TPU（熱塑性聚氨酯彈性體，Thermoplastic Polyurethane）屬于 **半結晶材料**，其結晶性主要由分子結構中的“硬段”決定，具體分析如下： ### 一、TPU的分子結構與結晶性來源 1. **分子結構特點** TPU由 **硬段**（芳香族二異氰酸酯，如MDI、TDI，與短鏈擴鏈劑，如1,4-丁二醇）和 **軟段**（長鏈多元醇，如聚醚、聚酯）通過嵌段共聚而成： - **硬段**：極性強、分子鏈規整，易通過氫鍵和范德華力形成有序排列的 **微晶區**（結晶度通常為10%-30%）。 - **軟段**：柔性長鏈、無規結構，呈無定形非結晶狀態。 2. **結晶性表現** - TPU的結晶屬于 **局部有序的微結晶**，而非完全結晶（如PE、PP的宏觀結晶），結晶度受硬段含量、分子鏈規整度及加工條件影響。 - 熔融后快速冷卻時，硬段來不及排列，結晶度低；緩慢冷卻或拉伸取向時，硬段有序聚集，結晶度升高。

 ### 二、TPU結晶性的關鍵特征 1. **熔點與玻璃化轉變溫度（Tg）** - **熔點（Tm）**：硬段微晶的熔融溫度，通常在 **180-220℃**（隨硬段比例增加而升高，如高硬度TPU可達200℃以上）。 - **軟段Tg**：聚醚型軟段Tg約 **-60℃**，聚酯型約 **-40℃**，均低于室溫，因此TPU常溫下軟段呈高彈態，硬段結晶區起物理交聯作用。 2. **性能與結晶度的關系** - **硬度與強度**：結晶度越高，硬段物理交聯點越多，硬度（邵A 80-邵D 60）和拉伸強度（20-60 MPa）越高（如注塑級TPU結晶度高于擠出級）。 - **透明性**：結晶度低時（如聚醚型TPU）透明性較好，結晶度高時（如聚酯型或高硬牌號）因光散射而半透明或不透明。 - **耐溫性**：結晶區提高耐低溫性能（低至-40℃），但長期高于Tm會導致結晶破壞，力學性能下降。

 ### 三、與典型結晶/非結晶材料的對比 | 特性 | 完全結晶材料（如PE） | 半結晶TPU | 

非結晶材料（如PS） | |---------------------|----------------------|-------------------------|--------------------------| | **分子排列** | 長程有序，宏觀晶體 | 硬段局部有序微結晶 | 完全無規排列 | | **熔點** | 明顯單一熔點（如130℃）| 寬熔點范圍（180-220℃） | 無熔點，只有玻璃化轉變（如100℃） | | **透明性** | 不透明（結晶散射光） | 半透明至透明（視結晶度）| 透明（無結晶散射） | | **加工收縮率** | 高（2%-3%） | 中等（0.5%-1.5%） | 低（0.2%-0.6%） | | **典型應用** | 薄膜、注塑件 | 鞋底、密封圈、線纜護套 | 光學器件、包裝材料 | 

### 四、影響TPU結晶度的因素 1. **化學結構** - **硬段類型**：MDI型TPU（硬段規整性高）比TDI型結晶度更高。 - **軟段類型**：聚酯型（極性強）比聚醚型結晶度高（如聚酯型TPU更易通過拉伸取向結晶）。 

 2. **加工條件** - **冷卻速度**：緩慢冷卻（如模溫50-80℃）促進硬段結晶，快速水冷（模溫＜30℃）抑制結晶。 - **取向作用**：擠出或吹膜時的拉伸取向會誘導硬段沿應力方向排列，提高結晶度。 - **后處理**：退火處理（在低于Tm的溫度下保溫）可促使硬段進一步結晶，提升尺寸穩定性。

 ### 五、總結：TPU的結晶性結論 TPU是 **半結晶熱塑性彈性體**，其結晶性源于硬段的局部有序排列（微晶區），而非整體宏觀結晶。核心特點： - **非完全結晶**：結晶度低（10%-30%），呈“微相分離”結構（硬段結晶區分散在軟段無定形相中）。 - **功能性結晶**：結晶區提供物理交聯點，賦予TPU高強度、高耐溫性和尺寸穩定性，而軟段保證彈性和低溫韌性。

 - **可調結晶度**：通過配方設計（硬段比例、類型）和加工工藝（冷卻速度、取向），可靈活調整結晶度以適配不同應用（如高透明TPU需低結晶度，高硬度耐磨TPU需高結晶度）。 因此，TPU的“半結晶”屬性是其兼具橡膠彈性與塑料加工性的關鍵，區別于完全結晶或非結晶材料，需結合具體牌號和工藝進一步優化性能。