TPU作為新型環(huán)保材料，處于產(chǎn)業(yè)成長期
TPU(熱塑性聚氨酯彈性體)是一種有機高分子合成材料，是軟鏈段(長鏈的低聚二醇)及硬鏈段(二異氰酸酯及擴(kuò)鏈劑)所組成的含大量-NHCOO-基團(tuán)的線型嵌段聚合物。分子結(jié)構(gòu)中的軟硬段存在著極性的相溶性，通過對不同軟段和硬段的組合，可以形成不同功能用途的聚合物。TPU有很多分類方式，具體可見表1，其中普遍常見的劃分是分為聚酯型和聚醚型。
來源：天天化工網(wǎng)
TPU主要生產(chǎn)工藝包括有雙螺桿法、傳送帶法、間歇法等，其中目前國內(nèi)外多采用雙螺桿連續(xù)生產(chǎn)工藝，因為該工藝操作簡單、工藝先進(jìn)、反應(yīng)速度快、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品穩(wěn)定性好，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
表2 TPU主要生產(chǎn)工藝對比
來源：《中國聚氯酯工業(yè)協(xié)會彈性體專業(yè)委員會2005年年會論文集》，華安證券研究所
TPU產(chǎn)能產(chǎn)量快速增長，下游消費穩(wěn)步擴(kuò)張：從供應(yīng)端看，2016-2020年中國TPU產(chǎn)能從64.1萬噸增長至99.5萬噸，年均復(fù)合增長率為11.6%;2016-2020年中國TPU產(chǎn)量從34.7萬噸增長至60.1萬噸，年均復(fù)合增長率為14.8%。近五年來中國TPU產(chǎn)能快速擴(kuò)張，開工率也呈現(xiàn)上升的趨勢，由此可見TPU行業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)生命周期的成長期，發(fā)展前景廣闊。從需求端看，TPU因其優(yōu)異的性能，應(yīng)用領(lǐng)域從鞋類行業(yè)、合成革等低端市場不斷拓展到醫(yī)藥、航空、環(huán)保等高端市場，且在各個細(xì)分市場中逐步取代傳統(tǒng)材料成為主流選擇，下游需求量穩(wěn)步增長，2016-2020年年均復(fù)合增長率為11.7%。
圖1 2016-2020年中國TPU產(chǎn)能、產(chǎn)量和開工率情況
圖2 2016-2020年中國TPU消費量 數(shù)據(jù)來源：天天化工網(wǎng)
數(shù)據(jù)來源：天天化工網(wǎng)
TPU性能優(yōu)異，在醫(yī)用領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊
TPU作為新型環(huán)保材料，是傳統(tǒng)醫(yī)用材料(PVC、EVA、TPE和硅橡膠)最佳的替代材料。從材料質(zhì)量角度來看，TPU的強度明顯高于PVC和其他替代材料，能夠制成抗內(nèi)壓強度更高的薄壁導(dǎo)管和醫(yī)療袋。使用TPU制作的醫(yī)療器械結(jié)構(gòu)不僅更耐用，用料更少，而且制成的醫(yī)療器械在頻繁使用的醫(yī)院環(huán)境中損壞的可能性也更低。而TPU在人體內(nèi)使用時會變軟，這種插入人體前具有足夠硬度，而進(jìn)入人體后變得柔韌的特性可確?；颊吒杏X舒適。
與PVC相比，TPU不需要通過增塑劑來獲得柔韌性，因此不存在鄰苯二甲酸酯從醫(yī)療器械遷移到藥液或人體的風(fēng)險;與EVA相比，TPU具有更好的透明度與美觀程度;與TPE相比，TPU更加耐彎折、易于粘結(jié)、更易于與其他材料共擠、生物穩(wěn)定性及兼容性更好;與硅橡膠相比，TPU具有更加優(yōu)異的機械性能與加工性能，同樣強度壁厚可以更薄，減少病患痛苦。
