tpu生产配方的设计与调整
来源：阿里巴巴塑料 发布时间：2008-02-29
摘要：本文简要介绍了tpu生产中有关配方的设计与计算；讨论了反应程度、原料性能以及计量精度对tpu性能和质量的影响。
关键词：tpu r值 聚合度 分子量
design and adjustment for tpu recipes
bai ziwen
(shanghai r&d center for polymer materials shanghai 201203)
abstract: in this paper, the design and calculation in chemical recipes concerning tpu production were briefly introduced; effect of reaction extent and raw material and metric precision on tpu properties and quality was discussed.
key words: tpu recipes r value polymeric extent molecular weight
1、配方的设计与计算
1.1、设计参数
tpu具有典型的嵌段结构，即在大分子中含有软段与硬段结构。由于tpu中基本没有交联结构，其强度主要来自分子内的共价键力及大分子之间的范德华力与氢键。大分子中软段与硬段的结构、比例、形成氢键的能力以及结晶性能，决定了tpu的弹性、强度、伸长率以及耐水性、耐磨性能、高低温性能等所有特性。生产配方的确定，必须满足tpu的性能要求。
在设计配方时，需首先根据性能要求选定主要原料，如强度与耐磨性要求高而耐水性要求一般时，可选聚酯；弹性与低温性能要求高时，应选ptmeg；耐水性与电绝缘性要求高时，可选择聚丁二烯多元醇；强度、耐磨性、耐水性要求都高且成本限制不严时，可选用聚碳酸酯多元醇；等等。
在确定了主要原料后，还需确定有关参数。在tpu配方设计过程中，通常以r值（nco/oh）与硬段含量（ch）作为参数，并以大分子二元醇的量为100作为基数来进行配方的计算。
1.1.1 r值的确定
在tpu中，一般情况下r控制在0.95~1.05，大多数在0.98~1.02之间。当r＜1时，tpu为纯线性结构，是热塑型产品；r＞1时，除生产线性tpu外，还有部分支化甚至交联结构，为半热塑型产品。纯线性结构的tpu可熔可溶，既可以熔融加工如挤出、压延、注塑、吹塑，也可以溶液加工如制成涂料、胶粘剂、浆料等。而半热塑型tpu则可熔，但不全溶，只能熔融加工，不能溶液加工。因此，在设计配方时，应根据产品的性能要求选择适宜的r值。
此外r值对产品的分子量也有直接的影响。根据反应方程：
n ocn—a—nco +（n +1）ho—a/—oh
ho—a/—[—o—co—nh—a—nh—co—o—a/—]n—oh
可得出： mn=n mnco +（n+1）moh
又 r=n /（n+1），故 mn = n mnco +（n+1）moh =（moh+rmnco）/（1-r） （1）
[ 若nco过量，则为 mn=（mnco+r/moh）/（1-r/），这里 r/ = oh / nco ]
另外，tpu的合成反应机理为逐步加成缩聚反应，符合缩聚反应机理[1]。按照缩聚反应机理，可以推出下式：
tpu的最大平均聚合度mmax（数均）=（r+1）/（2|r—1|） （2）
可以得出： 当r=1时， mmax = ∞
当r=0.99时， mmax =99.5
当r=0.98时， mmax =49.5
可见，r值对tpu的分子量有很大影响。下面以mdi、1.4—bdo、pba（mg=1000）合成硬段含量ch=50%的tpu为例进行说明：
10 当r=1时，配方为 pba（mg=1000）：100；mdi：80.15；1.4—bdo：19.85；
mmax = ∞，理论平均分子量= ∞；
20 当r= 0.99时，配方为 pba（mg=1000）：100；mdi：79.93；1.4—bdo：20.07；
mmax = 99.5，理论平均数均分子量=61930；
30 当r= 0.98时，配方为 pba（mg=1000）：100；mdi：79.85；1.4—bdo：20.15；
mmax = 49.5，理论平均数均分子量=30798；