TPU車衣基膜​全麵解析

TPU車衣基膜全麵解析

TPU隱形車衣是一種高性能環保薄膜，可以更好的保護原廠車漆，讓漆麵保持持久靚麗。TPU基膜的品質很大程度上決定了隱形車衣的優劣。本文將從TPU基膜的原理以及車衣膜常見問題等方麵展開討論。

 - TPU的應用領域 - 

TPU(Thermoplastic polyurethanes)名稱為熱塑性聚氨酯彈性體，是介於橡膠和塑料的一類高分子材料。最早由德國拜耳公司於1958年研製成功。美國Goodrich化學公司（現在更名為路博潤）在1958年首次登記了TPU商品牌號Estane。

TPU具有優良的物理力學性能，加熱可以塑化，冷卻可以固化定型。TPU既有橡膠材料的高彈性，又有工程塑料的高強度，具有高強度、高韌性、高彈性、高模量，以及耐化學腐蝕、耐磨、耐油、減震能力強等優異的綜合性能，被廣泛應用於鞋材、電纜、薄膜、管材、汽車、醫療等行業。

從TPU市場需求領域來看，目前，鞋材占比最大，接近整個TPU市場需求量的30%。其次是機械行業，約占28%左右，而管材、汽車、建築領域各占據10%左右

△TPU需求領域

  - TPU基膜在汽車領域的應用 -  

TPU薄膜是TPU材料的一種重要應用形式。TPU薄膜是在TPU顆粒料的基礎上，經壓延、流延、吹膜、塗覆等特殊工藝製成的薄膜。由於TPU薄膜具有高透濕、透氣性、耐寒、抗熱、耐磨、高張力、高拉力、高負載支撐力的特點，其應用非常廣泛，日常生活中的方方麵麵都可以發現TPU薄膜的身影，比如包裝材料、塑料帳篷、水囊氣囊、箱包複合布等，都會用到TPU薄膜。

目前，TPU薄膜應用在汽車領域，最受關注的非TPU隱形車衣莫屬。

從結構上來講，TPU隱形車衣主要由功能塗層、TPU基膜、膠層複合而成。其中，TPU基膜作為隱形車衣的靈魂，品質至關重要，在性能方麵的要求極高。

△TPU車衣膜構成

  - 深度解析車衣膜常見問題 -  

黃變和水解是目前PPF市場上出現最多的兩個問題，傷害到了終端消費者的利益。這說明TPU基膜在應用過程中還存在一些問題，從生產層麵來講，無論是基膜的選型還是基膜與塗布配合，都有一些混亂以及改進空間。

黃變問題

正常的TPU基膜使用一段時間後是不會發黃的，是肉眼不易察覺出色差。

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PVC基膜冒充TPU基膜

PVC是早期隱形車衣的常用材料。由於PVC基膜裏麵含有增塑劑和穩定劑，這些化學試劑耐候性如果不好，長時間的暴曬會自動分解變色，導致整個薄膜黃變，但因為它的材料成本很低，因此市麵上存在用PVC冒充TPU的車膜。終端消費者往往不會辨別，容易踩雷。

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使用了芳香族TPU

從成分上講，TPU是一種由二異氰酸酯、擴鏈劑、多元醇組成的多相嵌段共聚物。

TPU根據二異氰酸酯的種類不同，主要分為耐黃性弱的芳香族TPU，和耐黃性強的脂肪族TPU。

從結構上說，因為芳香族TPU兩個苯環間，有一個容易氧化的亞甲橋，在加工和使用過程中，會生成類醌結構，而醌這種化合物是棕色的，所以受到熱氧化作用和紫外線照射容易發黃。所以如果是采用芳香族TPU，即便是添加了抗UV劑，長期的光線照射也會導致脫色黃變。

而脂肪族TPU不含苯環，所以結構更穩定，不容易受到紫外線的影響。所以國際主流品牌的車衣都使用脂肪族TPU作為車衣基材，以達到耐用、抗汙、抗黃變的目的。

脂肪族TPU成本比芳香族TPU高，這也是市麵上TPU材質的隱形車衣價格差別比較大的原因之一。

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脂肪族TPU型號不對

是不是隻要使用脂肪族TPU，就可以避坑？實際操作中要仔細分析。TPU在合成過程中存在一些低分子量雜質和穩定劑，如果控製不好這些微量物質，也會引起TPU基膜的黃變。

