CN104109225A - 原位制备tpu转光夜光膜 - Google Patents

原位制备tpu转光夜光膜 Download PDF

Info

Publication number
CN104109225A
CN104109225A CN201310132888.XA CN201310132888A CN104109225A CN 104109225 A CN104109225 A CN 104109225A CN 201310132888 A CN201310132888 A CN 201310132888A CN 104109225 A CN104109225 A CN 104109225A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tpu
light
converting
agent
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310132888.XA
Other languages
English (en)
Inventor
苑会林
刘勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Chemical Technology
Original Assignee
Beijing University of Chemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Chemical Technology filed Critical Beijing University of Chemical Technology
Priority to CN201310132888.XA priority Critical patent/CN104109225A/zh
Publication of CN104109225A publication Critical patent/CN104109225A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4236—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing only aliphatic groups
    • C08G18/4238—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing only aliphatic groups derived from dicarboxylic acids and dialcohols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/4854—Polyethers containing oxyalkylene groups having four carbon atoms in the alkylene group
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24—Acids; Salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2310/00—Agricultural use or equipment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04—Polyurethanes
    • C08J2375/06—Polyurethanes from polyesters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04—Polyurethanes
    • C08J2375/08—Polyurethanes from polyethers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

本发明涉及原位制备热塑性聚氨酯弹性体(TPU)转光夜光膜，属于高分子合成和加工技术领域。将低聚物二元醇脱水后加入二异氰酸酯，反应生成端异氰酸酯基预聚体，在转光剂和夜光剂的存在下加入计量的扩链剂进行原位反应，熟化后即得TPU胶块，TPU胶块经塑料粉碎机粉碎后通过挤出机挤出造粒，然后将上述粒料挤出流延加工成TPU转光夜光膜。本发明产品具有高模量、高强度、高伸长和高弹性，优良的耐磨、耐油、耐低温、耐老化性能。

