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一種低折射率高透明TPU薄膜及其制備方法與流程

文檔序號(hào):11192210閱讀:1792來(lái)源:國(guó)知局

本發(fā)明涉及合成材料技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種低折射率高透明tpu薄膜及其制備方法。



背景技術(shù):

tpu(thermoplasticpolyyrethane,熱塑性聚氨脂)是一種新型的有機(jī)高分子合成材料,具有優(yōu)異的性能;例如耐磨性和回彈力都優(yōu)于普通聚氨酯和pvc,耐老化性優(yōu)于橡膠,是替代pvc和pu的理想的材料,是國(guó)際公認(rèn)的新型聚合物材料。

熱塑性聚氨脂用途很廣泛,例如可用于鞋類、成衣類、醫(yī)藥類、國(guó)防用品、運(yùn)動(dòng)用品和工業(yè)用品材料以及電線電纜外護(hù)套材料等,還有如手機(jī)按鍵、塑料充氣玩具、床單、桌巾、浴簾、家具用布、圍裙、鋼琴、電腦鍵盤(pán)和覆膜面料及內(nèi)里材料等其他用途。

目前,市售的tpu材料普遍存在耐熱性差和透明性不足等缺點(diǎn),長(zhǎng)期暴露于高溫環(huán)境中很容易發(fā)生變質(zhì),同時(shí)產(chǎn)生黃變現(xiàn)象,影響薄膜的正常使用和功能發(fā)揮。例如,cn104262937a公開(kāi)了一種用于鍵盤(pán)膜的高透明tpu薄膜,其按質(zhì)量百分比含有pp粒子5-20%;tpu顆粒40-80%;環(huán)氧樹(shù)脂5-20%;無(wú)苯環(huán)的亞磷酸酯1-5%;馬來(lái)酸酐接枝共聚聚丙烯1-5%;紫外線吸收劑1-5%;含氫硅油1-5%。該發(fā)明改進(jìn)了tpu薄膜的透明度和機(jī)械性能,但長(zhǎng)期暴露在高溫中其透明度急劇下降,機(jī)械性能也有所減弱,并發(fā)生黃變;因此,一種具有持久高透明度、耐黃變性和高熱穩(wěn)定性的tpu薄膜是我們研究的重點(diǎn)。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題,本發(fā)明的目的在于提供一種低折射率高透明tpu薄膜及其制備方法。所述高透明指透光率大于98%,所述高熱穩(wěn)定性指其開(kāi)始降解的溫度為480℃以上,即在480℃以下都可以保持薄膜性質(zhì)的穩(wěn)定。

為達(dá)此目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:

第一方面,本發(fā)明提供一種高透明和高熱穩(wěn)定性的tpu薄膜,所述tpu薄膜包括如下重量份的原料:

本發(fā)明選用特定比例的聚氧化丙烯多元醇與聚己內(nèi)酯多元醇,與特定比例的脂環(huán)族二異氰酸酯和甲苯二異氰酸酯進(jìn)行tpu合成反應(yīng),在結(jié)構(gòu)上互相協(xié)同,生成多元共聚的tpu薄膜,打破分子的對(duì)稱性,使分子呈不規(guī)則排列,進(jìn)一步提高其透明度和拉伸強(qiáng)度等機(jī)械性能,且相較于現(xiàn)有技術(shù)能在保證相同透光率的前提下降低擴(kuò)鏈劑的使用量。

脂環(huán)族二異氰酸酯可以是12重量份、12.5重量份、13重量份、13.5重量份、14重量份、14.5重量份、15重量份、15.5重量份、16重量份、16.5重量份、17重量份、17.5重量份或18重量份;甲苯二異氰酸酯可以是7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份、10重量份、10.5重量份、11重量份、11.5重量份、12重量份、12.5重量份或13重量份;聚氧化丙烯多元醇可以是20重量份、22重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份、29重量份或30重量份;聚己內(nèi)酯多元醇可以是20重量份、22重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份、29重量份或30重量份;擴(kuò)鏈劑可以是1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份或4重量份;消泡劑可以是0.2重量份、0.25重量份、0.3重量份、0.35重量份、0.4重量份、0.45重量份、0.5重量份、0.55重量份、0.6重量份、0.65重量份、0.7重量份、0.75重量份或0.8重量份;紫外線吸收劑可以是2重量份、2.25重量份、2.5重量份、2.75重量份、3重量份、3.25重量份、3.5重量份、3.75重量份或4重量份;抗黃變劑可以是0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1重量份、1.1重量份、1.2重量份、1.3重量份、1.4重量份、1.5重量份或1.6重量份;聚四氟乙烯可以是0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1重量份、1.1重量份、1.2重量份、1.3重量份、1.4重量份或1.5重量份。

消泡劑、紫外線吸收劑、抗黃變劑和聚四氟乙烯的選擇及其配比能夠使tpu薄膜耐黃變、抗紫外線、透光率高且保持持久的良好透明度,不會(huì)因長(zhǎng)期氧化等環(huán)境因素引起透明度降低。

