TPU技术配方壁垒高，下游应用领域广阔，2021年国内市场鞋材领域占比39%

TPU具有软段和硬段两部分，根据结构特性可分为聚醚型、聚酯型和聚烯烃类。TPU是一种由软段聚合物二元醇和硬段二异氰酸酯以及小分子扩链剂通过嵌段共聚而成的线型聚合物。1958年，TPU最早由德国拜耳公司研制成功。随后，德国巴斯夫、美国诺誉、陶氏化学等化工企业也相继研制成功。中国大陆从20世纪80年代开始接触TPU生产技术，但一直未实现研发与工艺上的突破。90年代以后，随着市场对TPU材料的需求增长，在欧、美、台资企业进入大陆后，国内逐渐开始进行TPU的研发以及生产。TPU软段是柔性链段，主要影响TPU材料的弹性和耐低温性能；硬段是刚性链段，主要影响TPU的硬度、耐热性能、机械性能等，软段和硬段交替排列，赋予TPU优良的性能。对于TPU而言，硬段含量一般为15%-55％，保证TPU既具有弹性，又具有强度。

TPU根据软段类型可以分为聚酯型TPU、聚醚型TPU、聚烯烃型TPU。聚酯型TPU酯基的内聚能有12.1KJ/mol，链段分子间作用力大，抗拉强度高，但柔顺性较差。聚醚型内聚能有4.2KJ/mol，极性小，因此合成出来的TPU链段柔软，断裂伸长率高，低温柔韧性好，但拉伸强度低，硬度小。聚己内酯兼具了聚醚和聚酯的综合性能，在保证优异的抗撕裂强度同时具有较好的柔顺性。TPU根据硬段类型可以分为芳香族TPU、脂肪族TPU。芳香族型含有苯环，合成的TPU刚性大，强度高，耐热性好，但耐低温性能差，易黄变。脂肪族TPU不含苯环，软硬段分离程度高，具有更加优异的柔韧性和耐低温性能。

不同TPU结构及特性

资料来源：CNKI

TPU通常采用连续合成法，原料混合、反应以及熔融TPU造粒等工序形成一条流水作业线连续进行。TPU需要满足柔韧性和强度的双重指标，而柔韧性和强度指标往往是相反的，因此对原料分子结构设计以及配方选择匹配性要求较高。其中原料配方是TPU的技术核心，聚酯二元醇中二元酸和二元醇的种类以及比例等都对TPU性能产生影响，TPU中异氰酸酯种类、以及与多元醇的匹配以及助剂的选择等也会对TPU性能产生影响。工艺环节，双螺杆连续反应挤出对原料的精确控制混合需要高精确度的双螺旋挤出设备及技术。此外，共混改性TPU是后续发展的重点领域，相对传统TPU，共混TPU对混合、挤出的工艺要求更高。美瑞新材公司是国内首家通过自主创新，将关键设备和部件实现国产化的企业，极大地提高了国内TPU生产的装备水平，减少了对进口设备的依赖，引领了整个行业技术的发展。

TPU工艺流程

资料来源：公开资料

TPU合成工艺过程及技术要求

资料来源：公开资料

中国TPU以鞋材、管材、胶粘剂和薄膜为主。目前TPU下游应用主要集中在鞋材、胶粘剂、管道、薄膜、PU合成革、电线电缆等领域。2021年，中国TPU市场中鞋材领域占比39%，胶粘剂领域占比15%，管材领域占比14%，薄膜领域占比9%，PU合成革领域占比7%，熔纺氨纶领域占比4%，电线电缆领域占比3%，其他应用占比9%。TPU作为新型聚氨酯弹性体材料，具有环保、高弹性、轻量化等优势，传统橡塑材料逐渐被取代，TPU应用领域和市场规模也逐渐增多。除此之外，TPU优异的柔软度、耐候性和生物相容性，在高端鞋材、隐形车衣、医用材料等领域发展较快。

TPU下游应用结构

资料来源：百川

根据 TPU 结构单元的特性，聚醚型具有优异的柔软性，在管材、薄膜、智能穿戴腕带等领域应用较多，而聚酯型具有优异的拉伸强度，主要用于手机护壳、薄膜、鞋材以及电子器械中，发泡型具有优异的回弹性和轻量化的特点，在高端鞋材领域景气度较高。对应不同的产品结构，TPU 以其丰富的产品组合、优异的物化性能及安全无毒、可降解的环保性能被广泛应用于电子注塑、管材、薄膜、改性包胶、工业传动、胶黏剂、鞋材等下游领域，覆盖个人消费品、工业、建筑及军工等终端市场。