Description

原位制备TPU转光夜光膜
一、技术领域
本发明属于热塑性聚氨酯弹性体技术领域，特别涉及一种TPU转光夜光膜及其制备方法。
二、背景技术
随着现代农业的发展，普通农用塑料薄膜已不再适应农业栽培发展的需要。近年来，把日光光能转换技术应用到农用薄膜中，即在农用薄膜中添加荧光物质，已成为农用薄膜功能化技术的重要发展方向。目前，制造这类农用薄膜所用的基体树脂是聚氯乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯和醋酸乙烯共聚物等多种高聚物或它们的共混物。由上述材料制得的农用薄膜虽然较柔软，易造型，且具有较好的保温性、透光性和耐候性，但综合性能仍不及由热塑性聚氨酯弹性体(TPU)制得的农用薄膜。
TPU是由线性多元醇(通常为聚酯或聚醚二元醇)、有机二异氰酸酯和小分子扩链剂构成。其整体性能取决于多元醇的类型、异氰酸酯和扩链剂的结构、以及软段和硬段的比例等。可以通过选择TPU各组分成分并调节它们的比例使得材料的性能在很宽的范围内变化，从而使得其既有橡胶的柔性，又有塑料的刚性，具有高强度、高伸长和高弹性等特性，此外，TPU还具有优良的耐撕裂、耐磨、耐低温等性能。TPU的合成方法有一步法和预聚体法。预聚体法比一步法制得的TPU性能更加优良，这是因为一步法反应中放热激烈、不易散热，容易产生副反应；预聚体法合成TPU时，首先是低聚物二元醇与异氰酸酯在一定条件下由小分子聚合成一定分子量的大分子，然后再和扩链剂进行反应，反应过程中分子结构规整、有序，副反应少，材料的性能较好，质量容易控制。
向TPU中添加荧光物质的现有技术方法是用诸如高速混合搅拌器等的配混设备将一定量的荧光物质与合成的或市售的TPU粒料混合后，再进行后续的挤出、注塑、流延等加工。配混步骤涉及额外的操作并且增加了产品的制备成本。将TPU进行附加的混合步骤，在混合过程中，还会造成荧光物质的损失，未能精确控制荧光物质与TPU的配比，使得各批次生产的TPU制品的质量不均匀。
三、发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种TPU转光夜光膜。该膜具有良好的综合力学性能，可以将阳光中对植物有害的紫外光和无效的黄绿光转换成植物所需的蓝紫光和红橙光，且还可以将这些有用的光储存，并在没有阳光的夜间继续照射植物，延长光照时间，促进植物的光合作用。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种TPU转光夜光膜的制备方法。该方法可降低上述薄膜的制备成本，且添加的荧光物质在TPU中均匀分散，制得各批次薄膜的荧光效果无明显差异。
本发明提供的TPU转光夜光膜，具有以下质量份组成：
低聚物二元醇：60～80份
二异氰酸酯：20～35份
扩链剂：3～15份
转光剂：0.05～0.5份
夜光剂：0.5～5份
其中低聚物二元醇为聚酯二元醇、聚醚二元醇或其组合；聚酯二元醇和聚醚二元醇的数均分子量一般为500-4000。优选1000-2000。
所述聚酯二元醇一般为聚己二酸丁二醇酯(PBA)、聚己内酯二醇(PCL)、聚碳酸酯二醇(PCD)等或其组合。优选聚己二酸丁二醇酯。
所述聚醚二元醇一般为聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚四氢呋喃二醇(PTMG)等或其组合。优选聚四氢呋喃二醇。
本发明所述二异氰酸酯可以为4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1，6-己二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1，5-萘二异氰酸酯(NDI)和4，4’-二环己基甲烷二异氰酸(HMDI)。优选4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯或4，4’-二环己基甲烷二异氰酸。
本发明所述扩链剂可以为乙二醇(EG)、1，3-丙二醇(PG)、1，4-丁二醇(BDO)、1，6-己二醇(HDO)、氢醌-双(β-羟乙基)醚(HQEE)等或其组合。优选1，4-丁二醇或氢醌-双(β-羟乙基)醚。
本发明转光剂可以是有机染料类、无机盐类或有机金属配合物转光剂。优选有机金属配合物转光剂，如技术领域常用的红蓝转光剂。
本发明夜光剂为铝酸盐类夜光剂，如技术领域常用的铝酸盐类塑料夜光剂。
本发明TPU转光夜光膜的制备方法，包括以下工艺步骤：
(1)将计量的低聚物二元醇脱水后加入二异氰酸酯，在温度为60～120℃，优选70～100℃下反应1～5h，生成NCO基团质量分数为3.0％～9.0％的端异氰酸酯基预聚体；
(2)在转光剂和夜光剂的存在下加入计量的扩链剂进行原位反应，其中NCO与OH基团的摩尔比为0.95～1.05∶1，优选为1.98～1.02∶1，待粘度明显增加，停止搅拌；
