聚酯、聚醚TPU和脂肪族TPU简析和抗黄变的说明
一、简介(TPU)
热塑性聚氨酯弹性体简称 TPU，又称 PU 热塑料，是一种由低聚物多元醇软段与二异氰酸酯-扩链剂硬段构成的线性嵌段共聚物。
二、TPU 的分类
TPU（Thermoplastic Polyurethane ）按不同的标准进行分类。
A:按软段结构可分为聚酯型、聚醚型和丁二烯型，它们分别含有酯基、醚基和丁烯基；
B:按硬段结构分为氨酯型和氨酯脲型，它们分别由二醇扩链或二胺扩链获得。
C:按合成工艺分为本体聚合和溶液聚合 。在本体聚合中,又可按有无预反应分为预聚法和一步法 :
预聚法是将二异氰酸酯与大分子二醇先行反应一定时间 ,再加扩链剂生成 TPU；
一步法二异氰酸酯与大分子二醇和扩链剂同时混合反应生成TPU。
溶液聚合是将二异氰酸酯先溶于溶剂中,再加入大分子二醇令其反应一定时间 ,***加入扩链剂生成 TPU。按制品用途可分为异型件 (各种机械零件 )、管材(护套、棒型材 )和薄膜(薄片、薄板)，以及胶粘剂、涂料和纤维等。
市面上大多数人所接触到的基本分类均为聚酯型和聚醚型 。作为tpu 薄膜和TPU 复合布的生产厂家来说日常用到的分类就是聚酯型和聚醚型，以聚酯型为主。
三、聚酯与聚醚在性能上的差异
聚醚型(Ether):高强度、耐水解和高回弹性，低温性能好。
聚酯型(Ester):较好的拉伸性能、挠曲性能、耐摩损性以及耐溶剂性能和耐较高温度。
从对比来看：
抗拉强度 聚酯系 > 聚醚系
撕裂强度 聚酯系 > 聚醚系
耐磨耗性 聚酯系 > 聚醚系
耐药品性 聚酯系 > 聚醚系
透明性 聚酯系 > 聚醚系
耐菌性 聚酯系 <聚醚系
湿气蒸发性 聚酯系 <聚醚系
低温冲击性 聚酯系 <聚醚系
综上所述，聚醚型TPU具有高强度、耐水解和高回弹性，低温性能好的优点。通常用于软泡、硬泡，硬质塑料和表面涂料 、高回弹软质泡沫的加工生产 。
而聚酯型 TPU具有较好的拉伸性能、挠曲性能、耐摩损性以及耐溶剂性能，不易氧化和耐较高温度等优点。主要用于软泡、硬泡、低密度半硬泡、软质涂料、弹性体和胶粘剂、实芯和微孔弹性体的生产。
四、醚类与酯类的鉴别方法分析
1、通过密度测试法进行鉴别
按照实验室密度测试的方法进行
结论如下：
材料 密度
聚醚 1.13-1.18g/cm3
聚酯 1.18-1.22g/cm3
该操作较易进行，且步骤简单，是我们在日常生活中较易实现的鉴别方法。
2、以显色反应鉴定聚氨酯弹性体
方法:(1)将TPU 样品溶于5-10ml 的冰醋酸中,如果是不溶于冰醋酸的TPU,可利用冷或热的适当溶剂进行溶解.间甲酚、二甲基亚矾或二甲酰胺是配制溶解TPU的有效溶剂，将溶解好的TPU的溶液滴入约0.1g 对甲氨基苯甲基反应试剂，几分钟后就会显黄色。通过水解TPU，以酯基与羟胺反应，形成氧肟酸盐，再与酸式氯化铁反应形成深红色或紫色的络盐来鉴别TPU是聚酯型TPU，醚类化合物不显示特征显色反应。
方法:(2)将约5g左右TPU 在加有酚酞的甲醇溶液中与几滴 2mol/L 的氢氧化钾反应,以酚酞为指示剂,使混合物保持碱性,加入几滴盐酸羟胺的甲醇的饱和溶液.在几秒内将混合液加热(50℃),用1mol/L 的盐酸酸化,加入一滴3%的氯化铁水溶液,聚酯型TPU立刻显示***的紫色,由蓖麻油或二聚脂肪酸制得的聚酯显褐色或紫褐色,聚醚类TPU 不显色.
该鉴定方法属化学鉴定法,而密度鉴定法属于物理鉴定法,与之相比更具有可信度,亦可采用.但因操作涉及到诸多化学试剂，步骤及实验过程均需严格控制,且实验复杂,故需从事该方面的专业性人员进行。对一般的操作人员要求较大。
五、聚酯型TPU能与聚醚型的TPU共混吗？
答：不能
原因：
聚醚类TPU内的醚基与聚酯类TPU内的酯基的极性不同,以及分子结构存在差异,而导致醚基一般在酯基树脂中的兼容性差,所以将两者混合起来就会出现分层现象,另外还与醚键的分子间作用力有较密切的关系,此外,聚酯的结晶性一般比聚醚的结晶性强很多,故其兼容性亦较差.但并不是所有的醚类都这样.因为PTMG(聚四氢呋喃)的结晶性和聚酯的结晶性差不多,因此用PTMG合成的聚醚类TPU与聚酯类TPU的兼容性就稍好一些,在合成过程中是可以进行合成的,只不过其加工后的各项物理性能还是会大大下降,得不偿失,故亦没有必要进行该项共混.由此可见,醚类与酯类是不能混合在一起进行加工的,这是由于二者的分子结构差异,分子内聚能差异,分子间作用力差异,结晶性差异及其二者分子的不兼容性所决定的.当将其二者进行共混加工时在试件表面将会出现明显的纹路,会有混浊现象产生.即便是可以勉强混合在一起进行加工.加工后的成品各种物理性能也还是会大大下降.尤其是不能用于加工特别透明的配件,在大批量的生产中亦会有很大难度,在生产过程中尤其要注意切勿将二者误混.



