CN104788941A - 一种环保型可降解tpu薄膜及其制备方法 - Google Patents

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陈小健
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Abstract

本发明公开了一种环保型可降解TPU薄膜，其按重量份计包括以下组分：TPU颗粒80～90份、改性纳米碳酸钙10～15份、EVA 5～15份、紫外线吸收剂0.5～1份、光降解剂0.5～1份。与现有技术相比，本发明的环保型可降解TPU薄膜具有成本低、耐热性能及综合力学性能优异、降解周期短的优点。

Description

一种环保型可降解TPU薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及TPU薄膜技术领域，尤其涉及一种环保型可降解TPU薄膜及其制备方法。
背景技术
TPU为热塑性聚氨酯弹性体橡胶，主要分为聚酯型和聚醚型两类，它具有良好的耐油性、耐臭氧性以及优异的低温性能，在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用。但是，由于其强度不高，耐热性差，易燃，并且在高温下容易发生软化、分解，使机械性能急剧下降，一般情况下，它的长期使用温度不能超过80℃，短期使用温度不能超过120℃，这大大限制了它的应用范围。如何在提高TPU耐热性能的同时，保证其综合性能不下降或不发生改变，是多年来人们对TPU研究的一个重点。无机材料普遍具有高熔点、高硬度、耐磨损、耐腐蚀和良好的抗氧化性能等特点。此外，无机纳米粒子具有独特的光、电、磁和化学特性，这为制备高性能、多功能复合材料指明了新的方向。近年来，无机粒子改性成为TPU改性的手段之一。然而，现有采用无机粒子改性TPU的方法，为达到材料的综合性能较佳，无机粒子的使用量较少，无法降低TPU薄膜的制作成本，也难以达到环保、可降解的目标，应用效果还不理想。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种环保型可降解TPU薄膜，该TPU薄膜由于大量使用了无机材料而降低了成本，同时具有较佳的耐热性和综合力学性能，具有环保、可降解的优点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种环保型可降解TPU薄膜，其按重量份计包括以下组分：
TPU颗粒 80～90份
改性纳米碳酸钙 10～15份
EVA 5～15份
紫外线吸收剂 0.5～1份
光降解剂 0.5～1份。
优选地，所述改性纳米碳酸钙为硼酸酯偶联剂改性纳米碳酸钙。
优选地，所述改性纳米碳酸钙是采用机械共混的方法在高速混合机中加入纳米碳酸钙和硼酸酯偶联剂，搅拌速度为1000～1500r/min，搅拌时间为5～10min，纳米碳酸钙与硼酸酯偶联剂的质量比为100：(1～2)。
优选地，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂NP3与紫外线吸收剂UV531或紫外线吸收剂UV328混合。
优选地，所述光降解剂为硬脂酸铁。
本发明的另一目的在于提供上述环保型可降解TPU薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1)制备改性纳米碳酸钙：在混合机中投入质量比为100：(1～2)的纳米碳酸钙和硼酸酯偶联剂，然后高速搅拌5～10min，搅拌速度为1000～1500r/min；
(2)将配方量的TPU颗粒、改性纳米碳酸钙、EVA、紫外线吸收剂、光降解剂加入混合机中高速混均；
(3)将混均的材料干燥后送至流延机中挤出成型，流延机各区温度为:料筒温度180～200℃，滤网温度190～205℃，弯头温度190～205℃，连接温度190～205℃，模头温度190～200℃。
优选地，步骤(2)高速混均的转速为800～1000r/min。
优选地，步骤(3)干燥温度为70～80℃，干燥时间为2～4h。
与现有技术相比，本发明具有成本低、耐热性能及综合力学性能优异、降解周期短的优点：
1、无机材料纳米碳酸钙的含量高，一方面降低了薄膜成品的成本，另一方向，采用硼酸酯偶联剂改性纳米碳酸钙后，纳米碳酸钙与TPU颗粒的相溶性好，再加上EVA材料的引入进一步提升了无机材料与有机材料的相溶性，形成稳定相溶体系，高含量的纳米碳酸钙能够改善TPU颗粒在耐热性能上及综合力学性能上的不足，大大提高了成薄的耐热性及综合力学性能，拓宽了TPU薄膜的应用范围。
2、由于本发明的TPU薄膜中无机材料含量高，降低了降解的难度，纳米碳酸钙的加入可调节薄膜的降解时间，另一方面薄膜中含有紫外线吸收剂及光降解剂，进一步降低了薄膜的降解难度，达到环保目标。
具体实施方式
下面通过具体实施例子对本发明做进一步详细介绍。
实施例1
一种环保型可降解TPU薄膜，其原料配方如下：TPU颗粒80份、改性纳米碳酸钙10份、EVA 9份、紫外线吸收剂0.5份、光降解剂0.5份。
上述改性纳米碳酸钙的制备方法如下：在混合机中投入质量比为100：(1～2)的纳米碳酸钙和硼酸酯偶联剂，然后高速搅拌5～10min，搅拌速度为1000～1500r/min。
上述高密度聚乙烯的密度为0.950。
上述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂NP3与紫外线吸收剂UV531的混合物。
上述光降解剂为硬脂酸铁。
上述环保型可降解TPU薄膜的制备方法如下：
(1)制备改性纳米碳酸钙：在混合机中投入质量比为100：(1～2)的纳米碳酸钙和硼酸酯偶联剂，然后高速搅拌5～10min，搅拌速度为1000～1500r/min；
(2)将配方量的TPU颗粒、改性纳米碳酸钙、高密度聚乙烯、EVA、紫外线吸收剂、光降解剂加入混合机中高速混均，转速为800～1000r/min，时间为10～20min；
