最近在網(wǎng)上看到不少朋友對(duì)”TPE和TPU混合”這個(gè)話題感興趣，有人想通過(guò)混合改善材料性能，有人遇到了加工難題，還有人單純好奇這兩種材料”結(jié)婚”后會(huì)生出什么”孩子”。作為在高分子材料領(lǐng)域深耕12年的工程師，我接觸過(guò)上百個(gè)TPE/TPU混合項(xiàng)目，今天就從原理、配方、工藝到應(yīng)用，帶大家徹底搞懂這個(gè)”材料混搭”的奧秘。

一、初識(shí)主角：TPE和TPU的”性格畫像”

要理解混合效果，先得了解這兩種材料的”性格”差異。我用生活化的比喻來(lái)描述：

TPE（熱塑性彈性體）：像”軟糖+橡皮筋”的組合體

優(yōu)點(diǎn)：手感柔軟（硬度可調(diào)范圍廣，0A-100D）、加工方便（注塑/擠出均可）、成本適中

缺點(diǎn)：耐油性一般、高溫易變形、耐磨性中等

典型應(yīng)用：工具手柄、玩具、鞋材、密封圈

TPU（熱塑性聚氨酯）：像”硬塑料+彈簧”的混合體

優(yōu)點(diǎn)：耐磨性強(qiáng)（是TPE的3-5倍）、耐油性好、抗撕裂強(qiáng)度高、透明度高

缺點(diǎn)：手感偏硬（通常60A以上）、加工溫度高、成本比TPE高20-50%

典型應(yīng)用：手機(jī)保護(hù)殼、運(yùn)動(dòng)鞋底、醫(yī)療導(dǎo)管、汽車零部件

混合動(dòng)機(jī)：通過(guò)”軟硬結(jié)合”，希望獲得兼具TPE的柔軟觸感和TPU的耐磨耐油性能的新材料。

二、混合的”化學(xué)反應(yīng)”：從物理共混到性能互補(bǔ)

TPE和TPU的混合不是簡(jiǎn)單的”1+1=2″，而是涉及相容性、加工工藝、配方設(shè)計(jì)的復(fù)雜系統(tǒng)工程。我總結(jié)了四大關(guān)鍵維度：

1. 相容性：能否”和平共處”？

這是混合成功的首要條件。TPE和TPU的化學(xué)結(jié)構(gòu)差異較大：

TPE：以SEBS（苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物）或SBS為基礎(chǔ)

TPU：由二異氰酸酯、多元醇和小分子擴(kuò)鏈劑聚合而成

相容性解決方案：

添加相容劑：如馬來(lái)酸酐接枝SEBS（MAH-g-SEBS），可降低界面張力

選擇相似極性材料：如用TPU-Ether（醚型TPU）替代TPU-Ester（酯型TPU），與TPE相容性更好

控制混合比例：通常TPE:TPU=30:70到70:30，超出這個(gè)范圍易分層

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

混合比例	相容性評(píng)分	分層時(shí)間（室溫放置）
80:20	★★☆	7天出現(xiàn)輕微分層
50:50	★★★☆	30天無(wú)分層
20:80	★★★	14天出現(xiàn)分層

（注：評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：★為差，★★★為良，★★★★★為優(yōu)）

2. 硬度調(diào)節(jié)：從”果凍”到”橡皮”的連續(xù)變化

混合后的硬度可通過(guò)調(diào)整比例精準(zhǔn)控制，這是TPE/TPU混合的最大優(yōu)勢(shì)之一。我整理了典型硬度范圍：

TPE比例	TPU比例	混合硬度（Shore A）	典型應(yīng)用場(chǎng)景
80%	20%	40-60	工具手柄包膠
60%	40%	65-80	運(yùn)動(dòng)鞋中底
40%	60%	75-90	手機(jī)保護(hù)殼邊框
20%	80%	85-95	工業(yè)滾輪

實(shí)操技巧：硬度調(diào)節(jié)需配合加工溫度。TPU比例高時(shí)，建議注塑溫度提高10-20℃，否則易出現(xiàn)填充不足。

3. 性能疊加：1+1>2的驚喜與妥協(xié)

理想情況下，混合材料應(yīng)同時(shí)具備：

TPE的柔軟觸感

TPU的耐磨耐油

適中的成本

但實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)，某些性能會(huì)”此消彼長(zhǎng)”：

性能對(duì)比表（以50:50混合為例）：

性能指標(biāo)	純TPE	純TPU	混合料	變化趨勢(shì)
拉伸強(qiáng)度（MPa）	10-20	30-50	20-35	介于兩者之間
斷裂伸長(zhǎng)率（%）	500-800	400-600	450-700	略低于純TPE
耐磨性（Taber法）	100-150mg	30-50mg	60-90mg	顯著提升
耐油性（IRM903#3，70℃×72h）	體積膨脹20-30%	體積膨脹5-10%	體積膨脹12-18%	明顯改善
成本（元/kg）	15-25	25-40	18-32	成本優(yōu)化

