TPU隐形车衣是一种高性能环保薄膜，可以更好的保护原厂车漆，让漆面保持持久靓丽。TPU基膜的品质很大程度上决定了隐形车衣的优劣。本文将从TPU基膜的原理以及车衣膜常见问题等方面展开讨论。
- TPU的应用领域 -
TPU(Thermoplastic polyurethanes)名称为热塑性聚氨酯弹性体，是介于橡胶和塑料的一类高分子材料。最早由德国拜耳公司于1958年研制成功。美国Goodrich化学公司（现在更名为路博润）在1958年首次登记了TPU商品牌号Estane。
TPU具有优良的物理力学性能，加热可以塑化，冷却可以固化定型。TPU既有橡胶材料的高弹性，又有工程塑料的高强度，具有高强度、高韧性、高弹性、高模量，以及耐化学腐蚀、耐磨、耐油、减震能力强等优异的综合性能，被广泛应用于鞋材、电缆、薄膜、管材、汽车、医疗等行业。
从TPU市场需求领域来看，目前，鞋材占比最大，接近整个TPU市场需求量的30%。其次是机械行业，约占28%左右，而管材、汽车、建筑领域各占据10%左右。
△TPU需求领域
- TPU基膜在汽车领域的应用 -
TPU薄膜是TPU材料的一种重要应用形式。TPU薄膜是在TPU颗粒料的基础上，经压延、流延、吹膜、涂覆等特殊工艺制成的薄膜。由于TPU薄膜具有高透湿、透气性、耐寒、抗热、耐磨、高张力、高拉力、高负载支撑力的特点，其应用非常广泛，日常生活中的方方面面都可以发现TPU薄膜的身影，比如包装材料、塑料帐篷、水囊气囊、箱包复合布等，都会用到TPU薄膜。
目前，TPU薄膜应用在汽车领域，最受关注的非TPU隐形车衣莫属。
从结构上来讲，TPU隐形车衣主要由功能涂层、TPU基膜、胶层复合而成。其中，TPU基膜作为隐形车衣的灵魂，品质至关重要，在性能方面的要求极高。
△TPU车衣膜构成
- 深度解析车衣膜常见问题 -
黄变和水解是目前PPF市场上出现最多的两个问题，伤害到了终端消费者的利益。这说明TPU基膜在应用过程中还存在一些问题，从生产层面来讲，无论是基膜的选型还是基膜与涂布配合，都有一些混乱以及改进空间。
黄变问题
正常的TPU基膜使用一段时间后是不会发黄的，是肉眼不易察觉出色差。但如果出现下图所示的发黄现象，变色非常明显，肉眼可见，那可能有以下几种原因：
1
PVC基膜冒充TPU基膜
PVC是早期隐形车衣的常用材料。由于PVC基膜里面含有增塑剂和稳定剂，这些化学试剂耐候性如果不好，长时间的暴晒会自动分解变色，导致整个薄膜黄变，但因为它的材料成本很低，因此市面上存在用PVC冒充TPU的车膜。终端消费者往往不会辨别，容易踩雷。
2
使用了芳香族TPU
从成分上讲，TPU是一种由二异氰酸酯、扩链剂、多元醇组成的多相嵌段共聚物。
TPU根据二异氰酸酯的种类不同，主要分为耐黄性弱的芳香族TPU，和耐黄性强的脂肪族TPU。
从结构上说，因为芳香族TPU两个苯环间，有一个容易氧化的亚甲桥，在加工和使用过程中，会生成类醌结构，而醌这种化合物是棕色的，所以受到热氧化作用和紫外线照射容易发黄。所以如果是采用芳香族TPU，即便是添加了抗UV剂，长期的光线照射也会导致脱色黄变。
而脂肪族TPU不含苯环，所以结构更稳定，不容易受到紫外线的影响。所以国际主流品牌的车衣都使用脂肪族TPU作为车衣基材，以达到耐用、抗污、抗黄变的目的。
脂肪族TPU成本比芳香族TPU高，这也是市面上TPU材质的隐形车衣价格差别比较大的原因之一。
3
脂肪族TPU型号不对
是不是只要使用脂肪族TPU，就可以避坑？实际操作中要仔细分析。TPU在合成过程中存在一些低分子量杂质和稳定剂，如果控制不好这些微量物质，也会引起TPU基膜的黄变。
另外，选用的脂肪族TPU基膜型号不对还会导致膜开裂，后面我们会具体分析。
所以，TPU基膜在车衣上的选用一定要非常小心，经过长久实测后才能够上车使用，否则后果很难控制。
水解问题
隐形车衣保护膜的作用是能完全隔绝酸雨、沙石、鸟粪、紫外线等对漆面的持续损伤；同时它的高耐磨性能抵御轻度的划伤、碰擦与持久磨损；与打蜡、封釉、镀晶等相比优势是对车漆的保护更周全，一次施工，终身受益。但是为什么一些车衣使用了脂肪族的TPU作为基膜，仍然开裂呢？
前面提到，除二异氰酸酯外，TPU另外一个重要组成成分是多元醇。根据多元醇种类的不同，TPU可以分为聚酯型、聚醚型、聚己内酯型和聚碳酸酯型。
►聚酯型◄
合成过程：RCO-OH+H-OR′ ↔ RCOOR′+H2O
水解：RCOOR′+H2O → RCO-OH+H-OR′
聚酯型TPU材料易发生水解。由聚酯的合成过程方程式可以看出，酸和醇发生缩水反应生成酯，聚酯由此而来。但这个反应是可逆的，聚酯在酸或碱的作用下会发生水解（第二个方程式），从而导致聚酯型TPU降解，降解到一定程度很容易断裂，如下图的两个样条。
►聚醚型◄
