CN105199370A - 一种可温控变色的tpu薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents
一种可温控变色的tpu薄膜及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了可温控变色的TPU薄膜及其制备方法和应用,所述可温控变色的TPU薄膜,按质量百分含量主要含有以下组分:65-75%TPU颗粒、12-13%无苯环的亚磷酸酯、12-13%含氢硅油和1-9%抗氧剂,其中TPU颗粒包含TPU分子链和接枝到TPU分子链上的肽侧链聚丁二炔。本发明制备的TPU薄膜具有可温控变色的特性,变色速度为1s,并且具有22-25g/10min的熔融指数,耐黄变性能为5级,撕裂强度为45-48kgf,拉伸强度为47-50MPa,是一种具有优良综合性能的TPU薄膜。可作为功能性材料,应用于高档建筑覆膜、汽车和火车车窗的贴膜、鞋材等,可调节光照或热交换,同时增加美感和多样性。
Description
技术领域
本发明属于TPU薄膜制备技术领域,具体涉及一种TPU薄膜及其制备方法和应用,尤其涉及一种可温控变色的TPU薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
TPU(Thermoplasticpolyyrethane,热塑性聚氨脂)是一种新型的有机高分子合成材料,属于化合物,英文商品名:Flexiblepolyurethane,是一种各项性能优异,可以代替橡胶rubber,软性聚氯乙烯材料PVC。例如其具有优异的物理性能,例如耐磨性,回弹力都好过普通聚氨酯、PVC,耐老化性好过橡胶,可以说是替代PVC和PU的最理想的材料,被国际上称为新型聚合物材料。
聚氨酯热塑性弹性体有聚酯型和聚醚型两类,白色无规则球状或柱状颗粒,相对密度1.10-1.25,聚醚型相对密度比聚酯型小。聚氨酯热塑性弹性体突出的特点是耐磨性优异、耐臭氧性极好、硬度大、强度高、弹性好、耐低温,有良好的耐油、耐化学药品和耐环境性能,在潮湿环境中聚醚型酯水解稳定性远超过聚酯型。
TPU薄膜的应用现在越来越广泛。TPU薄膜可应用于高档建筑覆膜、汽车和火车车窗的贴膜、鞋材等。然而,可温控变色的TPU薄膜的研究还很少见,可温控变色的TPU薄膜通过温控变色可调节光照或热交换,同时增加美感和多样性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具体涉及一种TPU薄膜及其制备方法和应用,尤其涉及一种可温控变色的TPU薄膜及其制备方法和应用。本发明通过对分子结构的改性,通过一定的方法,将肽侧链聚丁二炔接枝到TPU分子链中,获得新的TPU材料,可实现温控变色。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一方面,本发明提供了一种可温控变色的TPU薄膜,按质量百分含量主要含有以下组分:
其中TPU颗粒包含TPU分子链和接枝到TPU分子链上的肽侧链聚丁二炔。
肽是由氨基酸组成的链状分子,也是生命物体蛋白质中不可或缺的成分。这种TPU颗粒是一种可加工成各种形状的纳米纤维。可通过挤出生产纤维;通过涂覆形成膜;也可模塑成型水凝胶。
在本发明所述可温控变色的TPU薄膜中,所述肽的分子量为1000-3000,例如1000、1500、2000、2500或3000。
在本发明所述可温控变色的TPU薄膜中,所述TPU颗粒中侧链聚丁二炔的质量百分含量为15-20%,例如15%、15.5%、16%、16.5%、17%、17.5%、18%、18.5%、19%、19.5%或20%。
在本发明所述可温控变色的TPU薄膜中,所述接枝的方法为:将丁二炔、TPU及交联剂在225-250℃下反应0.5-5h。例如反应温度可以为225℃、230℃、235℃、240℃、245℃或250℃,反应时间为0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h。
在本发明所述可温控变色的TPU薄膜中,所述交联剂为2-乙基-4甲基咪唑、2-异丙基咪唑、六氢邻苯二甲酸酐、三亚乙基四胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺中的一种或两种以上的混合。
优选地,所述交联剂的质量百分含量为TPU颗粒的0.5-3%,例如0.5%、1%、1.3%、1.5%、1.8%、2%、2.2%、2.4%、2.6%、2.8%或3%。
在本发明所述可温控变色的TPU薄膜中,所述TPU颗粒含量为65-75%,例如65%、65.5%、66%、66.5%、67%、67.5%、68%、68.5%、69%、69.5%、70%、70.5%、71%、71.5%、72%、72.5%、73%、73.5%、74%、74.5%或75%。
优选地,所述TPU颗粒为聚醚型TPU颗粒和聚酯型TPU颗粒中的一种或两种混合。
在本发明所述可温控变色的TPU薄膜中,所述无苯环的亚磷酸酯的含量为12-13%,例如12%、12.2%、12.4%、12.6%、12.8%或13%。
在本发明所述可温控变色的TPU薄膜中,所述含氢硅油的含量为10-13%,例如10%、10.3%、10.5%、10.8%、11%、11.3%、11.5%、11.8%、12%、12.2%、12.4%、12.6%、12.8%或13%。
在本发明所述可温控变色的TPU薄膜中,所述白炭黑的含量为2-10%,例如2%、2.3%、2.5%、2.8%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%或10%。