(3)将混均的材料干燥后送至流延机中挤出成型，干燥温度为70～80℃，干燥时间为2～4h,流延机各区温度为:料筒温度180～200℃，滤网温度190～205℃，弯头温度190～205℃，连接温度190～205℃，模头温度190～200℃。
实施例2
一种环保型可降解TPU薄膜，其原料配方如下：TPU颗粒85份、改性纳米碳酸钙15份、EVA 8份、紫外线吸收剂0.8份、光降解剂1份。
上述改性纳米碳酸钙的制备方法如下：在混合机中投入质量比为100：(1～2)的纳米碳酸钙和硼酸酯偶联剂，然后高速搅拌5～10min，搅拌速度为1000～1500r/min。
上述高密度聚乙烯的密度为0.960。
上述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂NP3与紫外线吸收剂UV328的混合物。
上述光降解剂为硬脂酸铁。
上述环保型可降解TPU薄膜的制备方法如下：
(1)制备改性纳米碳酸钙：在混合机中投入质量比为100：(1～2)的纳米碳酸钙和硼酸酯偶联剂，然后高速搅拌5～10min，搅拌速度为1000～1500r/min；
(2)将配方量的TPU颗粒、改性纳米碳酸钙、高密度聚乙烯、EVA、紫外线吸收剂、光降解剂加入混合机中高速混均，转速为800～1000r/min，时间为10～20min；
(3)将混均的材料干燥后送至流延机中挤出成型，干燥温度为70～80℃，干燥时间为2～4h,流延机各区温度为:料筒温度180～200℃，滤网温度190～205℃，弯头温度190～205℃，连接温度190～205℃，模头温度190～200℃。
实施例3
一种环保型可降解TPU薄膜，其原料配方如下：TPU颗粒90份、改性纳米碳酸钙15份、EVA 13份、紫外线吸收剂1份、光降解剂0.5份。
上述改性纳米碳酸钙的制备方法如下：在混合机中投入质量比为100：(1～2)的纳米碳酸钙和硼酸酯偶联剂，然后高速搅拌5～10min，搅拌速度为1000～1500r/min。
上述高密度聚乙烯的密度为0.960。
上述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂NP3与紫外线吸收剂UV328的混合物。
上述光降解剂为硬脂酸铁。
上述环保型可降解TPU薄膜的制备方法如下：
(1)制备改性纳米碳酸钙：在混合机中投入质量比为100：(1～2)的纳米碳酸钙和硼酸酯偶联剂，然后高速搅拌5～10min，搅拌速度为1000～1500r/min；
(2)将配方量的TPU颗粒、改性纳米碳酸钙、高密度聚乙烯、EVA、紫外线吸收剂、光降解剂加入混合机中高速混均，转速为800～1000r/min，时间为10～20min；
(3)将混均的材料干燥后送至流延机中挤出成型，干燥温度为70～80℃，干燥时间为2～4h,流延机各区温度为:料筒温度180～200℃，滤网温度190～205℃，弯头温度190～205℃，连接温度190～205℃，模头温度190～200℃。实施例4综合力学性能测试
取厚度为0.005mm的实施例1至3所制得的TPU薄膜进行力学性能测试，测试结果如表一所示。
表一：力学性能测试结果
实施例5耐热性能的测试
按照以下方法测定实施例1-3的TPU薄膜，并以没有加入改性纳米碳酸钙的TPU薄膜为对比。
将样品牵伸100％，用150℃热空气处理1分钟，然后在高温高压条件下使用分散染料进行染色。从室温开始染色，以1.5℃/min温度上升到100℃后，保持此温度下染色60min。染色结束后，使用拉力试验机测试处理前后断裂强力，并以二者的比率作为断裂强力保持率，保持率越高，耐高温性能也就越优异。各实施例样品的测试结果如表二所示。
表二：
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种环保型可降解TPU薄膜，其特征在于按重量份计包括以下组分：
TPU颗粒  80～90份
改性纳米碳酸钙  10～15份
EVA  5～15份
紫外线吸收剂  0.5～1份
光降解剂  0.5～1份。
2.如权利要求1所述的环保型可降解TPU薄膜，其特征在于：所述改性纳米碳酸钙为硼酸酯偶联剂改性纳米碳酸钙。
3.如权利要求2所述的环保型可降解TPU薄膜，其特征在于：所述改性纳米碳酸钙是采用机械共混的方法在高速混合机中加入纳米碳酸钙和硼酸酯偶联剂，搅拌速度为1000～1500r/min，搅拌时间为5～10min，纳米碳酸钙与硼酸酯偶联剂的质量比为100：(1～2)。
4.如权利要求1所述的环保型可降解TPU薄膜，其特征在于：所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂NP3与紫外线吸收剂UV531或紫外线吸收剂UV328混合。
5.如权利要求1所述的环保型可降解TPU薄膜，其特征在于：所述光降解剂为硬脂酸铁。
6.权利要求1至5任意一项所述的环保型可降解TPU薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备改性纳米碳酸钙：在混合机中投入质量比为100：(1～2)的纳米碳酸钙和硼酸酯偶联剂，然后高速搅拌5～10min，搅拌速度为1000～1500r/min；
(2)将配方量的TPU颗粒、改性纳米碳酸钙、EVA、紫外线吸收剂、光降解剂加入混合机中高速混均；
(3)将混均的材料干燥后送至流延机中挤出成型，流延机各区温度为:料筒温度180～200℃，滤网温度190～205℃，弯头温度190～205℃，连接温度190～205℃，模头温度190～200℃。
7.如权利要求6所述的环保型可降解TPU薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)高速混均的转速为800～1000r/min。
8.如权利要求6所述的环保型可降解TPU薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)干燥温度为70～80℃，干燥时间为2～4h。
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