یز زنجیرگستراننده و کاتالیزور اضافه می‌شود. در پایان برای رسیدن به پلیمر نهایی باید ضد حلال به محلول اضافه شود تا بتوان پلیمر را از آن استخراج نمود. روش دومرحله‌ای یا پیش پلیمر دارای خواص مکانیکی بهتری می‌باشد[15،10،1].
1-5-2. روش یک مرحله‌ای
در روش یک مرحلهای مواد شرکت‌کننده در واکنش به‌ صورت یکجا و همزمان با یکدیگر مخلوط می‌شوند. در عمل ابتدا پلی‌ال و زنجیرگستراننده باهم مخلوط شده، سپس ایزوسیانات به آن اضافه میگردد تا پلیمر نهایی به دست آید. ترموپلاستیک پلییورتان به‌دست‌آمده از این روش ساختاری درهم و نامنظم دارد[17،15،10،1].
1-5-3. تولید صنعتی ترموپلاستیک پلییورتان
دو روش عمده برای تولید ترموپلاستیک پلی‌یورتان در صنعت مورد استفاده قرار میگیرد. فرآیند غلطک‌زنی13 و فرایند اکسترودر14. در فرایند غلطک‌زنی تمام مواد با هم ترکیب‌شده و بر روی سطح غلتک ریخته شده و مخلوط میشوند سپس آن را به ‌صورت گرانول درمی‌آورند. گرانول‌ها معمولاً وارد اکسترودر شده و به شکل قرص مانند درمی‌آیند. محصول نهایی این نوع ترموپلاستیک پلی‌یورتانها دارای خزش و تراکم‌پذیری بهتری می‌باشد. کلیهی مراحل تولید ازجمله پخت الاستومرها در دمای بالا، مطابق روش‌های معمول در پخت لاستیک صورت می‌گیرد[15،10،1].
1-6. مورفولوژی15 ترموپلاستیک پلییورتان
مورفولوژی سیستم‌های چند فازی یک عامل مهم در شناخت خواص نهایی پلیمرها می‌باشد. به‌طورکلی خواص قابل شناخت یک ماده می‌تواند از انواع کنترل‌شده مورفولوژی به دست آید. مثلاً، دانش بسیار خوب از مورفولوژی به فهمیدن ویژگی پیوندها در ساختار کمک می‌کند. در ترموپلاستیک پلی‌یورتان به ‌عنوان کوپلیمر، می‌توان پدیده‌های فیزیکی همانند تبلور، ناحیهی اختلاط فازی و پیوندهای هیدروژنی در هر دو ناحیه را مشاهده کرد. ترکیب شیمیایی و وزن مولکولی دی‌الهای با زنجیرهی بلند تأثیر اصلی را بر روی جدایش فازی ترموپلاستیک پلی‌یورتانها دارند. به دلیل پیوندهای هیدروژنی ترموپلاستیک پلی‌یورتان بر پایهی پلی‌اتر جدایش فازی بهتری از ترموپلاستیک پلی‌یورتان بر پایهی پلی‌استر دارد[10].
خواص ترموپلاستیک پلی‌یورتان شدیداً تحت تأثیر مورفولوژی نواحی قرار دارد. اختلاط فازی در طی فرآیند گرم کردن رخ می‌دهد، درصورتی‌که با سرد کردن جدایی فازی اتفاق می‌افتد[10].