在本发明所述可温控变色的TPU薄膜中,所述抗氧剂的含量为1-5%,例如1%、1.3%、1.5%、1.8%、2%、2.4%、2.8%、3%、3.5%、3.8%、4%、4.5%、4.8%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%或9%。
另一方面,本发明提供了如第一方面所述的可温控变色的TPU薄膜的制备方法,包括如下步骤:
(1)将所有组分预先干燥;
(2)将所有干燥后的组分混合,经流延机挤出成型即得所述TPU薄膜。
在本发明所述可温控变色的TPU薄膜的制备方法中,步骤(1)所述干燥的温度为85~105℃,例如85℃、87℃、90℃、93℃、95℃、98℃、100℃、103℃或105℃,干燥的时间为2~3h,例如2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h或3h。
在本发明所述可温控变色的TPU薄膜的制备方法中,步骤(2)所述流延机的各段温度设置如下:料筒温度为150-230℃,例如150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃或230℃;滤网温度为170-210℃,例如170℃、180℃、190℃、200℃或210℃;弯头温度为170-210℃,例如170℃、180℃、190℃、200℃或210℃;模头温度为180-220℃,例如180℃、190℃、200℃、210℃或220℃。
另一方面,本发明提供了如第一方面所述的可温控变色的TPU薄膜在功能性材料领域的应用。本发明的TPU薄膜可作为功能性材料,可用作高档建筑覆膜、汽车和火车车窗的贴膜、鞋材等。可温控变色的TPU薄膜通过温控变色可调节光照或热交换,同时增加美感和多样性。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明制备的TPU薄膜具有可温控变色的特性,变色速度为1s,并且具有22-25g/10min的熔融指数,耐黄变性能为5级,撕裂强度为45-48kgf,拉伸强度为47-50MPa,即本发明制备的TPU薄膜具有良好的可温控变色特性,良好的耐黄变性能以及良好的机械性能,是一种具有优良综合性能的TPU薄膜,本发明制得的TPU薄膜可作为功能性材料,应用于高档建筑覆膜、汽车和火车车窗的贴膜、鞋材等,通过温控变色可调节光照或热交换,同时增加美感和多样性。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
在本实施例中,可温控变色的TPU薄膜,按质量百分含量含有以下组分:
其中TPU颗粒包含TPU分子链和接枝到TPU分子链上的肽侧链聚丁二炔,将占TPU颗粒质量百分含量15%的丁二炔、TPU颗粒及占TPU颗粒质量百分含量0.5%的交联剂2-乙基-4甲基咪唑在235℃下反应0.5h将肽侧链聚丁二炔接枝到TPU分子链上;其中所述肽的分子量为2000。
所述可温控变色的TPU薄膜采用以下方法制备:
(1)将所有组分在90℃预先干燥2h;
(2)将所有干燥后的组分混合,经流延机挤出成型即得所述TPU薄膜;
所述流延机的各段温度设置如下:料筒温度为170℃;滤网温度为170℃;弯头温度为200℃;连接温度为200℃;模头温度为210℃。
实施例2
在本实施例中,可温控变色的TPU薄膜,按质量百分含量含有以下组分:
其中TPU颗粒包括TPU分子链和接枝到TPU分子链上的肽侧链聚丁二炔;将占TPU颗粒质量百分含量20%的丁二炔、TPU颗粒及占TPU颗粒质量百分含量1%的交联剂六氢邻苯二甲酸酐在250℃下反应2.5h将肽侧链聚丁二炔接枝到TPU分子链上;其中所述肽的分子量为1000。
所述可温控变色的TPU薄膜采用以下方法制备:
(1)将所有组分在85℃预先干燥3h;
(2)将所有干燥后的组分混合,经流延机挤出成型即得所述TPU薄膜,所述流延机的各段温度设置如下:料筒温度为150℃;滤网温度为170℃;弯头温度为210℃;连接温度为210℃;模头温度为220℃。
实施例3
在本实施例中,可温控变色的TPU薄膜,按质量百分含量含有以下组分:
其中TPU颗粒包括TPU分子链和接枝到TPU分子链上的肽侧链聚丁二炔;将占TPU颗粒质量百分含量18%的丁二炔、TPU颗粒及占TPU颗粒质量百分含量3%的交联剂二乙胺基丙胺在225℃下反应5h将肽侧链聚丁二炔接枝到TPU分子链上;其中所述肽的分子量为3000。
所述可温控变色的TPU薄膜采用以下方法制备:
(1)将所有组分在105℃预先干燥2.5h;
(2)将所有干燥后的组分混合,经流延机挤出成型即得所述TPU薄膜;
所述流延机的各段温度设置如下:料筒温度为230℃;滤网温度为170℃;弯头温度为210℃;连接温度为210℃;模头温度为220℃。
实施例4
在本实施例中,可温控变色的TPU薄膜,按质量百分含量含有以下组分:
其中TPU颗粒包括TPU分子链和接枝到TPU分子链上的肽侧链聚丁二炔;将占TPU颗粒质量百分含量17%的丁二炔、TPU颗粒及占TPU颗粒质量百分含量3%的交联剂二乙胺基丙胺在240℃下反应4h将肽侧链聚丁二炔接枝到TPU分子链上;其中所述肽的分子量为3000。
所述可温控变色的TPU薄膜采用以下方法制备:
(1)将所有组分在100℃预先干燥5h;
(2)将所有干燥后的组分混合,经流延机挤出成型即得所述TPU薄膜;
所述流延机的各段温度设置如下:料筒温度为150℃;滤网温度为170℃;弯头温度为210℃;连接温度为210℃;模头温度为210℃。
对比例1
对比例1与实施例1不同的是在将肽侧链聚丁二炔接枝到TPU分子链上时加入的丁二炔占TPU颗粒质量百分含量为14%,其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例2
