CN110835462B - 一种高耐磨可印刷tpu薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高耐磨可印刷TPU薄膜及其制备方法，所述可印刷TPU薄膜的制备原料包括以下组分：甲苯二异氰酸酯40‑80份，聚酯多元醇30‑40份，聚醚多元醇20‑30份，烷氧基聚(氧化亚烷基)二醇5‑8份，二季戊四醇六丙烯酸酯2‑6份，扩链剂4‑7份，催化剂2‑4份；本发明提供的可印刷TPU薄膜，通过聚醚多元醇、烷氧基聚(氧化亚烷基)二醇和二季戊四醇六丙烯酸酯三种物质的配合使用，使得TPU薄膜具有良好的印刷性能，同时提升了TPU薄膜的耐磨性能，600～800次仍然能够保持良好的使用性能，在印刷领域具有良好的应用前景，拓展了TPU薄膜的应用范围，应用价值较高。

Description

一种高耐磨可印刷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，尤其是涉及一种高耐磨可印刷TPU薄膜及其制备方法。
背景技术
TPU(Thermoplastic polyyrethane，热塑性聚氨脂)是一种新型的有机高分子合成材料，英文商品名：Flexible polyurethane，是由二异氰酸酯、大分子多元醇和扩链剂共同反应生成的高分子材料。其可拓展的功能多，性能好，因此应用前景广阔。聚氨酯弹性体是一种内聚能较强的材料，耐磨性能优异，与天然橡胶相比，其抗磨性能可提高2-10倍之多。同时，它还具有较高的机械强度和撕裂强度，加之它所具备的优异的减震缓冲性能，使它具备了较好的“以柔克刚”的本领。
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目前公开的聚氨酯材料均没有兼具耐磨性和可印刷性能的材料，因此，如何开发一种具有良好的耐磨性和可印刷性的TPU薄膜，对于其应用具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种TPU薄膜及其制备方法，特别是提供一种高耐磨可印刷TPU薄膜及其制备方法，以解决现有的TPU薄膜耐磨性较差，印刷性能不能满足日常使用要求的问题。
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印刷TPU薄膜，所述可印刷TPU薄膜的制备原料包括以下组分：
Figure BDA0002294461820000031
本发明提供的可印刷TPU薄膜，通过聚醚多元醇、烷氧基聚(氧化亚烷基)二醇和二季戊四醇六丙烯酸酯三种物质的配合使用，使得TPU薄膜具有良好的印刷性能，同时提升了TPU薄膜的耐磨性能，摩擦600～800次仍然能够保持良好的使用性能。
在本发明中，所述高耐磨是指当采用耐摩擦仪(MCJ-01A，济南兰光机电技术有限公司)在4磅的载荷下摩擦样品时，摩擦600～800次仍然能够保持良好的使用性能。
本发明所述甲苯二异氰酸酯的重量份为40-80份，例如可以是40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份或80份等。
本发明所述聚酯多元醇的重量份为30-40份，例如可以是30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份或40份等。
优选地，所述聚酯多元醇的数均分子量为600-1800，例如可以是600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700或1800等。
本发明所述聚醚多元醇的重量份为20-30份，例如可以是20份、21份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份等等。
在本发明中，聚醚多元醇由于含有碳氧键，使得形成材料的过程中韧性提升，可提升TPU薄膜的耐磨性能。
优选地，所述聚醚多元醇的数均分子量为3000-5000，例如可以是3000、3200、3500、3700、4000、4200、4400、4500、4800或5000等，优选为3400-3800。
优选地，所述聚醚多元醇为丙烯腈接枝改性的聚醚多元醇。其固含量为40％-45％，官能度为2-3。聚醚多元醇的型号为KE-880S，优选可利亚多元醇(南京)有限公司生产。
本发明所述烷氧基聚(氧化亚烷基)二醇的重量份为5-8份，例如可以是5份、6份、7份或8份等。
