TPU作为新型环保材料，处于产业成长期
TPU(热塑性聚氨酯弹性体)是一种有机高分子合成材料，是软链段(长链的低聚二醇)及硬链段(二异氰酸酯及扩链剂)所组成的含大量-NHCOO-基团的线型嵌段聚合物。分子结构中的软硬段存在着极性的相溶性，通过对不同软段和硬段的组合，可以形成不同功能用途的聚合物。TPU有很多分类方式，具体可见表1，其中普遍常见的划分是分为聚酯型和聚醚型。
来源：天天化工网
TPU主要生产工艺包括有双螺杆法、传送带法、间歇法等，其中目前国内外多采用双螺杆连续生产工艺，因为该工艺操作简单、工艺先进、反应速度快、生产效率高、产品稳定性好，适合大规模生产。
表2 TPU主要生产工艺对比
来源：《中国聚氯酯工业协会弹性体专业委员会2005年年会论文集》，华安证券研究所
TPU产能产量快速增长，下游消费稳步扩张：从供应端看，2016-2020年中国TPU产能从64.1万吨增长至99.5万吨，年均复合增长率为11.6%;2016-2020年中国TPU产量从34.7万吨增长至60.1万吨，年均复合增长率为14.8%。近五年来中国TPU产能快速扩张，开工率也呈现上升的趋势，由此可见TPU行业正处于产业生命周期的成长期，发展前景广阔。从需求端看，TPU因其优异的性能，应用领域从鞋类行业、合成革等低端市场不断拓展到医药、航空、环保等高端市场，且在各个细分市场中逐步取代传统材料成为主流选择，下游需求量稳步增长，2016-2020年年均复合增长率为11.7%。
图1 2016-2020年中国TPU产能、产量和开工率情况
图2 2016-2020年中国TPU消费量 数据来源：天天化工网
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TPU性能优异，在医用领域应用前景广阔
TPU作为新型环保材料，是传统医用材料(PVC、EVA、TPE和硅橡胶)最佳的替代材料。从材料质量角度来看，TPU的强度明显高于PVC和其他替代材料，能够制成抗内压强度更高的薄壁导管和医疗袋。使用TPU制作的医疗器械结构不仅更耐用，用料更少，而且制成的医疗器械在频繁使用的医院环境中损坏的可能性也更低。而TPU在人体内使用时会变软，这种插入人体前具有足够硬度，而进入人体后变得柔韧的特性可确保患者感觉舒适。
与PVC相比，TPU不需要通过增塑剂来获得柔韧性，因此不存在邻苯二甲酸酯从医疗器械迁移到药液或人体的风险;与EVA相比，TPU具有更好的透明度与美观程度;与TPE相比，TPU更加耐弯折、易于粘结、更易于与其他材料共挤、生物稳定性及兼容性更好;与硅橡胶相比，TPU具有更加优异的机械性能与加工性能，同样强度壁厚可以更薄，减少病患痛苦。
总体来说，TPU具有更加优良的生物相容性和稳定性、优异的抗血栓性能、设计自由度大、机械强度好、加工成型容易、粘附性好、抗摩擦、抗弯性能优良，且TPU材料不含增塑剂，因此不存在邻苯二甲酸酯从医疗器械迁移到药液或人体的风险。TPU在医学领域的用途多种多样，主要产品有人工心脏辅助装置、医用血管、医用薄膜、医疗聚氨酯绷带、人造皮等。医用TPU灵活性、耐磨性、相容性高，不变形，无过敏反应，具有良好的血液相容性，并且不影响血液成分。
人工心脏辅助装置：人工心脏辅助装置因其作用位置关键，所以对其性能和制作材料有着非常严苛的要求，比如不损伤血细胞成分，不产生毒素和过敏反应，不会引起有害的免疫反应，不释放电解质，没有损害邻近组织。而TPU比起天然橡胶、硅胶具有很多性能优势，如血液相容性和耐久性。
医用导管：TPU具有机械稳定性、生物相容性和弹性，也常被用作制备医疗导管类用具，如输液管、人造导管等。光学纤维胃镜的重要组成部分胃镜软管有很高的性能要求，足够的弹性和柔韧性且无毒副作用，导管直径大小一致，没有弯曲和变形，导管的表面需要光滑，而TPU制作的胃镜管正好符合上述要求。TPU在人体内使用时会变软，这种插入人体前具有足够硬度，而进入人体后变得柔韧的特性可确保患者感觉舒适。TPU气管插管轻巧灵活，便于临床使用，患者活动自如舒适，可防止辐射对人体的伤害，有利于治疗和诊断，可取代金属气管插管，是世界上较先进的医疗器械之一。
医用薄膜：传统的PE、PVC薄膜具有防水、防液体渗液的优点。它们在伤口敷料和外科手术等医疗保护中非常流行，但是它存在不能及时排出人体新陈代谢产生的汗液的缺陷，导致热、冷、湿等不适感。因此，迫切需要一种新型的医用薄膜来替代这类产品。在聚氨酯弹性体薄膜表面进行压敏粘合剂的喷涂可以制作聚氨酯弹性体医用薄膜，与传统的PE和PVC医用薄膜相比，TPU医用薄膜具有轻柔、皮肤亲和性好、弹性高、透湿性强、100%防水等特点，可有效防止手术时薄膜脱落。TPU医用薄膜还可以抑制各种病菌在手术过程中转移，如骨科手术、心脏瓣膜置换、静脉留置针、腹部、胸腔插管，治疗脊髓液分流手术等，可明显降低感染率。还有一种防水抗菌医用聚氨酯弹性体，制成的医用防护手套具有良好的力学性能、防水性和透气性，能够抵抗革兰氏阳性和阴性细菌的侵袭。
医疗聚氨酯绷带：通常骨折治疗会采用石膏绷带固定，但石膏绷带密度大、负重高、不透气、不透X射线、固化时间长以及易断裂，给治疗带来诸多不便。而医疗聚氨酯绷带最大的优点就是塑形好、易于操作、透X射线等，可用于对残肢的塑形、定型、取型及矫形器的辅助用具等方面。国外90%骨折病人都选用医疗聚氨酯绷带固定，而我国使用医疗聚氨酯绷带固定的骨折病人还不到十分之一，因此医疗聚氨酯绷带是未来增长潜力巨大的一种骨科耗材。
医用人造皮：人造皮可以由TPU泡沫进行制作，因其性能具有优良的透气性，还可以加速表皮的生长，避免伤害部位的水分还有无机盐的流逝，还可以避免细菌感染。天然乳胶常被用来制作医用手套，但某些使用者可能会对乳胶产生过敏反应。而TPU可以通过调整分子结构制成医用手套，因此TPU作为医用手套的新原料，可以代替原来使用天然乳胶制成的医用手套。TPU医用手套具有很多优势，如不容易老化，也不易产生过敏反应，更加贴近皮肤。