对比例2与实施例1不同的是在将肽侧链聚丁二炔接枝到TPU分子链上时加入的丁二炔占TPU颗粒质量百分含量为21%,其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例3
对比例3与实施例1不同的是制备TPU薄膜的原料中,按质量百分含量含有以下组分:
其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例4
对比例4与实施例3不同的是制备TPU薄膜的原料中,按质量百分含量含有以下组分:
其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例3相同。
对比例5
对比例5与实施例3不同的是制备TPU薄膜的原料中,按质量百分含量含有以下组分:
其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例3相同。
对比例6
对比例6与实施例3不同的是制备TPU薄膜的原料中,按质量百分含量含有以下组分:
其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例3相同。
对比例7
对比例7与实施例4不同的是制备TPU薄膜的原料中,按质量百分含量含有以下组分:
其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例4相同。
对比例8
对比例8与实施例4不同的是制备TPU薄膜的原料中,按质量百分含量含有以下组分:
其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例4相同。
对比例9
对比例9与实施例3不同的是制备TPU薄膜的原料中,按质量百分含量含有以下组分:
其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例3相同。
对比例10
对比例10与实施例2不同的是制备TPU薄膜的原料中,按质量百分含量含有以下组分:
其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例2相同。
对实施例1-4和对比例1-10制得的TPU薄膜进行性能评价,结果如下表1所示。
表1
由表1可知,本发明制备的TPU薄膜具有可温控变色的特性,变色速度为1s,并且具有22-25g/10min的熔融指数,耐黄变性能为5级,撕裂强度为45-48kgf,拉伸强度为47-50MPa,即本发明制备的TPU薄膜具有良好的可温控变色特性,良好的耐黄变性能以及良好的机械性能,是一种具有优良机械性能的TPU薄膜,而当制备TPU薄膜的原料中某种组分用量在本发明限定范围之外时(对比例1-10),制备得到的TPU薄膜的各项性能明显下降,这说明,在本发明中各组分之间相互配合,产生了良好的效果。本发明制得的TPU薄膜可作为功能性材料,应用于高档建筑覆膜、汽车和火车车窗的贴膜、鞋材等。温控变色可调节光照或热交换,同时增加美感和多样性。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的可温控变色的TPU薄膜及其制备方法和应用,但本发明并不局限于上述实施例,即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种可温控变色的TPU薄膜,其特征在于,按质量百分含量主要含有以下组分:
其中TPU颗粒包含TPU分子链和接枝到TPU分子链上的肽侧链聚丁二炔。
2.根据权利要求1所述的TPU薄膜,其特征在于,所述肽的分子量为1000-3000。
3.根据权利要求1或2所述的TPU薄膜,其特征在于,所述TPU颗粒中侧链聚丁二炔的质量百分含量为15-20%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的TPU薄膜,其特征在于,所述接枝的方法为:将丁二炔、TPU及交联剂在225-250℃下反应0.5-5h。
5.根据权利要求4所述的TPU薄膜,其特征在于,所述交联剂为2-乙基-4甲基咪唑、2-异丙基咪唑、六氢邻苯二甲酸酐、三亚乙基四胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺中的一种或两种以上的混合;
优选地,所述交联剂的质量百分含量为TPU颗粒的0.5-3%。
6.根据权利要求1-5任一项所述的TPU薄膜,其特征在于,所述TPU颗粒为聚醚型TPU颗粒和聚酯型TPU颗粒中的一种或两种混合。
7.一种权利要求1-6任一项所述的可温控变色的TPU薄膜的制备方法,包括如下步骤:
(1)将所有组分预先干燥;
(2)将所有干燥后的组分混合,经流延机挤出成型即得所述TPU薄膜。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述干燥的温度为85~105℃,干燥的时间为2~3h。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述流延机的各段温度设置如下:料筒温度为150-230℃;滤网温度为170-210℃;弯头温度为170-210℃;模头温度为180-220℃。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的可温控变色的TPU薄膜在功能性材料领域的应用。
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