在本发明中，烷氧基团、氧亚烷基团能够提升原料混合后的亲水性，从而赋予TPU薄膜较好的亲水性和韧性，提升耐磨性能。
优选地，所述烷氧基聚(氧化亚烷基)二醇的数均分子量为1000-1500，例如可以是1000、1100、1200、1300、1400或1500等。
优选地，所述烷氧基聚(氧化亚烷基)二醇中，烷氧基的碳原子数为1-5，例如可以是1、2、3、4或5，所述氧化亚烷基的碳原子数为2-4，例如可以是2、3或4。
本发明所述二季戊四醇六丙烯酸酯的重量份为2-6份，例如可以是2份、3份、4份、5份或6份等等。
在本发明中，二季戊四醇六丙烯酸酯能够提升混合物的流动性，因此可赋予TPU薄膜良好的印刷性，同时可促进提升烷氧基聚(氧化亚烷基)二醇、聚醚多元醇的耐磨性能，对于TPU薄膜性能的影响至关重要。
本发明所述扩链剂的重量份为4-7份，例如可以是4份、5份、6份或7份等。
本发明所述催化剂的重量份为2-4份，例如可以是2份、3份、4份等等。
在本发明中，使用的扩链剂和催化剂均为本领域常用物质，例如可以是扩链剂可以是乙二醇、乙二胺、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇等等；催化剂可以是有机锡催化剂，具体地可以是辛酸亚锡、二辛酸二丁锡或月硅酸二丁锡等等。
另一方面，本发明提供了一种如上所述的可印刷TPU薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将甲苯二异氰酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、烷氧基聚(氧化亚烷基)二醇和二季戊四醇六丙烯酸酯加入容器中，在搅拌条件下，真空脱水；
(2)向步骤(1)的物料中加入扩链剂和催化剂混合反应；
(3)将步骤(2)反应后的物料加入至双螺杆挤出机中挤出成型得到可印刷TPU薄膜。
优选地，步骤(1)中所述真空脱水的温度为60-80℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等。
优选地，步骤(1)中所述真空脱水的时间为2-6小时，例如可以是2小时、3小时、4小时、5小时或6小时等。
优选地，步骤(1)中所述搅拌的速率为100-170r/min，例如可以是100r/min、110r/min、120r/min、130r/min、140r/min、150r/min、160r/min或170r/min等。
优选地，步骤(2)中所述混合反应的温度为50-80℃，例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等。
优选地，步骤(2)中所述混合反应的时间为1-5小时，例如可以是1小时、2小时、3小时、4小时或5小时等。
优选地，步骤(3)所述双螺杆挤出机的喂料段温度为120-130℃(例如可以是120℃、122℃、125℃、130℃等)，混合段温度为140-160℃(例如可以是140℃、145℃、150℃、155℃或160℃等)，挤出段温度为170-180℃(例如可以是170℃、173℃、175℃、178℃或180℃等)，机头温度为150-160℃(例如可以是150℃、153℃、155℃、158℃或160℃等)。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的可印刷TPU薄膜，通过聚醚多元醇、烷氧基聚(氧化亚烷基)二醇和二季戊四醇六丙烯酸酯三种物质的配合使用，使得TPU薄膜具有良好的印刷性能，同时提升了TPU薄膜的耐磨性能，摩擦600～800次仍然能够保持良好的使用性能，在印刷领域具有良好的应用前景，拓展了TPU薄膜的应用范围，应用价值较高。
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
本实施例提供的可印刷TPU薄膜的制备原料按重量份计包括以下组分：
Figure BDA0002294461820000061
制备方法如下：
(1)将甲苯二异氰酸酯、聚酯多元醇(数均分子量为1200)、KE-880S(数均分子量为4000)、乙氧基聚(氧化亚乙基)二醇(数均分子量1100)和二季戊四醇六丙烯酸酯加入容器中，在120r/min的速度搅拌条件下，70℃真空脱水4小时；
(2)向步骤(1)的物料中加入乙二醇和辛酸亚锡，在70℃下混合反应4小时；
(3)将步骤(2)反应后的物料加入至双螺杆挤出机中挤出成型得到可印刷TPU薄膜，双螺杆挤出机的喂料段温度为125℃，混合段温度为145℃，挤出段温度为170℃，机头温度为155℃。
