熱塑性聚氨酯彈性體（簡稱TPU）像澆註型聚氨酯（液體）和混煉型聚氨酯（固體）一樣，具有高模量、高強度、高伸長率和高彈性以及優良的耐磨、耐油、耐低溫、耐老化性能等。其與混煉型和澆註型聚氨酯彈性體相比，化學結構上沒有或很少有化學交聯，其分子基本上是線性的，分子中含有較多的強極性基團（如酯基、醚基、氨基甲酸酯基、脲基、縮二脲基及脲基甲酸酯基等），這些基團分子間存在著強的作用力和氫鍵形成物理交聯。所謂物理交聯是指在線性聚氨酯分子鏈之間，存在著遇熱或溶劑呈可逆性的“連接點”，即 對熱和溶劑具有可塑性和可溶解性，它不是化學交聯，但起著化學交聯的作用。因此，稱其為熱塑性聚氨酯。物理交聯理論是1958年由Schollenberger C.S.　首先提出的。也正是由於這種物理交聯的作用，聚氨酯形成了多相形態結構，聚氨酯的氫鍵對其形態起了強化作用，並使其耐受更高的溫度。

眾所周知，TPU同其它的高分子材料一樣，市場和應用領域不斷擴大，發展迅速。但由於其存在著如加工溫度範圍窄，成型加工困難（特別是擠出成型制品），價格較高，耐熱性和耐候性較差等缺陷，在一些方面又限制了它的發展。本文對其改性方法進行一些探討。

一、TPU的分類[1]
TPU可按不同方法進行分類。按軟段結構可分為聚酯型TPU、聚醚型TPU和聚丁二烯型TPU，它們分別含有酯基、醚基或丁烯基；按所用的異氰酸酯結構可分為黃變型（MDI、TODI、NDI、PPDI等）和不黃變型（HDI、H12MDI等），按硬段結構分為氨酯型和氨酯脲型，它們分別由二醇擴鏈或二胺擴鏈獲得。

按有無交聯可分為全熱塑性和半熱塑性。前者是純線性結構，無交聯鍵；後者含有少量脲基甲酸酯等交聯鍵。

按合成工藝分為本體聚合和溶液聚合，在本體聚合中，又可按有無預反應分為預聚法和一步法：預聚法是將二異氰酸酯與大分子二醇先進行反應一定時間，再加入擴鏈劑生產TPU；一步法是將大分子二醇、二異氰酸酯和擴鏈劑同時混合反應成TPU。溶液聚合是將二異氰酸酯先溶於溶劑中，再加入大分子二醇令其反應一定時間，最後加入擴鏈劑生產TPU。

二、TPU的結構分析、性能特點及加工應用
TPU大分子鏈由極性的氨酯或聚脲鏈段（硬段）和脂肪族聚酯或聚醚鏈段（軟段）交替構成。這種軟、硬段間的不相容性及聚氨酯分子的高極性使分子間相互作用形成結晶區，並產生微相分離。這種結晶區起類似填料粒子的作用，不僅使其在常溫下具有高的彈性。而且對其物理機械性能起補強作用。因此TPU同其它的高分子材料一樣，性能與其分子量、分子間作用力（氫鍵和範德華力）、鏈段的韌性、結晶傾向、支化和交聯、以及取代基的位置、極性和體積大小等因素有著密切的關系。

根據制品的使用環境而考慮TPU的耐熱性、耐水性、耐天候老化性、耐低溫性能以及加工性能。可通過添加某些助劑和填充劑如反應調節劑、抗氧劑、抗水解穩定劑、紫外光吸收劑、潤滑劑及雲母粉、玻璃纖維等以提高膠料的使用性能，也可與其它熱塑性高聚物（如聚氯乙烯、聚丙烯-丁二烯-苯乙烯樹脂（ABS樹脂）、丁腈橡膠等極性的熱塑性塑料和橡膠等）共混來改善其性能，從而滿足不同的應用要求。

TPU的基本特性：

1、機械強度高，耐油性良好。

2、耐磨耗性特別好。

3、耐化學品性優。

4、加工成型性較差。

5、成本較高

TPU的加工主要采用註射成型和擠出成型，註射模制通常采用聚乙烯、軟聚乙烯的註射成型機來完成，註射條件主要與原料品種、制品的形狀和註射成型機的種類有關。也可配制成膠的溶液，用於成膜、塗布、噴塗、浸漬等。
由於TPU性能優良，應用範圍廣泛。耐磨性能優異，可用於制鞋底、傳動帶、輸送帶、耐磨材料等。耐油性好而用於制造油封、密封圈墊等。以及工業用品、體育用品、汽車部件和塗料的制造等等。

三、TPU的熔融流動性的改善
註射成型的TPU在加工過程中主要承受剪切力的作用。在加工過程中首先是在一定溫度下使其熔融，並在一定的壓力下註射入模具中，快速冷卻定型。

適於擠出成型的TPU，對加工性能的要求與註射成型的TPU完全不同。它們只需要經受小得多的剪切力而形成完全均勻的熔體，使制得的產品（特別是吹塑薄膜和擠出軟管）表面均勻無缺陷。由於TPU的熔融範圍較窄，熔體粘度較高，流動性較差這就要求所合成TPU的粘度和形態必須恒定。

決定TPU成型性的重要因素是聚合物的流動性，影響TPU流動性的因素很多，玻璃化轉變溫度（Tg）、熔融溫度（Tm）、分子量和結晶性等尤為重要，改善TPU的流動性應從這些方面考慮，采取的主要方法有以下幾種。

1． 加催化劑【2】【3】
在間歇法生產中，由於不能得到高效混合，高效催化劑會導致反應混合物產生“hot-spots”，使產品反應不均勻，給加工帶來困難。
在采用雙螺桿連續化工藝合成TPU的過程中，由於反應器中有混合效果好的高效嚙合區（Mix zone）,采用高效催化劑可使反應時間由間歇法的幾小時降至幾分鐘，生產效率是顯而易見的。催化劑的加入不僅能加速反應，還可影響其形態結構如TPU的結晶性。在反應條件和原料相同的條件下，增加催化劑的用量，可使TPU的結晶性下降，改善熔體的流動性。但當催化劑的量高於一定值，則對TPU的加工性會產生負面影響，使制得的膜的穩定性、均勻性變差。

因此，選擇催化劑和控制催化劑的加入量是其關鍵因素。

（1） 應使反應混合物進入Mix zone之前，不發生明顯的反應；

（2） 在反應物料離開Mix zone時基本反應完全；

（3） 反應物在Mix zone的平均停留時間應以6-50秒為宜。