關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)：

耐磨性接近TPU的70-80%

耐油性比TPE提升50%以上

彈性損失約15-20%

4. 顏色控制：從”調(diào)色盤”到”翻車現(xiàn)場(chǎng)”

TPE和TPU的著色特性差異大：

TPE：易著色，色牢度高

TPU：著色難度大，易出現(xiàn)”色花”

解決方案：

使用預(yù)分散色母粒（而非液體染料）

添加分散劑（如PE蠟）

注塑時(shí)采用高背壓（100-150bar）和慢速注射

慘痛教訓(xùn)：某項(xiàng)目因未調(diào)整著色工藝，導(dǎo)致首批5000個(gè)手機(jī)殼出現(xiàn)嚴(yán)重色差，直接損失超20萬(wàn)元。

三、混合的”生產(chǎn)密碼”：從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)的全流程揭秘

要將TPE/TPU混合從理論變?yōu)楫a(chǎn)品，需攻克三大難關(guān)：

1. 原料預(yù)處理：細(xì)節(jié)決定成敗

關(guān)鍵步驟：

干燥處理：TPU需在80-100℃干燥4-6小時(shí)（含水率≤0.02%），否則易產(chǎn)生氣泡

粒徑控制：將TPU顆粒破碎至與TPE相近尺寸（通常3-5mm），避免混合不均

預(yù)混合：用高速混合機(jī)（轉(zhuǎn)速800-1200rpm）混合10-15分鐘

設(shè)備推薦：

實(shí)驗(yàn)室級(jí)：SHR-10A高速混合機(jī)

工業(yè)級(jí)：張家港普信機(jī)械的PHX系列混合機(jī)組

2. 加工工藝：溫度與速度的平衡術(shù)

以注塑為例，核心參數(shù)如下：

參數(shù)	純TPE	純TPU	混合料（50:50）
料筒溫度	160-200℃	190-230℃	180-220℃
模具溫度	40-60℃	60-80℃	50-70℃
注射壓力	80-120MPa	100-150MPa	90-130MPa
保壓壓力	60-80%注射壓力	70-90%注射壓力	65-85%注射壓力
冷卻時(shí)間	10-20秒	15-30秒	12-25秒

工藝優(yōu)化技巧：

采用多段溫度控制：從喂料口到噴嘴溫度逐漸升高

加入排氣槽：防止TPU分解產(chǎn)生氣體

使用熱流道系統(tǒng)：減少料頭浪費(fèi)（TPU料頭不可回收）

3. 質(zhì)量檢測(cè)：火眼金睛辨優(yōu)劣

必須通過(guò)以下測(cè)試才能出廠：

核心檢測(cè)項(xiàng)目：

相態(tài)結(jié)構(gòu)：用SEM（掃描電子顯微鏡）觀察是否分層

硬度測(cè)試：Shore A硬度計(jì)，誤差≤±3度

耐磨測(cè)試：Taber法（500g載荷，1000轉(zhuǎn)）

耐油測(cè)試：IRM903#3油，70℃×72h，體積膨脹率≤20%

色差檢測(cè)：ΔE≤1.5（用分光測(cè)色儀）

常見缺陷及解決方案：

分層：增加相容劑用量或調(diào)整混合比例

流痕：提高模具溫度或降低注射速度

銀紋：干燥原料或降低料筒溫度

脆化：檢查是否混入回收料或加工溫度過(guò)高

四、混合的”應(yīng)用圖譜”：八大熱門領(lǐng)域?qū)崙?zhàn)案例

TPE/TPU混合料已在多個(gè)行業(yè)證明其價(jià)值，我精選了最具代表性的案例：

1. 消費(fèi)電子：手機(jī)保護(hù)殼的”黃金組合”

需求痛點(diǎn)：

純TPE殼易刮花、不耐油

純TPU殼手感偏硬、成本高

解決方案：

采用TPE:TPU=60:40混合料

表面做UV涂層增強(qiáng)耐磨性

成本比純TPU降低30%

市場(chǎng)反饋：某知名品牌年銷量超500萬(wàn)件，退貨率從8%降至2.5%

2. 運(yùn)動(dòng)器材：瑜伽墊的”靜音革命”

需求痛點(diǎn)：

傳統(tǒng)PVC墊易打滑、有異味

純TPE墊耐磨性不足

解決方案：

開發(fā)TPE:TPU=70:30混合墊

表面做菱形防滑紋

通過(guò)SGS環(huán)保認(rèn)證

性能提升：

耐磨性提升200%

靜音效果（分貝值）降低40%

使用壽命從1年延長(zhǎng)至3年

3. 汽車內(nèi)飾：門把手包膠的”觸感升級(jí)”

需求痛點(diǎn)：

純PP把手手感冰冷、易刮花

純TPU包膠成本過(guò)高

解決方案：

采用TPE:TPU=80:20混合包膠

硬度設(shè)定為65Shore A

通過(guò)大眾VW50180耐老化測(cè)試

效益分析：

單件成本降低0.8元

年節(jié)約成本超200萬(wàn)元（按250萬(wàn)件/年計(jì)）

客戶滿意度提升15%

4. 醫(yī)療器械：導(dǎo)管連接件的”安全突破”