(3)迅速将混合物抽真空脱泡后倒入预热至80～120℃的模具中，置于100～120℃真空烘箱中熟化8～20h，得TPU胶块；
(4)TPU胶块经塑料粉碎机粉碎后通过挤出机挤出造粒，得TPU转光夜光膜用粒料；
(5)将TPU转光夜光膜用粒料挤出流延加工成TPU转光夜光膜。
本发明方法制得的TPU转光夜光膜具有良好的综合力学性能，可以将阳光中的紫外光和黄绿光转换成植物生长所需要的蓝紫光和红橙光，且还可以将这些有用的光储存，在夜间继续照射植物，改善植物的光照条件，充分利用太阳能，减少了农药和化肥的使用量，优化植物品质，从而实现增产。本发明方法可降低上述薄膜的制备成本，且添加的荧光物质在TPU中均匀分散，制得各批次薄膜的荧光效果无明显差异。
四、具体的实施方式
下面以实施例对本发明做进一步说明
实施例1
(1)将400g数均分子量为2000的PBA(PBA-2000)在100～120℃，真空度-0.098～-0.01MPa下脱水2h，加入150.15gMDI后，在温度75～85℃下反应3h，得到NCO质量分数为6.11％的端异氰酸酯基预聚体；
(2)将1.5g转光剂和20g夜光剂加入到预聚体中混合均匀后，倒入36.05g的BDO，其中NCO基团与PBA-2000和BDO中OH基团的摩尔比R为1∶1，搅拌大约1～2min至均匀，待粘度明显增加，停止搅拌；
(3)迅速将混合物抽真空脱泡后倒入预热至90℃的模具中，放入100℃真空烘箱中熟化12h，得TPU胶块；
(4)TPU胶块经塑料粉碎机粉碎后通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的最高温度设为190℃，螺杆转速控制为30Hz，得到TPU转光夜光膜用粒料；
(5)最后，将上述粒料挤出流延加工成TPU转光夜光膜。
实施例2
(1)将400g数均分子量为1000的PBA(PBA-1000)在100～120℃，真空度-0.098～-0.01MPa下脱水2h，加入262.35gHMDI后，在温度90-100℃下反应4h，得到NCO质量分数为7.61％的端异氰酸酯基预聚体；
(2)将2g转光剂和18g夜光剂加入到预聚体中混合均匀后，倒入116.6g的HQEE，其中NCO基团与PBA-1000和HQEE中OH基团的摩尔比R为1.02∶1，搅拌大约1～2min至均匀，待粘度明显增加，停止搅拌；
(3)迅速将混合物抽真空脱泡后倒入预热至100℃的模具中，放入120℃真空烘箱中熟化12h，得TPU胶块；
(4)TPU胶块经塑料粉碎机粉碎后通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的最高温度设为200℃，螺杆转速控制为30Hz，得到TPU转光夜光膜用粒料；
(5)最后，将上述粒料挤出流延加工成TPU转光夜光膜。
实施例3
(1)将400g数均分子量为1000的PTMG(PTMG-1000)在100～120℃，真空度-0.098～-0.01MPa下脱水2h，加入280.28gMDI后，在温度70-80℃下反应4h，得到NCO质量分数为8.89％的端异氰酸酯基预聚体；
(2)将1g转光剂和15g夜光剂加入到预聚体中混合均匀后，倒入144.16g的HQEE，其中NCO基团与PTMG-1000和HQEE中OH基团的摩尔比R为0.99∶1，搅拌大约1～2min至均匀，待粘度明显增加，停止搅拌；
(3)迅速将混合物抽真空脱泡后倒入预热至90℃的模具中，放入100℃真空烘箱中熟化12h，得TPU胶块；
(4)TPU胶块经塑料粉碎机粉碎后通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的最高温度设为190℃，螺杆转速控制为30Hz，得到TPU转光夜光膜用粒料；
(5)最后，将上述粒料挤出流延加工成TPU转光夜光膜。
实施例4
(1)将400g数均分子量为2000的PTMG(PTMG-2000)在100～120℃，真空度-0.098～-0.01MPa下脱水2h，加入120.68gHMDI后，在温度85-95℃下反应4h，得到NCO质量分数为4.20％的端异氰酸酯基预聚体；
(2)将1.8g转光剂和22g夜光剂加入到预聚体中混合均匀后，倒入23.20g的BDO，其中NCO基团与PTMG-2000和BDO中OH基团的摩尔比R为1.01∶1，搅拌大约1～2min至均匀，待粘度明显增加，停止搅拌；
(3)迅速将混合物抽真空脱泡后倒入预热至100℃的模具中，放入120℃真空烘箱中熟化12h，得TPU胶块；
(4)TPU胶块经塑料粉碎机粉碎后通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的最高温度设为200℃，螺杆转速控制为30Hz，得到TPU转光夜光膜用粒料；
(5)最后，将上述粒料挤出流延加工成TPU转光夜光膜。