另外，選用的脂肪族TPU基膜型號不對還會導致膜開裂，後麵我們會具體分析。

所以，TPU基膜在車衣上的選用一定要非常小心，經過長久實測後才能夠上車使用，否則後果很難控製。

水解問題

隱形車衣保護膜的作用是能完全隔絕酸雨、沙石、鳥糞、紫外線等對漆麵的持續損傷；同時它的高耐磨性能抵禦輕度的劃傷、碰擦與持久磨損；與打蠟、封釉、鍍晶等相比優勢是對車漆的保護更周全，一次施工，終身受益。但是為什麼一些車衣使用了脂肪族的TPU作為基膜，仍然開裂呢？

前麵提到，除二異氰酸酯外，TPU另外一個重要組成成分是多元醇。根據多元醇種類的不同，TPU可以分為聚酯型、聚醚型、聚己內酯型和聚碳酸酯型。

►聚酯型◄

合成過程：RCO-OH+H-OR′ ↔ RCOOR′+H2O

水解：RCOOR′+H2O → RCO-OH+H-OR′ 

聚酯型TPU材料易發生水解。由聚酯的合成過程方程式可以看出，酸和醇發生縮水反應生成酯，聚酯由此而來。但這個反應是可逆的，聚酯在酸或堿的作用下會發生水解（第二個方程式），從而導致聚酯型TPU降解，降解到一定程度很容易斷裂，如下圖的兩個樣條。

►聚醚型◄

R-CH2-O-R' → R-CO-OH+R'-CO-H

聚醚型TPU不易水解，但是它會發生熱氧降解。張慧娟等人在《熱塑性聚氨酯光熱老化及抗老化的研究進展》這篇文章裏提到，當分子鏈軟段結構為聚醚型鏈段時，因醚鍵內聚能較低，在熱氧條件下分子鏈容易發生斷裂，導致降解。而隱形車衣的工作環境比較極端，既有高溫高濕酸雨考驗，同時還有日照紫外線炙烤，在這種複雜環境下，容易熱氧降解的聚醚型TPU也扛不住。

►聚己內酯型◄

介於聚酯和聚醚之間，綜合性能較好

耐候性

為了進一步比較聚酯型，聚醚型，聚己內酯型TPU的耐候性能（這裏比較的三種TPU都是脂肪族TPU），下圖列出了使用模擬日照的超級氙燈加速老化後的拉伸數據，圖中柱狀越高，說明材料的耐候性能越好。

從圖中可以發現：

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聚己內酯型TPU經過多日的輻照後仍能保持一定的物性，說明它的耐候性最為理想。

2

聚酯型TPU耐輻照的能力比較差，最後殘留物性比較低。

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耐輻照表現最差的是聚醚型脂肪族TPU，樣條已經開裂，不能繼續測試

因此，隱形車衣一定要選擇聚己內酯型脂肪族TPU基膜。

聚己內酯型TPU物性比較

那麼是不是所有的聚己內酯型的脂肪族TPU都適合做隱形車衣的基膜呢？答案是否定的。

不同廠家不同型號的聚己內酯型脂肪族存在一定區別，實力不夠的工廠生產的TPU粒子製成基膜再到隱形車衣，仍然有黃變和開裂的風險。

下圖比較了不同廠家紫外老化的結果，從中可以發現，使用路博潤車衣料製作的薄膜經受住了輻照考驗，樣品A和樣品B都發生了一定脆性變化，樣品A產生氣孔，而樣品B則發生開裂。這說明如果不進行聚己內酯TPU的耐候比較測試，識別出車衣的專用牌號，仍然會有較大使用風險。

△聚己內酯型TPU物性比較

另外，凱陽采用路博潤Estane®TPU製成的SMM301基膜已被證明在抗撕裂強度、抗霧霾和耐黃變方麵都優於其他材料

與其他TPU產品相比，路博潤的ESTANE® TPU在PPF領域擁有超過30年的應用經驗，憑借其一貫的可靠性贏得了廣泛的聲譽，並成為行業首選的TPU材料。

  - TPU基膜的生產工藝及創新應用 -  

上遊優質的TPU顆粒料是基礎，而下遊TPU基膜的生產，在PPF產業鏈中也是極其重要的一環。

受技術水平等影響，國內市場上優質TPU基膜難尋，凱陽新材作為國產TPU基膜開拓者，出產的TPU基膜在品質和口碑上得到了廣大客戶的認可與支持。

TPU基膜通常采用流延法生產，所謂流延法，是通過擠出機把粒子融化後利用模具流延成片或者膜的一種工藝。由於TPU較難均勻塑化且薄膜具有彈性，所以對工藝控製精度要求非常高。尤其是脂肪族TPU，具有粘度高的特性，所以在流延過程中容易出現老膠和積渣等問題，會對薄膜質量造成巨大負麵影響。凱陽通過自主研發與技術創新，設計出全新的薄膜生產線，在TPU基膜生產中，上述問題已得到完美解決。