摘要：聚氨酯熱塑性彈性體是近年來需求增速最快的熱塑性彈性體材料，本文介紹了聚氨酯熱塑性彈性體的分子結構、性能，分析了聚氨酯熱塑性彈性體的市場前景。

熱塑性彈性體(TPE)已經廣泛替代部分塑料和傳統橡膠，極具發展前景，擁有十幾個品種，其中以聚氨酯熱塑性彈性體(TPU)發展最為快速。

聚氨酯材料簡介

聚氨酯，簡稱PU，是以異氰酸酯與二羥基或多羥基化合物為原料，加聚后制得的主鏈上含有重復氨基甲酸酯基團(-NHCOO-)的一類大分子聚合物，聚氨酯大分子中除了氨基酸酯外，還可含有醚、酯、脲、縮二脲、脲基甲酸酯等基團。

聚氨酯被稱為“第五大塑料”，是一種新型有機高分子材料，與傳統的橡膠、塑料和金屬材料相比，聚氨酯產品具有明顯的性能優勢(見表1)，卓越的性能使其在眾多國民領域得到廣泛應用，包括化工、紡織、輕工、電子、建筑、建材、航空、航天、國防、汽車、醫療等，已經成為傳統材料的理想替代品。

表1 聚氨酯材料與其他材料性能對比

(資料來源：中國產業發展研究網)

通過改變聚氨酯的配方和原料的種類、規格指標、化學結構，可以得到不同物理性質的聚氨酯產品。聚氨酯制品種類繁多，包括聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯彈性體、聚氨酯涂料、聚氨酯密封劑、聚氨酯粘合劑、聚氨酯纖維、革用聚氨酯等。

TPU性能全面，應用范圍廣

熱塑性彈性體是指常溫下具有橡膠的高彈性，高溫下具有可塑化成型的一類彈性體。熱塑性彈性體由化學鍵組成不同的橡膠段和樹脂段，橡膠段(軟段)是高彈性鏈段，貢獻彈性;樹脂段(硬段)憑借鏈間作用力形成物理交聯點，物理交聯隨溫度的變化呈現可逆變化，顯示塑料加工特性。這種獨特的結構賦予其硫化橡膠的物理機械性能和熱塑性塑料的工藝加工性能，是介于橡膠和樹脂間的一種新型高分子材料，被稱為“第三代橡膠”。

TPU是熱塑性彈性體材料的一個分支，是典型的多嵌段共聚物，是由甲苯二異氰酸酯(TDI)或二苯甲烷二異氰酸酯二異氰酸酯(MDI)和擴鏈劑反應得到的剛性嵌段(硬段)，以及TDI或MDI等二異氰酸酯分子和大分子多元醇反應得到的柔性鏈段(軟段)交替構成的。剛性鏈段主要影響TPU的機械性能、耐熱性和硬度等;柔性鏈段影響TPU的耐低溫性、彈性等，剛性鏈段和柔性鏈段的嵌段結構使TPU具備多種優良的性能,與通用的橡膠和塑料材料相比，TPU具有良好的機械性能、耐高溫和耐低溫性能、可塑性、透明性能，且硬度范圍廣、可設計性強，環保性能優越，既具備工程塑料的高強度，也具有橡膠材料的高彈性。

由于TPU具有熱塑性，高溫下分子鏈會軟化并流動，冷卻后即恢復原來的排列狀態，因此TPU可以被加工成各種形態的制品。根據產品類型、性能的差異，TPU的用途也有所不同，具體見表2。

表2 聚氨酯熱塑性彈性體的應用

(資料來源：前瞻產業研究院)

TPU近年來需求增速最快，市場前景廣闊

TPU的發展給傳統的塑料材料尤其是PVC(聚氯乙烯)帶來很大沖擊，PVC在生產過程釋放劇毒的二噁英，PVC產品本身有致癌作用且回收利用較為困難，對人類健康和環境都有害。與PVC相比，TPU性能優異，是一種環保綠色的新型高性能彈性材料，目前TPU在任何PVC的應用領域均能成為其替代品，應用市場從傳統的鞋類開始拓展到醫藥、航空、環保等前景較好的行業，TPU已成為近幾年需求增長最快的熱塑性彈性體材料。全球對TPU的需求日益增長，年均復合增長率約為10%，全球市場容量可達70萬噸。近年來，我國TPU的消費量總體上也保持逐年增長趨勢(見圖1 )，預計到2022年我國TPU消費量將達到64萬噸。

圖1 2005-2022年我國TPU市場消費量及預測(單位：噸)

(資料來源：前瞻產業研究院)

結語

TPU分子結構存在一定的物理交聯，是介于塑料和橡膠之間的一類環保型高性能彈性材料;TPU具備多種優異性能，應用范圍廣泛，具有環保優勢，在任何領域均能替代傳統的PVC材料;近年來TPU的需求增長迅速，市場前景廣闊。