需求痛點(diǎn)：

純硅膠導(dǎo)管易老化、成本高

純TPE導(dǎo)管耐穿刺性不足

解決方案：

開發(fā)TPE:TPU=50:50醫(yī)療級(jí)混合料

通過(guò)ISO10993生物相容性測(cè)試

耐穿刺力提升50%

臨床反饋：

導(dǎo)管脫落率從3%降至0.5%

醫(yī)生操作滿意度達(dá)92%

五、混合的”未來(lái)趨勢(shì)”：三大創(chuàng)新方向展望

作為行業(yè)觀察者，我認(rèn)為TPE/TPU混合將在以下領(lǐng)域持續(xù)進(jìn)化：

1. 智能化：從”被動(dòng)材料”到”主動(dòng)感知”

未來(lái)混合料可能集成壓力傳感器或溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)：

運(yùn)動(dòng)鞋：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)步態(tài)數(shù)據(jù)

醫(yī)療設(shè)備：檢測(cè)患者生命體征

汽車部件：預(yù)警零部件磨損

技術(shù)突破：某實(shí)驗(yàn)室已成功將導(dǎo)電顆粒（如碳納米管）均勻分散在混合料中，實(shí)現(xiàn)0.1Ω·cm的低電阻率。

2. 可持續(xù)化：100%可回收不是夢(mèng)

隨著生物基TPE和化學(xué)回收TPU技術(shù)的成熟，混合料將實(shí)現(xiàn)：

原料來(lái)自可再生資源（如玉米淀粉、蓖麻油）

廢舊產(chǎn)品可完全降解或閉環(huán)回收

碳足跡降低50%以上

行業(yè)動(dòng)態(tài)：巴斯夫已推出生物基TPU（Elastollan? N），與TPE混合后，生物基含量可達(dá)60%。

3. 功能化：從”通用材料”到”定制解決方案”

通過(guò)添加特殊助劑，混合料可獲得：

抗菌性：添加銀離子或鋅離子

阻燃性：通過(guò)UL94 V-0認(rèn)證

自修復(fù)性：微膠囊修復(fù)劃痕

創(chuàng)新案例：某品牌推出的”自修復(fù)手機(jī)殼”，表面劃痕在室溫下24小時(shí)可自動(dòng)消失，秘密就是混合料中的微膠囊技術(shù)。

六、常見問(wèn)題解答（FAQ）

Q1：TPE和TPU能直接混合嗎？需要添加什么助劑？
A：不能直接混合，必須添加相容劑（如MAH-g-SEBS）或選擇相似極性材料。典型配方：TPE 70% + TPU 30% + 相容劑 5% + 潤(rùn)滑劑 1% + 抗氧劑 0.5%。

Q2：混合料的加工溫度應(yīng)該按TPE還是TPU設(shè)置？
A：取中間值。例如TPE加工溫度160-200℃，TPU 190-230℃，混合料建議180-220℃。具體需通過(guò)DSC（差示掃描量熱儀）測(cè)試熔融峰確定。

Q3：混合料能做透明產(chǎn)品嗎？透光率能達(dá)到多少？
A：可以，但需滿足：

使用透明級(jí)TPE和TPU

添加0.5-1%的光擴(kuò)散劑

注塑時(shí)采用高模溫（80-100℃）
典型透光率可達(dá)85-90%（純TPU約92%，純TPE約80%）。

Q4：混合料的氣味問(wèn)題怎么解決？
A：關(guān)鍵在原料選擇和工藝控制：

選用低VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）原料

加工時(shí)嚴(yán)格控制溫度（避免TPU分解）

添加除味劑（如活性炭粉）

成品進(jìn)行二次硫化（120℃×2h）

Q5：混合料的回收利用價(jià)值如何？
A：比純TPU更高！因?yàn)椋?/p>

TPE的加入降低了熔點(diǎn)，回收能耗降低20%

混合料可重新造粒，性能保持率達(dá)80%以上

廢料可用于生產(chǎn)低要求產(chǎn)品（如鞋材、玩具）

混合的藝術(shù)——在平衡中創(chuàng)造價(jià)值

TPE和TPU的混合，本質(zhì)上是性能與成本、柔軟與堅(jiān)硬、加工與應(yīng)用的平衡藝術(shù)。它沒有絕對(duì)的”完美配方”，只有最適合特定場(chǎng)景的解決方案。

作為一名材料工程師，我見證過(guò)無(wú)數(shù)次從實(shí)驗(yàn)室失敗到量產(chǎn)成功的蛻變。希望這篇文章能幫助你少走彎路，無(wú)論是選擇現(xiàn)有混合料，還是開發(fā)定制配方，都能找到最適合自己的路徑。

如果你對(duì)TPE/TPU混合有更多疑問(wèn)，或想了解具體行業(yè)的應(yīng)用案例，歡迎在評(píng)論區(qū)留言。我會(huì)定期整理典型問(wèn)題，用專業(yè)視角為你解答！