diǎn)，正在各個(gè)領(lǐng)域取代PVC、EVA、人造革等材料，在中國(guó)的消耗量也是持續(xù)增長(zhǎng)。隨著全社會(huì)環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，同時(shí)隨著技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，TPU應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。2010年至2014年整體市場(chǎng)增長(zhǎng)率平均在15%每年。

1.TPU薄膜的特點(diǎn)

TPU薄膜為T(mén)PU原料粒子熔融擠出成型而成，其薄膜具有耐低溫、高韌性、高強(qiáng)度、環(huán)保可分解，“可呼吸性”等優(yōu)點(diǎn)，目前正逐步取代PVC、EVA、人造革等材料，特別是在薄膜領(lǐng)域。比如：

鞋類(lèi)由于所用TPU薄膜厚度比較厚（0.5~2毫米), 各類(lèi)運(yùn)動(dòng)鞋、戶外登山鞋的大量使用從而占據(jù)最大消耗量；

運(yùn)動(dòng)器材主要集中在水上沖鋒艇、充氣艇、水上風(fēng)箏，主要使用聚醚類(lèi)TPU薄膜；

用于家紡、沖鋒衣、戶外用品、醫(yī)療用品（手術(shù)衣）的防水透濕TPU薄膜。

 
圖  TPU應(yīng)用于戶外服裝

2.TPU薄膜的加工工藝及特點(diǎn)

TPU可以通過(guò)吹塑、流延等成型方式，生產(chǎn)TPU薄膜。

吹塑法：原料經(jīng)熱擠出機(jī)熔融塑化，從機(jī)頭進(jìn)入模頭，經(jīng)過(guò)壓縮空氣吹漲、牽引，然后卷曲和分切；

流延法：原料經(jīng)過(guò)熱擠出機(jī)熔融塑化，從機(jī)頭通過(guò)狹縫式模口擠出，澆注到冷卻輥筒上，使原料急劇冷卻，然后拉伸、分切、卷取。

表  TPU擠出工藝：吹塑、流延對(duì)比

 
圖 顯微鏡下薄膜的晶點(diǎn)

結(jié)晶性對(duì)于薄膜的影響

合適的結(jié)晶，薄膜外觀好，并且力學(xué)性能優(yōu)異。

圖 TPU薄膜結(jié)晶性適中

如果結(jié)晶性過(guò)強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致熔體破裂，導(dǎo)致擠出的時(shí)候產(chǎn)生團(tuán)聚，如圖所示，薄膜團(tuán)聚部位多，并且薄膜外觀粗糙，力學(xué)性能不好。

圖 TPU薄膜結(jié)晶性過(guò)強(qiáng)

3.TPU薄膜擠出速率對(duì)于薄膜的影響

TPU薄膜在擠出速率增大至臨界速率后，樣品都會(huì)發(fā)生擠出畸變。畸變主要表現(xiàn)可分為：表面畸變與整體畸變。因此，在保證薄膜外觀性能良好的條件下，選取適當(dāng)?shù)臄D出速率，對(duì)于提高生產(chǎn)有一定的幫助。

4.高透濕性能TPU薄膜的特點(diǎn)

微孔膜：一般是以聚四氟乙烯為原料，經(jīng)過(guò)膨化拉伸后形成一種具有微孔性的薄膜本身具有多孔結(jié)構(gòu)，孔徑0.2~10um，僅能透過(guò)水蒸氣，這樣人體內(nèi)散發(fā)出的水蒸氣就能有效地通過(guò)孔徑向外擴(kuò)散，而水滴無(wú)法滲透，從而達(dá)到防水透視效果；

親水性無(wú)孔膜：以聚氨基甲酸酯（TPU）為主要材料，導(dǎo)入親水基，表面及本體均勻致密的結(jié)構(gòu)，表面含有一定親水性基團(tuán)，以氫鍵形式“捕獲”人體散失的水蒸氣分子，通過(guò)分子鏈段以及膜內(nèi)外壓差水蒸氣“傳遞”出去，從而達(dá)到優(yōu)異的防水透濕性能。

  分子透濕膜與微孔透濕膜的比較

TPU分子透濕膜相對(duì)于傳統(tǒng)的微孔膜而言，就具有耐表面活性劑、擁有較高的水滲透壓、可選擇性滲透、有較強(qiáng)的抗撕裂性能、完全隔絕細(xì)菌與氣味、較低成本等有點(diǎn)

表 分子透濕膜與微孔透濕膜的比較

表 高透濕性能TPU性能

TPU防水透濕膜目前主要應(yīng)用于賽車(chē)服、機(jī)車(chē)裝、高爾夫裝、防水服、登山鞋、浴簾、桌布、雨衣、嬰兒圍嘴、 航海服、釣魚(yú)褲、雪褸、風(fēng)衣、防寒夾克、 滑雪服、滑雪手套、登山服、打獵服、沖浪服、馬衣、 沖鋒衣、戰(zhàn)斗服、燈飾配件、手機(jī)防水配件等。