總體來說，TPU具有更加優(yōu)良的生物相容性和穩(wěn)定性、優(yōu)異的抗血栓性能、設(shè)計自由度大、機械強度好、加工成型容易、粘附性好、抗摩擦、抗彎性能優(yōu)良，且TPU材料不含增塑劑，因此不存在鄰苯二甲酸酯從醫(yī)療器械遷移到藥液或人體的風(fēng)險。TPU在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的用途多種多樣，主要產(chǎn)品有人工心臟輔助裝置、醫(yī)用血管、醫(yī)用薄膜、醫(yī)療聚氨酯繃帶、人造皮等。醫(yī)用TPU靈活性、耐磨性、相容性高，不變形，無過敏反應(yīng)，具有良好的血液相容性，并且不影響血液成分。
人工心臟輔助裝置：人工心臟輔助裝置因其作用位置關(guān)鍵，所以對其性能和制作材料有著非常嚴(yán)苛的要求，比如不損傷血細(xì)胞成分，不產(chǎn)生毒素和過敏反應(yīng)，不會引起有害的免疫反應(yīng)，不釋放電解質(zhì)，沒有損害鄰近組織。而TPU比起天然橡膠、硅膠具有很多性能優(yōu)勢，如血液相容性和耐久性。
醫(yī)用導(dǎo)管：TPU具有機械穩(wěn)定性、生物相容性和彈性，也常被用作制備醫(yī)療導(dǎo)管類用具，如輸液管、人造導(dǎo)管等。光學(xué)纖維胃鏡的重要組成部分胃鏡軟管有很高的性能要求，足夠的彈性和柔韌性且無毒副作用，導(dǎo)管直徑大小一致，沒有彎曲和變形，導(dǎo)管的表面需要光滑，而TPU制作的胃鏡管正好符合上述要求。TPU在人體內(nèi)使用時會變軟，這種插入人體前具有足夠硬度，而進(jìn)入人體后變得柔韌的特性可確?；颊吒杏X舒適。TPU氣管插管輕巧靈活，便于臨床使用，患者活動自如舒適，可防止輻射對人體的傷害，有利于治療和診斷，可取代金屬氣管插管，是世界上較先進(jìn)的醫(yī)療器械之一。
醫(yī)用薄膜：傳統(tǒng)的PE、PVC薄膜具有防水、防液體滲液的優(yōu)點。它們在傷口敷料和外科手術(shù)等醫(yī)療保護(hù)中非常流行，但是它存在不能及時排出人體新陳代謝產(chǎn)生的汗液的缺陷，導(dǎo)致熱、冷、濕等不適感。因此，迫切需要一種新型的醫(yī)用薄膜來替代這類產(chǎn)品。在聚氨酯彈性體薄膜表面進(jìn)行壓敏粘合劑的噴涂可以制作聚氨酯彈性體醫(yī)用薄膜，與傳統(tǒng)的PE和PVC醫(yī)用薄膜相比，TPU醫(yī)用薄膜具有輕柔、皮膚親和性好、彈性高、透濕性強、100%防水等特點，可有效防止手術(shù)時薄膜脫落。TPU醫(yī)用薄膜還可以抑制各種病菌在手術(shù)過程中轉(zhuǎn)移，如骨科手術(shù)、心臟瓣膜置換、靜脈留置針、腹部、胸腔插管，治療脊髓液分流手術(shù)等，可明顯降低感染率。還有一種防水抗菌醫(yī)用聚氨酯彈性體，制成的醫(yī)用防護(hù)手套具有良好的力學(xué)性能、防水性和透氣性，能夠抵抗革蘭氏陽性和陰性細(xì)菌的侵襲。
醫(yī)療聚氨酯繃帶：通常骨折治療會采用石膏繃帶固定，但石膏繃帶密度大、負(fù)重高、不透氣、不透X射線、固化時間長以及易斷裂，給治療帶來諸多不便。而醫(yī)療聚氨酯繃帶最大的優(yōu)點就是塑形好、易于操作、透X射線等，可用于對殘肢的塑形、定型、取型及矯形器的輔助用具等方面。國外90%骨折病人都選用醫(yī)療聚氨酯繃帶固定，而我國使用醫(yī)療聚氨酯繃帶固定的骨折病人還不到十分之一，因此醫(yī)療聚氨酯繃帶是未來增長潛力巨大的一種骨科耗材。
醫(yī)用人造皮：人造皮可以由TPU泡沫進(jìn)行制作，因其性能具有優(yōu)良的透氣性，還可以加速表皮的生長，避免傷害部位的水分還有無機鹽的流逝，還可以避免細(xì)菌感染。天然乳膠常被用來制作醫(yī)用手套，但某些使用者可能會對乳膠產(chǎn)生過敏反應(yīng)。而TPU可以通過調(diào)整分子結(jié)構(gòu)制成醫(yī)用手套，因此TPU作為醫(yī)用手套的新原料，可以代替原來使用天然乳膠制成的醫(yī)用手套。TPU醫(yī)用手套具有很多優(yōu)勢，如不容易老化，也不易產(chǎn)生過敏反應(yīng)，更加貼近皮膚。