实施例2
本实施例提供的可印刷TPU薄膜的制备原料按重量份计包括以下组分：
Figure BDA0002294461820000071
制备方法如下：
(1)将甲苯二异氰酸酯、聚酯多元醇(数均分子量为1500)、KE-880S(数均分子量为3000)、正丙氧基聚(氧化亚正丙基)二醇(数均分子量1100)和二季戊四醇六丙烯酸酯加入容器中，在170r/min的速度搅拌条件下，80℃真空脱水2小时；
(2)向步骤(1)的物料中加入1,3-丙二醇和二辛酸二丁锡，在80℃下混合反应1小时；
(3)将步骤(2)反应后的物料加入至双螺杆挤出机中挤出成型得到可印刷TPU薄膜，双螺杆挤出机的喂料段温度为120℃，混合段温度为140℃，挤出段温度为170℃，机头温度为150℃。
实施例3
本实施例提供的可印刷TPU薄膜的制备原料按重量份计包括以下组分：
Figure BDA0002294461820000081
制备方法如下：
(1)将甲苯二异氰酸酯、聚酯多元醇(数均分子量为600)、KE-880S(数均分子量为5000)、乙氧基聚(氧化亚乙基)二醇(数均分子量1000)和二季戊四醇六丙烯酸酯加入容器中，在100r/min的速度搅拌条件下，60℃真空脱水6小时；
(2)向步骤(1)的物料中加入1,3-丙二醇和二辛酸二丁锡，在50℃下混合反应5小时；
(3)将步骤(2)反应后的物料加入至双螺杆挤出机中挤出成型得到可印刷TPU薄膜，双螺杆挤出机的喂料段温度为130℃，混合段温度为160℃，挤出段温度为180℃，机头温度为160℃。
实施例4
本实施例提供的可印刷TPU薄膜的制备原料按重量份计包括以下组分：
Figure BDA0002294461820000091
制备方法如下：
(1)将甲苯二异氰酸酯、聚酯多元醇(数均分子量为1800)、KE-880S(数均分子量为3400)、乙氧基聚(氧化亚乙基)二醇(数均分子量1500)和二季戊四醇六丙烯酸酯加入容器中，在100r/min的速度搅拌条件下，60℃真空脱3小时；
(2)向步骤(1)的物料中加入1,4-丁二醇和辛酸亚锡，在60℃下混合反应3小时；
(3)将步骤(2)反应后的物料加入至双螺杆挤出机中挤出成型得到可印刷TPU薄膜，双螺杆挤出机的喂料段温度为125℃，混合段温度为145℃，挤出段温度为170℃，机头温度为155℃。
实施例5
本实施例提供的可印刷TPU薄膜的制备原料按重量份计包括以下组分：
Figure BDA0002294461820000092
Figure BDA0002294461820000101
制备方法如下：
(1)将甲苯二异氰酸酯、聚酯多元醇(数均分子量为600)、KE-880S(数均分子量为4500)、乙氧基聚(氧化亚乙基)二醇(数均分子量1000)和二季戊四醇六丙烯酸酯加入容器中，在120r/min的速度搅拌条件下，70℃真空脱水4小时；
(2)向步骤(1)的物料中加入乙二胺和辛酸亚锡，在70℃下混合反应4小时；
(3)将步骤(2)反应后的物料加入至双螺杆挤出机中挤出成型得到可印刷TPU薄膜，双螺杆挤出机的喂料段温度为125℃，混合段温度为145℃，挤出段温度为170℃，机头温度为155℃。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中将KE-880S替换为聚四氢呋喃二醇，其他均与实施例1相同制备得到TPU薄膜。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中不包括KE-880S，乙氧基聚(氧化亚乙基)二醇的重量份为16份，二季戊四醇六丙烯酸酯的重量份为18份，其他均与实施例1相同制备得到TPU薄膜。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中不包括乙氧基聚(氧化亚乙基)二醇，KE-880S的重量份为26份，二季戊四醇六丙烯酸酯的重量份为8份，其他均与实施例1相同制备得到TPU薄膜。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中不包括二季戊四醇六丙烯酸酯，KE-880S的重量份为26份，乙氧基聚(氧化亚乙基)二醇的重量份为8份，其他均与实施例1相同制备得到TPU薄膜。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中不包括KE-880S和乙氧基聚(氧化亚乙基)二醇，二季戊四醇六丙烯酸酯的重量份为34份，其他均与实施例1相同制备得到TPU薄膜。
