CN106084745A - 一种高柔软耐水解tpu薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高柔软耐水解TPU薄膜及其制备方法，本发明利用80‑90重量份TPU颗粒、10‑20重量份环氧树脂、10‑20重量份聚碳化二亚胺、5‑15重量份聚乙二醇以及1‑5重量份抗氧剂制备得到TPU薄膜，该TPU薄膜的硬度为25‑28A，具有高柔软性，拉伸强度为16‑22Mpa，断裂伸长率为180‑200％，力学性能良好，并且具有良好的耐水解性能，其制备方法简单，具有很好应用前景。

Description

一种高柔软耐水解TPU薄膜及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种TPU薄膜及其制备方法，尤其涉及一种高柔软耐水解TPU薄膜及其制备方法。

背景技术

TPU(Thermoplastic polyyrethane,热塑性聚氨酯)是一种新型的有机高分子合成材料，其各项性能优异，可以代替橡胶、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和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。

热塑性聚氨酯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。聚醚型热塑性聚氨酯弹性体一般由聚四亚甲基醚二醇(PTMGE)、MDI和小分子扩链剂合成。与聚酯型热塑性聚氨酯弹性体相比，聚醚型热塑性聚氨酯弹性体具有优异的低温性能、耐水解性能以及弹性，在薄膜、电线电缆、氨纶纤维等方面获得广泛的应用，对其的研究也越来越深入。

CN103193950A公开一种聚醚型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，所述聚醚型热塑性聚氨酯弹性体由40～55％低聚物二元醇、30～45％异氰酸酯、5～20％扩链剂和0.05～0.2％抗氧剂组成，其制备方法即在低聚物二元醇中加入抗氧剂，抽真空脱水得含有抗氧剂的低聚物二元醇；将扩链剂真空脱水处理；将异氰酸酯恒温油浴溶化；将含有抗氧剂的低聚物二元醇和真空脱水处理的扩链剂混合均匀并加热调节至90-100℃与油浴溶化好的异氰酸酯混合、搅拌至150℃时得到块状制品于80℃烘箱熟化、粉碎、置于双螺杆挤出机组挤出、切拉、吹干后用注塑机注塑成型，即得具有低伸模量，较长的断裂伸长率，拉伸强度范围可调的聚醚型热塑性聚氨酯弹性体。

随着科技的发展，目前对于TPU材料提出了更高的要求，期望其在具备良好机械性能的同时具备高柔软性以及良好的耐水解性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TPU薄膜及其制备方法。特别是提供一种高柔软耐水解TPU薄膜及其制备方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种TPU薄膜，所述TPU薄膜主要由以下重量份的原料制备得到：

在本发明所述的TPU薄膜的原料中，所述聚醚型TPU颗粒的用量为80-90重量份，例如80重量份、81重量份、82重量份、83重量份、84重量份、85重量份、86重量份、87重量份、88重量份、89重量份或90重量份。

在本发明所述的TPU薄膜的原料中，所述环氧树脂的用量为10-20重量份，例如10重量份、12重量份、14重量份、16重量份、18重量份或20重量份。

优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、溴化双酚A型环氧树脂或酚醛型环氧树脂中的一种或至少两种的混合物。

在本发明所述的TPU薄膜的原料中，所述聚碳化二亚胺的用量为10-20重量份，例如10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份或20重量份。

在本发明所述的TPU薄膜的原料中，所述聚乙二醇的用量为5-15重量份，例如5重量份、7重量份、9重量份、10重量份、12重量份、14重量份或15重量份。

在本发明所述的TPU薄膜的原料中，所述抗氧剂的用量为1-5重量份，例如1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份或5重量份。

优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂264、抗氧剂TPP或抗氧剂TNP中的任意一种或至少两种的混合物。