Claims (4)

1.一种原位制备的TPU转光夜光膜，其特征在于：所用的原料按重量份数计包括以下组分：低聚物二元醇60～80份；二异氰酸酯20～35份；扩链剂3～15份；转光剂0.05～0.5份；夜光剂0.5～5份。
2.根据权利要求1所述的一种原位制备的TPU转光夜光膜，其特征在于：所述的转光剂为有机染料类、无机盐类、有机金属配合物转光剂。
3.根据权利要求1所述的一种原位制备的TPU转光夜光膜，其特征在于：所述的夜光剂为铝酸盐类夜光剂。
4.根据权利要求1所述的一种原位制备的TPU转光夜光膜，其特征在于：该方法包括以下工艺步骤：将计量的低聚物二元醇脱水后加入二异氰酸酯聚合反应生成端异氰酸酯基预聚体；在转光剂和夜光剂的存在下加入计量的扩链剂进行原位反应，熟化后即得TPU胶块，然后通过挤出流延制备转光夜光膜。
CN201310132888.XA 2013-04-17 2013-04-17 原位制备tpu转光夜光膜 Pending CN104109225A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310132888.XA CN104109225A (zh) 2013-04-17 2013-04-17 原位制备tpu转光夜光膜

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310132888.XA CN104109225A (zh) 2013-04-17 2013-04-17 原位制备tpu转光夜光膜

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104109225A true CN104109225A (zh) 2014-10-22

Family

ID=51706225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310132888.XA Pending CN104109225A (zh) 2013-04-17 2013-04-17 原位制备tpu转光夜光膜

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104109225A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109504368A (zh) * 2018-11-19 2019-03-22 太原科技大学 一种CDs/TPU荧光纳米复合材料制备方法
CN114874610A (zh) * 2022-04-21 2022-08-09 苏州科技大学 一种红蓝双峰增益的转光材料组合物及其制备方法与应用

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109504368A (zh) * 2018-11-19 2019-03-22 太原科技大学 一种CDs/TPU荧光纳米复合材料制备方法
CN109504368B (zh) * 2018-11-19 2020-05-12 太原科技大学 一种CDs/TPU荧光纳米复合材料制备方法
CN114874610A (zh) * 2022-04-21 2022-08-09 苏州科技大学 一种红蓝双峰增益的转光材料组合物及其制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102558830B (zh) 一种透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体和制备方法
CN108084400B (zh) 一种高性能热塑性聚氨酯弹性体的制备方法
EP3549983B1 (en) Process for manufacturing tpu alloy material by in-situ compatibilization
CN101368079B (zh) 快结晶的聚氨酯热熔胶及其制备方法
CN103130981A (zh) 一种高硬度热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法
CN101020737A (zh) 一种热塑性聚氨酯弹性体tpu的连续生产方法
CN109912771A (zh) 低析出长效耐黄变热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法
CN1150238C (zh) 热塑性聚氨酯
CN105331088A (zh) 一种拉挤用聚氨酯树脂的复合材料及其制备方法
CN109485881B (zh) 一种高强电子防护服用tpu薄膜材料及其制备方法
CN109868516B (zh) 一种熔纺氨纶用聚氨酯交联剂的生产方法
CN103382253A (zh) 一种高性能水性聚氨酯分散体及其制备方法
CN102942674A (zh) 三组分聚氨酯弹性体组合物
CN102633971A (zh) 一种基于双螺杆反应器设计的水性聚氨酯分散体连续法生产工艺
CN103467693B (zh) 一种具有良好冻融稳定性的水性聚氨酯的制备方法
CN109054056A (zh) 一种基于可逆共价键的互锁网络交联聚合物及其制备方法和应用
CN104962067A (zh) 一种高分子塑胶材料及其制备方法
CN113248680B (zh) 一种电子用高透明高耐黄变热塑性聚氨酯及其制备方法
CN109608843A (zh) 一种增强增韧聚乳酸改性材料及其制备方法
CN110452354A (zh) 可逆交联型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法
CN104212403A (zh) 一种高硬度的聚氨酯热熔胶及其制备方法
CN106957406A (zh) 一种杯芳烃型光固化聚氨酯树脂及其制备的自修复涂层
WO2022242167A1 (zh) 一种具有抗紫外性能的聚氨酯及其制备方法
CN104109225A (zh) 原位制备tpu转光夜光膜
CN114075331B (zh) 聚乙醇酸组合物及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20141022