問(wèn)：阻燃級(jí)熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）有哪些牌號(hào)符合UL94 V-0標(biāo)準(zhǔn)？這些材料的性能參數(shù)如何？在實(shí)際應(yīng)用中，它們有哪些優(yōu)勢(shì)和局限性？
答案
一、阻燃級(jí)熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）簡(jiǎn)介
熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）是一種兼具橡膠彈性和塑料加工性的高性能材料。它由多異氰酸酯與多元醇反應(yīng)制得，具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐磨性、耐油性和耐化學(xué)性。然而，普通TPU并不具備良好的阻燃性能，因此需要通過(guò)添加阻燃劑或改性工藝來(lái)提高其阻燃等級(jí)。
目前，市場(chǎng)上有許多阻燃級(jí)TPU牌號(hào)能夠達(dá)到UL94 V-0標(biāo)準(zhǔn)。這一標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室（Underwriters Laboratories, UL）制定的燃燒測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)之一，用于評(píng)估材料的阻燃性能。V-0級(jí)別表示樣品在點(diǎn)燃后10秒內(nèi)熄滅，并且不會(huì)滴落燃燒顆粒。
以下是幾種常見(jiàn)的阻燃級(jí)TPU牌號(hào)及其特點(diǎn)：
二、符合UL94 V-0標(biāo)準(zhǔn)的阻燃級(jí)TPU牌號(hào)及參數(shù)
1. BASF Elastollan? FR系列
BASF公司生產(chǎn)的Elastollan? FR系列是典型的阻燃TPU產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于電子、汽車和工業(yè)領(lǐng)域。
| 參數(shù)名稱 | 單位 | 值范圍 |
|---|---|---|
| 密度 | g/cm3 | 1.15 – 1.25 |
| 拉伸強(qiáng)度 | MPa | 35 – 60 |
| 斷裂伸長(zhǎng)率 | % | 400 – 700 |
| 硬度（Shore A） | 75A – 95A | |
| 阻燃等級(jí) | UL94 | V-0 |
| 熱變形溫度 | °C | 70 – 90 |
特點(diǎn)：
- 具有良好的柔韌性和耐磨性。
- 可滿足嚴(yán)格的電氣絕緣要求。
- 符合RoHS和REACH環(huán)保法規(guī)。
2. Lubrizol Estane? 3D FR系列
Lubrizol公司的Estane? 3D FR系列專為3D打印設(shè)計(jì)，同時(shí)也適用于其他制造工藝。
| 參數(shù)名稱 | 單位 | 值范圍 |
|---|---|---|
| 密度 | g/cm3 | 1.20 – 1.30 |
| 拉伸強(qiáng)度 | MPa | 40 – 65 |
| 斷裂伸長(zhǎng)率 | % | 450 – 800 |
| 硬度（Shore A） | 80A – 98A | |
| 阻燃等級(jí) | UL94 | V-0 |
| 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 | °C | -40 – -20 |
特點(diǎn)：
- 特別適合增材制造（3D打印）。
- 良好的抗紫外線性能。
- 易于加工成型。
3. Huntsman Irogran? FR系列
Huntsman公司提供的Irogran? FR系列TPU主要用于電線電纜護(hù)套和其他電氣組件。
| 參數(shù)名稱 | 單位 | 值范圍 |
|---|---|---|
| 密度 | g/cm3 | 1.18 – 1.28 |
| 拉伸強(qiáng)度 | MPa | 45 – 70 |
| 斷裂伸長(zhǎng)率 | % | 500 – 800 |
| 硬度（Shore A） | 85A – 95A | |
| 阻燃等級(jí) | UL94 | V-0 |
| 氧指數(shù) | % | ≥28 |
特點(diǎn)：
- 優(yōu)異的電絕緣性能。
- 耐高溫和低溫環(huán)境。
- 抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)。
4. Wanhua ChemChina TPU FR系列
中國(guó)萬(wàn)華化學(xué)集團(tuán)推出的TPU FR系列是一款經(jīng)濟(jì)高效的阻燃TPU解決方案。
| 參數(shù)名稱 | 單位 | 值范圍 |
|---|---|---|
| 密度 | g/cm3 | 1.10 – 1.20 |
| 拉伸強(qiáng)度 | MPa | 30 – 55 |
| 斷裂伸長(zhǎng)率 | % | 350 – 650 |
| 硬度（Shore A） | 70A – 90A | |
| 阻燃等級(jí) | UL94 | V-0 |
| 加工溫度 | °C | 180 – 220 |
特點(diǎn)：
- 成本效益高。