在本发明中，选用聚醚型TPU颗粒可以使得TPU薄膜具有较好的柔软性，并且在本发明的TPU薄膜制备原料中加入聚乙二醇，聚乙二醇与环氧树脂树脂相互作用，使整体TPU薄膜中柔性链段比例增加，有利于增加薄膜的柔软性能，并且通过对于聚乙二醇与环氧树脂树脂用量的控制使得TPU薄膜具有良好的耐水解性，从而制备得到高柔软耐水解的TPU薄膜。

另一方面，本发明提供了如第一方面所述的TPU薄膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将将TPU颗粒、环氧树脂、聚碳化二亚胺、聚乙二醇以及抗氧剂混合均匀；；

(2)将步骤(1)得到的混合物挤出得到所述TPU薄膜。

在本发明所述TPU薄膜的制备方法中，在步骤(1)所述混合前将将TPU颗粒、环氧树脂、聚碳化二亚胺、聚乙二醇以及抗氧剂进行预先干燥，所述干燥温度为50-70℃，例如50℃、52℃、55℃、58℃、60℃、62℃、65℃、68℃或70℃，干燥时间为1-5h，例如1h、1.5h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h、4h、4.3h、4.5h、4.8h或5h。

在本发明所述TPU薄膜的制备方法中，步骤(2)所述挤出利用流延机挤出。

优选地，所述流延机的各段温度设置如下：料筒温度为130-160℃；滤网温度为160-210℃；弯头温度为170-190℃；连接温度为170-180℃；模头温度为190-220℃。

作为本发明的优选技术方案，本发明所述高柔软耐水解TPU薄膜的制备方法包括以下步骤：

(1)将将TPU颗粒、环氧树脂、聚碳化二亚胺、聚乙二醇以及抗氧剂预先在50-70℃下干燥1-5h，混合均匀；

(2)将步骤(1)得到的混合物经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为130-160℃；滤网温度为160-210℃；弯头温度为170-190℃；连接温度为170-180℃；模头温度为190-220℃，得到所述TPU薄膜。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明利用80-90重量份TPU颗粒、10-20重量份环氧树脂、10-20重量份聚碳化二亚胺、5-15重量份聚乙二醇以及1-5重量份抗氧剂制备得到TPU薄膜，该TPU薄膜的硬度为25-28A，具有高柔软性，拉伸强度为16-22Mpa，断裂伸长率为180-200％，力学性能良好，并且具有良好的耐水解性能，其制备方法简单，具有很好应用前景。

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。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

在本实施例中，由以下原料制备TPU薄膜：

制备方法如下：

将上述各原料成分预先在60℃下干燥4h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为150℃；滤网温度为160℃；弯头温度为170℃；连接温度为180℃；模头温度为220℃，得到TPU薄膜。

实施例2

在本实施例中，由以下原料制备TPU薄膜：

制备方法如下：

将上述各原料成分预先在70℃下干燥1h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为130℃；滤网温度为210℃；弯头温度为190℃；连接温度为170℃；模头温度为200℃，得到TPU薄膜。

实施例3

在本实施例中，由以下原料制备TPU薄膜：

制备方法如下：

将上述各原料成分预先在50℃下干燥5h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为160℃；滤网温度为160℃；弯头温度为180℃；连接温度为170℃；模头温度为190℃，得到TPU薄膜。

实施例4

在本实施例中，由以下原料制备TPU薄膜：

制备方法如下：

将上述各原料成分预先在70℃下干燥2h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为140℃；滤网温度为180℃；弯头温度为190℃；连接温度为175℃；模头温度为220℃，得到TPU薄膜。

实施例5

在本实施例中，由以下原料制备TPU薄膜：

制备方法如下：

将上述各原料成分预先在60℃下干燥3h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为150℃；滤网温度为160℃；弯头温度为190℃；连接温度为180℃；模头温度为190℃，得到TPU薄膜。

对比例1

该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中不包括聚乙二醇，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

该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中聚乙二醇的用量为3重量份，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

该对比例与实施例3不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中聚乙二醇的用量为18重量份，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4

该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中环氧树脂的用量为8重量份，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5