انعطاف‌پذیری ناحیه نرم بر روی طبیعت الاستیک، سختی، میزان کشش و مدول پلیمر ترموپلاستیک پلی‌یورتان تأثیرگذار است. این پلیمر معمولاً در دمای اتاق بالاتر از دمای انتقال شیشهای(Tg) خود قرار دارد، بنابراین کنترل عملکرد ترموپلاستیک پلی‌یورتان در دمای پایین امکان‌پذیر است. به علت وجود ناحیهی سخت و تأثیر آن بر روی خواص الاستومری، خواص مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتانها اساساً بر مورفولوژی میکرو فاز ناحیه‌ی سخت و نرم بستگی دارد. علاوه بر آن، خواص مکانیکی این پلیمرها به عواملی همانند نسبت استوکیومتری مواد اولیه، وزن مولکولی، پراکندگی نواحی سخت و نرم و رفتار زمانی ترموپلاستیک پلی‌یورتان، نیز وابسته است. این مورفولوژی میکرو فازی که ترموپلاستیک پلی‌یورتان دارد باعث خاصیت کشش و مقاومت در برابر پارگی بالاتری نسبت به دیگر پلیمرها میشود[10،1].
1-7. خواص فیزیکی – مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتان
1-7-1. تغییرات دمایی
تغییرات دمایی همانند دمای ذوب، دمای انتقال شیشهای و دمای جدایش فازی به‌وسیله‌ی روش‌های مختلف در مراجع مطالعه شده است. طبق مطالعات انجام‌شده با افزایش میزان ناحیهی سخت، دمای انتقال شیشهای به سمت دمای بالاتری می‌رود. می‌توان دلیل آن را این‌طور توضیح داد که با افزایش مقدار ناحیهی سخت، این ماده در ساختار نرم غیرقابل‌حل می‌شود. فرض اصلی این می‌تواند باشد که غلظت مواد ناحیهی سخت نزدیک سطح تماس میان دو فاز نرم و سخت، افزایش می‌یابد[10].
1-7-2. خواص مکانیکی
ترموپلاستیک پلی‌یورتان دارای استحکام کشش و افزایش طول نهایی زیادی می‌باشد. هم‌چنین مقاومت زیادی در برابر ساییدگی و پاره‌شدگی دارد. ترموپلاستیک پلی‌یورتانهای بر پایهی پلی‌اتر دارای مقاومت زیادی در برابر تخریب میکروبی و هیدرولیز بوده و همچنین انعطاف‌پذیری دمایی کمی دارند. در مقایسه، ترموپلاستیک پلییورتان بر پایهی پلی‌استر، استحکام کششی و به‌طورکلی خواص مکانیکی بهتری دارند. شکل (1-6)، وابستگی دمایی خواص مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتان را نشان میدهد[10].
شکل (1-6): وابستگی دمایی خواص مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتان در دماهای مختلف[10]
در این نمودار، TPU A با سختی 85 میباشد. طبق این نمودار با افزایش دما میزان مدول کاهش مییابد. در دمای oF32 میزان کرنش به بیشترین میزان خود رسیده است و بعد از آن کاهش مییابد[10].
1-7-2-1. رفتار تنش – کرنش ترموپلاستیک پلییورتان
ترموپلاستیک پلی‌یورتان دارای استحکام کششی و تغییر طول زیادی است. بر اساس ساختار شیمیایی و سختی، استحکام کششی از 25 تا Mpa 75 متغیر می‌باشد. نمودار تنش – کرنش ترموپلاستیک پلی‌یورتان همواره از نسبت میان ناحیهی نرم به سخت، بلورینگی ناحیهی سخت و الاسیتسیتهی ناحیهی نرم تأثیر می‌پذیرد. دما نیز بر این نمودار تأثیرگذار است[10].
1-7-2-2. میزان مانایی فشاری16 ترموپلاستیک پلییورتان
میزان مانایی فشاری یک رفتار الاستیک برگشتی، تحت‌فشار مخصوص یا کجشدگی مخصوص در مدت زمان‌ها و دماهای متفاوت می‌باشد. مقیاس اندازه‌گیریشده برای ترموپلاستیک پلی‌یورتان در دمای اتاق از 15% تا 50% تحت شرایط مختلف است. در حالت کلی با افزایش پیوند عرضی میزان مانایی کاهش می‌یابد[10،1].
