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TPU材料抗老化的深度剖析:优势和问题

文章作者:金志成 人气:发表时间:2024-10-25 16:57:31

  TPU,即热塑性聚氨酯,是一种具有卓越性能的材料。它以高弹性、耐油、耐磨、耐老化等特性在众多领域广泛应用。


  TPU的耐老化性能尤为突出。首先,其对紫外线和臭氧有一定的抵抗力。在实际应用中,例如户外用品领域,TPU材料制成的产品能够经受长时间的阳光暴晒和大气中臭氧的侵蚀而不易老化。据相关数据显示,TPU在正常使用条件下,其抗老化性能可使产品的使用寿命延长数倍。


  其次,TPU具有良好的耐化学性,能够抵抗酸、碱和许多有机溶剂的腐蚀。这使得它在化工、汽车等领域能够稳定发挥作用,不易因接触化学物质而老化变质。例如,在汽车零部件中,TPU材料的密封件、护套等能够在复杂的化学环境下保持性能稳定。


  再者,TPU的耐温性也是其抗老化性能的重要体现。它能在-40℃至120℃的温度范围内保持稳定,无论是极寒还是高温环境,都能有效抵御温度变化带来的老化影响。比如在寒冷地区的户外装备和高温环境下的工业设备中,TPU材料都表现出了出色的耐久性。


  此外,TPU材料的机械强度高,具备良好的抗拉强度和断裂伸长率。这保证了其在承受外界力量作用时的可靠性和耐用性,减少因外力导致的老化破损。在运动器材、医疗设备等领域,TPU的高机械强度为其抗老化性能提供了有力支撑。


  综上所述,TPU材料凭借其优异的抗老化性能,在多个领域发挥着重要作用,为各种产品提供了可靠的材料保障。


TPU抗UV001.jpg


  一、抗老化效果显着的原因


  (1)优异的材料特性


  TPU作为一种高性能材料,其硬度范围极广,能从很软到很硬,满足不同应用场景的需求。同时,它具有良好的机械性能,如高耐磨性能、高弹力跟高抗压强度,这使得TPU在承受各种外力作用时表现出色。在耐化学性能方面,TPU对油、溶剂和多种化学品具有较好的耐受性,可以抵抗酸、碱、油、溶剂等化学物质的侵蚀。


  TPU对紫外线和臭氧有一定的抵抗力,这主要得益于其特殊的分子结构。TPU分子中的一些化学键可以吸收部分紫外线能量,从而减少紫外线对材料的损害。例如,在户外用品领域,如帐篷、遮阳篷等,采用TPU材料制作的产品,能够有效阻挡紫外线的渗透,为用户提供可靠的保护。


  (2)良好的耐候性表现


  TPU具有良好的耐候性,能在各种环境下保持性能稳定。它耐日晒、雨淋、紫外线和氧化等。在长期的日晒过程中,TPU材料不会轻易老化、变黄或干裂。相比其他材料,TPU的耐紫外线性能更为突出,其特殊的化学结构在一定程度上赋予了它对紫外线的抵御能力。高质量的TPU在生产过程中通常会添加特殊的紫外线吸收剂,进一步增强其抗紫外线性能。


  在雨淋的情况下,TPU材料具有良好的防水性,能够有效防止水分渗透,避免因水分侵蚀而导致的老化。同时,TPU对氧化也有一定的抵抗能力,能够在空气中长时间保持稳定。例如,在汽车贴膜领域,TPU汽车膜能够经受住长期的风吹日晒雨淋,依然保持良好的性能,为车内人员和内部提供有效的保护。


  二、抗老化实际案例展示


  (1)汽车领域应用


  以TPU改色膜为例,HERZI汽车膜凭借其卓越的品质和创新的理念在市场上脱颖而出。HERZITPU改色膜采用先进的TPU材质,色彩丰富多样,从经典的黑白灰,到流行的亮色系列,能满足车主的不同需求。它不仅具有出色的耐磨、耐候、耐老化特性,还能有效保护车漆,延长车辆的使用寿命。在日常使用中,即使出现轻微的划痕或碰撞,部分高端TPU改色膜还具备自修复能力,能够在短时间内自动修复,保持车辆外观的整洁和美观。此外,TPU改色膜具有良好的抗紫外线性能,能够有效防止紫外线对车漆的损害。在安装过程中,简便快捷,无需专业技能,车主即可轻松完成,为个性化改装提供了极大的便利。


  (2)建筑领域应用


  TPU膜聚酯在建筑领域作为玻璃替代品,具有诸多优势。TPU膜聚酯透明、坚韧、耐候性极佳,对紫外线有很强的抵抗力。在正常维护下,TPU膜聚酯的使用寿命可达5-10年,作为建筑领域的玻璃替代品,其使用寿命甚至可达15年以上。这一数据充分证明了TPU膜聚酯的耐久性。TPU膜聚酯不仅具有高透明度和良好的耐磨性,而且具有优异的抗黄变能力,可以长时间暴露在紫外线下保持颜色。此外,TPU的自修复功能也是其耐久性的重要保证,在一定温度下可以自动恢复轻微划痕。它的化学稳定性良好,能抵抗大部分化学物质的侵蚀,但长期接触强酸、强碱等化学物质仍可能对其造成损害。正确使用和定期维护是延长TPU膜聚酯使用寿命的关键,避免长时间暴露在极端环境下,定期清洁表面,防止硬物划伤,可以更大限度地延长其使用寿命,给建筑带来持久的保护和美观。


