TPU具有优良的物理力学性能,加热可以塑化,冷却可以固化定型。TPU既有橡胶材料的高弹性,又有工程塑料的高强度,具有高强度、高韧性、高弹性、高模量,以及耐化学腐蚀、耐磨、耐油、减震能力强等优异的综合性能,被广泛应用于鞋材、电缆、薄膜、管材、汽车、医疗等行业。
从TPU市场需求领域来看,目前,鞋材占比最大,接近整个TPU市场需求量的30%。其次是机械行业,约占28%左右,而管材、汽车、建筑领域各占据10%左右。

△TPU需求领域
TPU薄膜是TPU材料的一种重要应用形式。TPU薄膜是在TPU颗粒料的基础上,经压延、流延、吹膜、涂覆等特殊工艺制成的薄膜。由于TPU薄膜具有高透湿、透气性、耐寒、抗热、耐磨、高张力、高拉力、高负载支撑力的特点,其应用非常广泛,日常生活中的方方面面都可以发现TPU薄膜的身影,比如包装材料、塑料帐篷、水囊气囊、箱包复合布等,都会用到TPU薄膜。

目前,TPU薄膜应用在汽车领域,最受关注的非TPU隐形车衣莫属。
从结构上来讲,TPU隐形车衣主要由功能涂层、TPU基膜、胶层复合而成。其中,TPU基膜作为隐形车衣的灵魂,品质至关重要,在性能方面的要求极高。

△TPU车衣膜构成


黄变问题
正常的TPU基膜使用一段时间后是不会发黄的,是肉眼不易察觉出色差。但如果出现下图所示的发黄现象,变色非常明显,肉眼可见,那可能有以下几种原因:

2、使用了芳香族TPU
从成分上讲,TPU是一种由二异氰酸酯、扩链剂、多元醇组成的多相嵌段共聚物。

TPU根据二异氰酸酯的种类不同,主要分为耐黄性弱的芳香族TPU,和耐黄性强的脂肪族TPU。
从结构上说,因为芳香族TPU两个苯环间,有一个容易氧化的亚甲桥,在加工和使用过程中,会生成类醌结构,而醌这种化合物是棕色的,所以受到热氧化作用和紫外线照射容易发黄。所以如果是采用芳香族TPU,即便是添加了抗UV剂,长期的光线照射也会导致脱色黄变。

而脂肪族TPU不含苯环,所以结构更稳定,不容易受到紫外线的影响。所以国际主流品牌的车衣都使用脂肪族TPU作为车衣基材,以达到耐用、抗污、抗黄变的目的。

脂肪族TPU成本比芳香族TPU高,这也是市面上TPU材质的隐形车衣价格差别比较大的原因之一。
是不是只要使用脂肪族TPU,就可以避坑?实际操作中要仔细分析。TPU在合成过程中存在一些低分子量杂质和稳定剂,如果控制不好这些微量物质,也会引起TPU基膜的黄变。
另外,选用的脂肪族TPU基膜型号不对还会导致膜开裂,后面我们会具体分析。
所以,TPU基膜在车衣上的选用一定要非常小心,经过长久实测后才能够上车使用,否则后果很难控制。
水解问题
隐形车衣保护膜的作用是能完全隔绝酸雨、沙石、鸟粪、紫外线等对漆面的持续损伤;同时它的高耐磨性能抵御轻度的划伤、碰擦与持久磨损;与打蜡、封釉、镀晶等相比优势是对车漆的保护更周全,一次施工,终身受益。但是为什么一些车衣使用了脂肪族的TPU作为基膜,仍然开裂呢?

水解:RCOOR′+H2O → RCO-OH+H-OR′

R-CH2-O-R' → R-CO-OH+R'-CO-H
介于聚酯和聚醚之间,综合性能较好
耐候性
为了进一步比较聚酯型,聚醚型,聚己内酯型TPU的耐候性能(这里比较的三种TPU都是脂肪族TPU),下图列出了使用模拟日照的超级氙灯加速老化后的拉伸数据,图中柱状越高,说明材料的耐候性能越好。

聚己内酯型TPU经过多日的辐照后仍能保持一定的物性,说明它的耐候性最为理想。 聚酯型TPU耐辐照的能力比较差,最后残留物性比较低。 耐辐照表现最差的是聚醚型脂肪族TPU,样条已经开裂,不能继续测试

聚己内酯型TPU物性比较
那么是不是所有的聚己内酯型的脂肪族TPU都适合做隐形车衣的基膜呢?答案是否定的。
不同厂家不同型号的聚己内酯型脂肪族存在一定区别,实力不够的工厂生产的TPU粒子制成基膜再到隐形车衣,仍然有黄变和开裂的风险。
下图比较了不同厂家紫外老化的结果,从中可以发现,使用路博润车衣料制作的薄膜经受住了辐照考验,样品A和样品B都发生了一定脆性变化,样品A产生气孔,而样品B则发生开裂。这说明如果不进行聚己内酯TPU的耐候比较测试,识别出车衣的专用牌号,仍然会有较大使用风险。

△聚己内酯型TPU物性比较
原文始发于微信公众号(艾邦车衣膜论坛):隐形车衣TPU基膜全面解析