1-7-2-3. سختی ترموپلاستیک پلییورتان
سختی یک ماده، توانایی آن در برابر تغییر شکل، کشیدگی یا فرورفتگی است. به دلیل ماهیت کوپلیمری ترموپلاستیک پلی‌یورتان، میزان سختی آن میان 70 تا 80 بر اساس نسبت میان ناحیهی سخت به نرم می‌تواند باشد. سختی، میزان مدول و استحکام کششی ترموپلاستیک پلی‌یورتان با افزایش میزان ناحیهی سخت، افزایش می‌یابد[10].
1-7-3. خواص حرارتی ترموپلاستیک پلییورتان
ترموپلاستیک پلی‌یورتان به‌طورکلی در دمای میان 40 تا oC80 حتی در بعضی از موارد تا oC 120 استفاده می‌شوند. عوامل متفاوتی در دمای کاربردی این پلیمر نقش دارند که میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
* میزان مادهی ناحیهی سخت
* نوع مادهی زنجیرگستراننده
* نوع ایزوسیانات
هر چه پلیمر سخت‌تر، قابلیت استفاده از ماده در دمای بالاتر بیشتر است. دمای کاربردی همچنین در خواص مکانیکی نیز تأثیرگذار است. تغییرات زیاد دمایی باعث تغییر در مورفولوژی ترموپلاستیک پلی‌یورتان بر اساس ماهیت آن می‌شود. در دمای بالاتر فرآیندهای دیگری مانند تخریب شیمیایی و تغییر در ساختار ماده میتواند اتفاق افتد. پایداری دمایی ترموپلاستیک پلی‌یورتان بیشتر بر اساس نوع و ساختارهای ایزوسیانات و زنجیرگستراننده می‌باشد[10].
طبق مطالعات، تخریب دمایی ترموپلاستیک پلی‌یورتان بر پایهی اتری بیشتر به دلیل فرآیند اکسیداسیون می‌باشد. ترموپلاستیک پلی‌یورتان بر پایه‌ی استر عموماً پایداری دمایی و اکسیدی بهتری دارد. جدول (1-2) برخی دیگر از خواص حرارتی ترموپلاستیک پلی‌یورتان را نشان می‌دهد[10].
جدول(1-2): خواص حرارتی ترموپلاستیک پلی‌یورتان[10]
ویژگیآزمونواحدمقدارهدایت حرارتیASTM D2214 Cenco-FitchBTU/ (ft2) (hr) (°F/in)5/2-5/1گرمای ویژهDTABTU/ (lb) (°F)45/0-40/0گرمای ذوبDTABTU/ (lb)6/6-8/1ضریب انبساط دمایی خطیASTM D69610-5 / °F5/9-5/6
1-7-4. پایداری هیدرولیتیکی17 ترموپلاستیک پلی‌یورتان
ترموپلاستیک پلی‌یورتان به دلیل دارا بودن پیوندهای یورتانی می‌تواند هیدرولیز شود که در این بین تخریب هیدرولیزی ترموپلاستیک پلی‌یورتان بر پایه استری بیشتر است. هیدرولیز ترموپلاستیک پلی‌یورتان بهترین راه برای تخریب این مادهی پلیمری است. با افزایش نسبت فاز سخت و وزن مولکولی، مقاومت در برابر هیدرولیز نیز بیشتر میشود[10].

1-7-5. مقاومت شیمیایی ترموپلاستیک پلییورتان
ترموپلاستیک پلی‌یورتان در برابر مواد خالص؛ روغن‌ها و گریس‌ها، مواد نفتی، حلال‌های غیر قطبی و اسیدها مقاومت خوبی دارد. حلال‌های قطبی همانند دیمتیلفرمامید و تتراهیدروفوران حلال‌های خوبی برای ترموپلاستیک پلی‌یورتان هستند[10].
1-8. نانوذرات و نانوکامپوزیت‌های پلیمری
در صنعت، پرکننده‌ها و افزودنی‌های متفاوتی را برای رسیدن به اهداف دلخواه ازجمله مقاومت حرارتی، مقاومت در برابر کشش