六、脂肪族TPU
1、根据二异氰酸脂组份的化学性质，TPU可以分为芳香族和脂肪族。芳香族就是我们用的最普通的TPU(不耐黄变或者耐黄变效果较差、不是食品级的)，脂肪族一般是做比较***的产品。例如医疗器械，需要***耐黄变的材料等等。
2、脂肪族也分聚酯/聚醚

3、性能特性：不黄变、***透明度、抗紫外线降解‘良好的低温韧性

4、应用领域：运动休闲、汽车内饰、薄膜、管材、光学镜片、医疗、LED配件等

七、什么是耐黄变?耐黄变的原理是怎么样？什么情况会发生耐黄变？TPU耐黄变等级是如何划分的？
在自然太阳光、紫外线长时间照射下或在热、氧、应力、微量水分、杂质、不正当工艺等作用下颜色发黄的现象，叫做黄变。
（一）聚合物结构本身性能的影响聚合物大分子链键之间存在键能，当提供的能量大于键能时，则分子链容易生产活性中心，会使聚合物在使用和贮存的过程中产生逐步的降解导致黄变。
（二）光的影响当材料吸收光能后在吸收的部位上的分子链就会产生碳碳键或是碳氢键的裂解。
（三）热、氧的影响材料发生氧化作用，热会加速材料的氧化过程。形成过氧化结构后容易形成游离基，导致浅、白色材料变色。氧对不饱和的二烯烃材料破坏作用最为***，热的作用，除了能活化氧化外，还能导致—C—C—键的断裂和双键的破裂。
（四）其它因素的影响变黄还与材料中添加的助剂、存在的水分、杂质以及加工生产工艺有关。混入各种化学或机械杂质都会降低聚合物的稳定性。原因比较复杂，需要具体问题具体分析。
对策 （一）根据聚合物的特性，在配方中考虑使用抗氧剂、稳定剂等助剂。
（二）严格控制原材料技术指标，使用合格的原材料。
（三）聚合物材料在加工前应进行严格干燥处理。
一般是对比灰卡，分1-5级。经过耐黄变测试如Suntest，QUV或者其他日晒等测试后，对比测试前后样品的颜色变化，的等级是5，代表基本不变色。3以下就是明显变色。一般来说4-5级，就是稍微变色，就已经满足大部分TPU的应用了。如果需要完全不变色，一般需要用脂肪族TPU，就是所谓不黄变TPU，基材非MDI，一般是HDI或者H12MDI等，长时间UV测试也不会变色。