该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中环氧树脂的用量为23重量份，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6

该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中利用聚酯型TPU颗粒代替聚醚型TPU颗粒，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7

该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中聚醚型TPU颗粒的用量为75重量份，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8

该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中聚醚型TPU颗粒的用量为93重量份，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9

该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中聚碳化二亚胺的用量为8重量份，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10

该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中聚碳化二亚胺的用量为23重量份，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。

分别将上述实施例1-5中所得的聚醚型TPU薄膜裁成直径为2cm试片，然后分别将所得的圆形试片按GB/T2411-2008(ISO868-2003)在高级硬度橡胶硬度计上，温度(23±2)℃的条件下测定其硬度；同时，分别将所得的薄膜裁成成长25mm，宽6.1mm的哑铃形试片，然后分别将所得的试片按GB/T528-1998(ISO37：2005)在电子万能拉力试验机上，在温度(23±2)℃，湿度(50±2％)，拉伸速度为200mm/min的条件下测定其力学性能测定；结果见表1。

表1

由表1可以看出，本发明制备的TPU薄膜的硬度为25-28A，具有高柔软性，拉伸强度为16-22Mpa，断裂伸长率为180-200％，力学性能良好

当TPU薄膜的制备原料中不加入聚乙二醇时(对比例1)，制备得到的TPU薄膜的硬度较高，柔软性能差，且其他力学性能也不能达到理想的状态，当将制备原料中的聚醚TPU颗粒换成聚酯型TPU颗粒时，TPU薄膜的硬度显著增大，力学性能也发生较大变化，并且当本发明中某种组分过多或过少时，其无论是硬度还是其力学性能均与本发明的差别很大，达不到理想的状态，因此本发明中各原料以及各原料用量之间相互配合才能得到高柔软性且具有良好力学性能的TPU薄膜。

将实施例1-5和对比例1-10的TPU薄膜产品置于70℃左右的水槽中进行水解稳定性实验，6周时间后按ASTMD412(美国材料与试验协会标准)进行拉伸强度测试，测定其拉伸强度保持率，结果见表2。

表2

由表2可以看出，本发明的TPU薄膜在6周后的拉伸强度保持率在95％以上，而对比例的拉伸强度保持率仅为78％-84％，本发明的TPU薄膜具有良好的耐水解性能。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的高柔软耐水解TPU薄膜及其制备方法，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 (9)

1.一种TPU薄膜，其特征在于，所述TPU薄膜主要由以下重量份的原料制备得到：

2.根据权利要求1所述的TPU薄膜，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、溴化双酚A型环氧树脂或酚醛型环氧树脂中的一种或至少两种的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的TPU薄膜，其特征在于，所述聚乙二醇的数均分子量为4000-10000。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的TPU薄膜，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂264、抗氧剂TPP或抗氧剂TNP中的任意一种或至少两种的混合物。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的TPU薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将TPU颗粒、环氧树脂、聚碳化二亚胺、聚乙二醇以及抗氧剂混合均匀；

(2)将步骤(1)得到的混合物挤出得到所述TPU薄膜。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)所述混合前将TPU颗粒、环氧树脂、聚碳化二亚胺、聚乙二醇以及抗氧剂进行预先干燥，所述干燥温度为50-70℃，干燥时间为1-5h。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述挤出利用流延机挤出。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述流延机的各段温度设置如下：料筒温度为130-160℃；滤网温度为160-210℃；弯头温度为170-190℃；连接温度为170-180℃；模头温度为190-220℃。

9.根据权利要求5-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述TPU薄膜的制备方法包括以下步骤：

(1)将TPU颗粒、环氧树脂、聚碳化二亚胺、聚乙二醇以及抗氧剂预先在50-70℃下干燥1-5h，混合均匀；

(2)将步骤(1)得到的混合物经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为130-160℃；滤网温度为160-210℃；弯头温度为170-190℃；连接温度为170-180℃；模头温度为190-220℃，得到所述TPU薄膜。