对比例5
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中不包括KE-880S、乙氧基聚(氧化亚乙基)二醇和二季戊四醇六丙烯酸酯，其他均与实施例1相同制备得到TPU薄膜。
将上述实施例1-6与对比例1-3提供的TPU薄膜进行耐磨测试，在常温下，采用耐摩擦仪(MCJ-01A，济南兰光机电技术有限公司)在4磅的载荷下摩擦样品并且计数摩擦次数。
基于以下标准进行评价：
○：摩擦次数为600～800次；
△：摩擦次数为300～600次；
×：摩擦次数为300次以下。
对如上实施例1-6与对比例1-3提供的TPU薄膜材料进行了可印刷性测试，观察其印刷流畅性。具体结果如表1所示：
表1
样品 耐磨性能 印刷流畅性
实施例1 ○ 流畅
实施例2 ○ 流畅
实施例3 ○ 流畅
实施例4 ○ 流畅
实施例5 ○ 流畅
实施例6 △ 流畅
对比例1 △ 有轻微卡顿
对比例2 × 有轻微卡顿
对比例3 × 有轻微卡顿
对比例4 × 卡顿
对比例5 × 卡顿
通过表1中的结果可知，本发明提供的可印刷TPU薄膜耐磨性更好，摩擦600～800次仍能保持良好性能。
而实施例6与实施例1的对比可知，当聚醚多元醇种类发生变化时，耐磨性能发生下降。
通过对比例1-5与实施例1的对比可知，当KE-880S、乙氧基聚(氧化亚乙基)二醇和二季戊四醇六丙烯酸酯中的任意一种或多种缺少时，TPU薄膜的耐磨性变差，并且会影响材料的可印刷性。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的高耐磨可印刷TPU薄膜及其制备方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。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)

1.一种可印刷TPU薄膜，其特征在于，所述可印刷TPU薄膜的制备原料包括以下组分：
Figure FDA0003181602960000011
所述聚酯多元醇的数均分子量为600-1800；
所述聚醚多元醇的数均分子量为3000-5000；
所述聚醚多元醇为丙烯腈接枝改性的聚醚多元醇；
所述烷氧基聚(氧化亚烷基)二醇的数均分子量为1000-1500；
所述烷氧基聚(氧化亚烷基)二醇中，烷氧基的碳原子数为1-5，所述氧化亚烷基的碳原子数为2-4。
2.根据权利要求1所述的可印刷TPU薄膜，其特征在于，所述聚醚多元醇的数均分子量为3400-3800。
3.根据权利要求1或2所述的可印刷TPU薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将甲苯二异氰酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、烷氧基聚(氧化亚烷基)二醇和二季戊四醇六丙烯酸酯加入容器中，在搅拌条件下，真空脱水；
(2)向步骤(1)的物料中加入扩链剂和催化剂混合反应；
(3)将步骤(2)反应后的物料加入至双螺杆挤出机中挤出成型得到可印刷TPU薄膜。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述真空脱水的温度为60-80℃。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述真空脱水的时间为2-6小时。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌的速率为100-170r/min。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合反应的温度为50-80℃。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合反应的时间为1-5小时。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述双螺杆挤出机的喂料段温度为120-130℃，混合段温度为140-160℃，挤出段温度为170-180℃，机头温度为150-160℃。
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