R-CH2-O-R' → R-CO-OH+R'-CO-H
聚醚型TPU不易水解，但是它会发生热氧降解。张慧娟等人在《热塑性聚氨酯光热老化及抗老化的研究进展》这篇文章里提到，当分子链软段结构为聚醚型链段时，因醚键内聚能较低，在热氧条件下分子链容易发生断裂，导致降解。而隐形车衣的工作环境比较极端，既有高温高湿酸雨考验，同时还有日照紫外线炙烤，在这种复杂环境下，容易热氧降解的聚醚型TPU也扛不住。
►聚己内酯型◄
介于聚酯和聚醚之间，综合性能较好
张芳等研究员在《基于聚己内酯型的聚氨酯弹性体性能研究》中进行耐高温、耐水解实验结果显示：聚己内酯型预聚体制备的弹性体产品具有较好的耐高温、耐水解性能。聚己内酯型TPU比聚醚型和聚酯型TPU拥有更加平衡的性能，一方面它能表现出普通聚酯型TPU的优良抗撕裂，同时又表现出聚醚型TPU突出的压缩永久变形和回弹性能，因而在市场中得到了广泛的应用。
耐候性
为了进一步比较聚酯型，聚醚型，聚己内酯型TPU的耐候性能（这里比较的三种TPU都是脂肪族TPU），下图列出了使用模拟日照的超级氙灯加速老化后的拉伸数据，图中柱状越高，说明材料的耐候性能越好。
从图中可以发现：
1
聚己内酯型TPU经过多日的辐照后仍能保持一定的物性，说明它的耐候性最为理想。
2
聚酯型TPU耐辐照的能力比较差，最后残留物性比较低。
3
耐辐照表现最差的是聚醚型脂肪族TPU，样条已经开裂，不能继续测试
因此，隐形车衣一定要选择聚己内酯型脂肪族TPU基膜。
聚己内酯型TPU物性比较
那么是不是所有的聚己内酯型的脂肪族TPU都适合做隐形车衣的基膜呢？答案是否定的。
不同厂家不同型号的聚己内酯型脂肪族存在一定区别，实力不够的工厂生产的TPU粒子制成基膜再到隐形车衣，仍然有黄变和开裂的风险。
下图比较了不同厂家紫外老化的结果，从中可以发现，使用路博润车衣料制作的薄膜经受住了辐照考验，样品A和样品B都发生了一定脆性变化，样品A产生气孔，而样品B则发生开裂。这说明如果不进行聚己内酯TPU的耐候比较测试，识别出车衣的专用牌号，仍然会有较大使用风险。
△聚己内酯型TPU物性比较
另外，凯阳采用路博润Estane®TPU制成的SMM301基膜已被证明在抗撕裂强度、抗雾霾和耐黄变方面都优于其他材料。
与其他TPU产品相比，路博润的ESTANE® TPU在PPF领域拥有超过30年的应用经验，凭借其一贯的可靠性赢得了广泛的声誉，并成为行业首选的TPU材料。
- TPU基膜的生产工艺及创新应用 -
上游优质的TPU颗粒料是基础，而下游TPU基膜的生产，在PPF产业链中也是极其重要的一环。
受技术水平等影响，国内市场上优质TPU基膜难寻，凯阳新材作为国产TPU基膜开拓者，出产的TPU基膜在品质和口碑上得到了广大客户的认可与支持。
TPU基膜通常采用流延法生产，所谓流延法，是通过挤出机把粒子融化后利用模具流延成片或者膜的一种工艺。由于TPU较难均匀塑化且薄膜具有弹性，所以对工艺控制精度要求非常高。尤其是脂肪族TPU，具有粘度高的特性，所以在流延过程中容易出现老胶和积渣等问题，会对薄膜质量造成巨大负面影响。凯阳通过自主研发与技术创新，设计出全新的薄膜生产线，在TPU基膜生产中，上述问题已得到完美解决。
凯阳目前拥有7条生产线，其中5条线具有千级洁净的生产环境。公司新材料园区内占地面积达2.1万平方米，生产区域达到千级无尘车间标准。通过和上下游的深入合作，与客户一起开发定制新的基膜产品，来不断地推陈出新，以满足下游的需求。凯阳秉持积极进取，合作共赢的态度，推动上下游的产业联动。
强强联合，不仅会产生规模效益，还能带来更多机遇。
在凯阳生产的TPU基膜的包装上，我们可以看到双产品Logo——凯阳车衣膜Logo和路博润的车衣专用Estane® Logo。这是因为凯阳与路博润公司在TPU基膜上进行深度合作。凯阳坚持使用路博润生产的进口专用车衣料来生产TPU基膜，通过和路博润签订Co-branding，从源头保证产品品质，实现从原料到加工的产业链联合，提升客户PPF的品牌知名度，在保证质量的基础上，建立起新的行业标准。
在提升自身产品质量的同时，凯阳也在不断开拓新的产品线。比如仿碳纤维纹理基膜，通过下游涂布厂涂层处理，可以使得保护表面呈现出碳纤维的质感，赋予PPF不同规格形式。近几年汽车改色后市场的蓬勃发展，凯阳也在不断开发新的改色基膜，从量产的黑色基膜，逐步开发出白色、蓝色、红色等颜色的基膜，供下游客户定制生产。接下来，凯阳会不断推陈出新，满足汽车后市场快速发展的需要。
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原文始发于微信公众号（凯阳新材）
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