PP抗老化.jpg


  三、抗老化可能遇到的问题


  (1)黄变问题


  TPU黄变是较为常见的问题。TPU是由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇(扩链剂)共同反应聚合而成的高分子材料,而这些二异氰酸酯在紫外线照射下会变黄,所以变黄是TPU的一种属性。


  延缓黄变的方法主要有以下几种:


  选择合适材料:如果没有成本限制,首选脂肪族聚氨酯TPU,其具有卓越的耐化学性及优异的耐老化性,适用于在恶劣条件下的持久使用。若考虑成本因素,可选择非脂肪族的添加了抗老化剂的经济型TPU材料。


  注意储存条件:TPU材料储存应阴凉通风,避免阳光照射。储存温度要保持在一定范围内,据资料显示,储存温度应保持在-5℃到25℃之间,避免将TPU松紧带存放在极端高温或低温环境中,因为高温会加速材料老化。同时,保持储存环境的相对湿度在40%-60%之间,过高或过低的湿度都可能对TPU材料的性能产生不利影响。


  (2)起雾问题


  tpu起雾有外在和内在两方面因素。


  外在因素主要包括:


  环境污染:tpu产品很容易吸附空气或环境中的细小尘埃物质,这些物质吸附在制品表面,影响其透明度,使tpu产品表面发雾。


  产品氧化:tpu产品会老化、氧化,理论上时间长了接触有氧环境都会导致产品老化,雾化为老化的表征现象。


  内在因素有:


  抗老化性能差:tpu产品的抗氧化剂、抗老化剂不足,导致产品容易起雾。


  基材选择错误:也可能是色母或色粉与TPU材料相容性差,表面色粉或色母析出,造成起雾现象。


  (3)焦斑或黑纹问题


  TPU制品出现焦斑或黑纹的主要原因是原料的热稳定性不好,引起热分解所致。


  产生原因具体如下:


  原料温度过高:当原料温度过高时,容易导致TPU制品出现焦斑或黑纹。


  注射压力太高:过高的注射压力会使TPU制品内部产生较大的应力,从而引发焦斑或黑纹。


  螺杆转速太快:螺杆转速过快会使原料在料筒内产生过多的摩擦热,导致热分解。


  螺杆与料管偏心磨擦热:螺杆与料管偏心会产生磨擦热,增加热分解的风险。


  射嘴孔过小或温度过高:射嘴孔过小会使熔料在射出时受到较大的阻力,产生过多的热量;温度过高也会加剧热分解。


  加热料管中有烧黑原料混合:如果加热料管中有烧黑的原料混合,会使新的原料在加热过程中受到污染,容易产生焦斑或黑纹。


  模具排气不当:模具排气不良会使制品内部的气体无法及时排出,在高温下容易产生焦斑或黑纹。


  解决方法如下:


  降低熔料温度:通过降低原料的温度,减少热分解的可能性。


  降低注射压力:适当降低注射压力,减轻制品内部的应力。


  降低螺杆转速:减慢螺杆转速,减少摩擦热的产生。


  重新调校检修机器:确保螺杆与料管不偏心,减少磨擦热。


  重新调整孔径或温度:调整射嘴孔的大小和温度,使其处于合适的范围。


  检修或更换料管:如果料管中有烧黑的原料,应及时检修或更换料管。


  重新过滤或更换原料:对原料进行重新过滤或更换,确保原料的质量。


  适当增加排气孔:改善模具的排气性能,及时排出制品内部的气体。


PA抗老化01.jpg


  四、总结与展望


  TPU材料作为一种高性能的热塑性聚氨酯,其抗老化性能优势显着。在众多领域中,TPU材料凭借其高弹性、耐油、耐磨、耐老化等特性,为产品提供了可靠的保障。


  从抗老化效果来看,TPU材料具有优异的材料特性和良好的耐候性表现。其硬度范围广,机械性能良好,耐化学性能强,对紫外线和臭氧有一定的抵抗力。在实际应用中,如汽车领域的TPU改色膜和建筑领域的TPU膜聚酯,都充分展示了其卓越的抗老化性能。


  然而,TPU材料在抗老化过程中也可能遇到一些问题,如黄变、起雾和焦斑或黑纹等。针对这些问题,我们可以采取相应的解决方法,如选择合适的材料、注意储存条件、改善产品的抗氧化性能等。


  展望未来,随着科技的不断进步和人们对材料性能要求的不断提高,TPU材料的抗老化性能将不断得到改进和提升。研发人员将继续探索新的材料配方和生产工艺,以提高TPU材料的热稳定性、耐候性和抗老化性能。同时,随着环保意识的不断增强,绿色环保的TPU材料将成为未来的发展趋势。


  总之,TPU材料虽然在抗老化方面存在一些问题,但通过不断的探索和改进,其抗老化性能将不断提升,为各个领域的发展提供更加优质的材料选择。