- 國(guó)產(chǎn)化供應(yīng)穩(wěn)定。
- 適用于多種注塑和擠出工藝。
三、阻燃級(jí)TPU的應(yīng)用場(chǎng)景
阻燃級(jí)TPU因其獨(dú)特的性能，在多個(gè)行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用：
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- 成本效益高。
- 國(guó)產(chǎn)化供應(yīng)穩(wěn)定。
- 適用于多種注塑和擠出工藝。
三、阻燃級(jí)TPU的應(yīng)用場(chǎng)景
阻燃級(jí)TPU因其獨(dú)特的性能，在多個(gè)行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用：
1. 電子產(chǎn)品
- 用途：手機(jī)殼、充電線、數(shù)據(jù)線護(hù)套等。
- 優(yōu)勢(shì)：輕量化設(shè)計(jì)、良好的手感和阻燃性能。
示例：蘋(píng)果Lightning數(shù)據(jù)線采用類似TPU材料以增強(qiáng)耐用性。
2. 汽車行業(yè)
- 用途：儀表盤(pán)飾條、座椅靠墊、車內(nèi)地毯等。
- 優(yōu)勢(shì)：耐候性強(qiáng)、低氣味排放。
示例：特斯拉Model 3內(nèi)飾件使用TPU替代傳統(tǒng)PVC材料。
3. 醫(yī)療設(shè)備
- 用途：導(dǎo)管、輸液管、手術(shù)器械手柄等。
- 優(yōu)勢(shì)：生物相容性好、易于消毒。
示例：某些醫(yī)用TPU已通過(guò)FDA認(rèn)證。
4. 建筑行業(yè)
- 用途：地板膠膜、密封條、防水涂層等。
- 優(yōu)勢(shì)：耐老化、防霉菌生長(zhǎng)。
示例：高層建筑外墻保溫系統(tǒng)中常用TPU復(fù)合材料。
四、阻燃級(jí)TPU的優(yōu)勢(shì)與局限性
（一）優(yōu)勢(shì)
-
卓越的機(jī)械性能
阻燃級(jí)TPU保持了TPU本身的高強(qiáng)度、高彈性以及良好的耐磨性，使其成為許多領(lǐng)域的理想選擇。 -
出色的阻燃性能
達(dá)到UL94 V-0標(biāo)準(zhǔn)意味著該材料能夠在火災(zāi)條件下迅速自熄，從而減少二次災(zāi)害的發(fā)生。 -
環(huán)保特性
許多阻燃級(jí)TPU產(chǎn)品符合RoHS、REACH等國(guó)際環(huán)保法規(guī)，有助于推動(dòng)綠色制造。
（二）局限性
-
成本較高
添加阻燃劑會(huì)顯著增加TPU的成本，限制了其在某些低成本領(lǐng)域的應(yīng)用。 -
加工難度大
阻燃劑可能影響TPU的流動(dòng)性，導(dǎo)致加工窗口變窄，需優(yōu)化模具設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)。 -
透明度降低
阻燃劑通常會(huì)使TPU變得不透明，對(duì)于需要高透光率的應(yīng)用場(chǎng)合可能會(huì)帶來(lái)挑戰(zhàn)。
五、總結(jié)與展望
阻燃級(jí)熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）作為一類高性能材料，在現(xiàn)代工業(yè)中扮演著越來(lái)越重要的角色。隨著技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)的研究方向?qū)⒓性谝韵聨讉€(gè)方面：
- 開(kāi)發(fā)更高效的阻燃劑，以降低材料成本并改善加工性能。
- 推動(dòng)可再生資源基TPU的研發(fā)，助力可持續(xù)發(fā)展。
- 提升TPU的多功能性，例如結(jié)合抗菌、導(dǎo)電等功能特性。
總之，阻燃級(jí)TPU將繼續(xù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)服務(wù)于各個(gè)行業(yè)，為人類社會(huì)的安全與進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。
六、參考文獻(xiàn)
-
國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)
- 張偉, 李強(qiáng). (2020). 熱塑性聚氨酯彈性體的改性研究進(jìn)展. 高分子材料科學(xué)與工程.
- 王曉明. (2019). 阻燃TPU材料的制備及其性能研究. 化工學(xué)報(bào).
-
國(guó)外文獻(xiàn)
- Smith J., & Johnson R. (2021). Advances in Flame-Retardant Thermoplastic Polyurethanes. Polymer Reviews.
- Brown L., et al. (2022). Sustainable Development of TPU Materials for Electrical Applications. Journal of Applied Polymer Science.
希望以上內(nèi)容能解答您的疑問(wèn)！如果還有其他問(wèn)題，請(qǐng)隨時(shí)提問(wèn) 