優(yōu)選地,所述原料還包括0.2-0.6重量份的納米水滑石,(例如可以是0.2重量份、0.25重量份、0.3重量份、0.35重量份、0.4重量份、0.45重量份、0.5重量份、0.55重量份或0.6重量份)和1.2-1.4重量份的硬脂酸鹽(例如可以是1.2重量份、1.22重量份、1.24重量份、1.26重量份、1.28重量份、1.3重量份、1.32重量份、1.34重量份、1.36重量份、1.38重量份或1.4重量份)。納米水滑石和硬脂酸鹽的加入有助于tpu薄膜熱穩(wěn)定性的提高,另外還能提高tpu薄膜的伸長(zhǎng)率和硬度;此外,聚四氟乙烯也能提高熱穩(wěn)定性。

優(yōu)選地,所述硬脂酸鹽為硬脂酸鈣、硬脂酸鋇或硬脂酸鎂中的任意一種或至少兩種的組合,例如可以是硬脂酸鈣,硬脂酸鈣和硬脂酸鋇的組合,或硬脂酸鈣、硬脂酸鋇和硬脂酸鎂的組合。

優(yōu)選地,所述原料還包括0.5-0.9重量份的羥烷基咪唑啉酮(例如可以是0.5重量份、0.55重量份、0.6重量份、0.65重量份、0.7重量份、0.75重量份、0.8重量份、0.85重量份或0.9重量份)、1.5-4.5重量份的聚碳化二亞胺(例如可以是1.5重量份、1.75重量份、2重量份、2.25重量份、2.5重量份、2.75重量份、3重量份、3.25重量份、3.5重量份、3.75重量份、4重量份、4.25重量份或4.5重量份)和3-5重量份的羥基苯甲酮(例如可以是3重量份、3.2重量份、3.4重量份、3.6重量份、3.8重量份、4重量份、4.2重量份、4.4重量份、4.6重量份、4.8重量份或5重量份)。

優(yōu)選地,所述擴(kuò)鏈劑為1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇或1,5-戊二醇中的一種或至少兩種的混合物,例如可以是1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的混合物,或者1,4-丁二醇、2,3-丁二醇和1,5-戊二醇的混合物,優(yōu)選為1,4-丁二醇。

作為優(yōu)選技術(shù)方案,所述tpu薄膜包括如下重量份的原料:

優(yōu)選地,所述tpu薄膜的厚度為0.1-0.5mm,例如可以是0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm或0.5mm,優(yōu)選為0.2-0.3mm。

第二方面,本發(fā)明提供一種如第一方面所述的低折射率高透明tpu薄膜的制備方法,包括以下步驟:

(1)按配方量將所述各組分預(yù)先干燥后混合;

(2)將混合后的各組分經(jīng)擠出機(jī)擠出,得到高透明和高熱穩(wěn)定性的tpu薄膜。

優(yōu)選地,步驟(1)所述干燥的溫度為90-110℃,例如可以是90℃、92℃、94℃、96℃、98℃、100℃、102℃、104℃、106℃、108℃或110℃。

優(yōu)選地,步驟(1)所述干燥的時(shí)間為4-8h,例如可以是4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h或8h,優(yōu)選為5-6h。

優(yōu)選地,步驟(2)所述擠出機(jī)的固體輸送區(qū)溫度為260-440℃,例如可以是260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃、390℃、400℃、410℃、420℃、430℃或440℃。

優(yōu)選地,步驟(2)所述擠出機(jī)的物料塑化區(qū)溫度為180-860℃,例如可以是180℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃、360℃、380℃、400℃、420℃、440℃、460℃、480℃、500℃、520℃、540℃、560℃、580℃、600℃、620℃、640℃、660℃、680℃、700℃、750℃、800℃或860℃。

優(yōu)選地,步驟(2)所述擠出機(jī)的熔體輸送區(qū)溫度為320-420℃,例如可以是320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃、390℃、400℃、410℃或420℃。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案,所述低折射率高透明tpu薄膜的制備方法包括以下步驟:

(1)按配方量將所述各組分預(yù)先在90-110℃干燥4-8h后混合;

(2)設(shè)置所述擠出機(jī)的固體輸送區(qū)溫度為260-440℃,物料塑化區(qū)溫度為180-860℃,熔體輸送區(qū)溫度為320-420℃,將混合后的各組分經(jīng)擠出機(jī)擠出,得到所述低折射率高透明tpu薄膜。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果:

(1)本發(fā)明的tpu薄膜具有高透明度,透光率大于98%,耐黃變等級(jí)達(dá)5級(jí)以上,即使長(zhǎng)期暴露在陽(yáng)光下或氧氣中亦不易變黃,還具有紫外線吸收功能,解決了現(xiàn)有技術(shù)中tpu在使用過(guò)程中易變黃和透明度降低的問(wèn)題;

(2)本發(fā)明的tpu薄膜具有熱穩(wěn)定性,通過(guò)幾種穩(wěn)定劑的復(fù)配使其在480℃以下都能保持性質(zhì)的穩(wěn)定,不發(fā)生熔融現(xiàn)象;

(3)本發(fā)明的tpu薄膜還具有優(yōu)異的機(jī)械性能,其中,拉伸強(qiáng)度大于87mpa,彈性模量大于0.6mpa,撕裂強(qiáng)度大于150kg/cm,伸長(zhǎng)率大于800%,邵氏硬度為80-100a。

具體實(shí)施方式

為便于理解本發(fā)明,本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了,所述實(shí)施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明,不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。

實(shí)施例1

一種低折射率高透明tpu薄膜,采用以下方法制備:

1)原料及配比:

2)制備方法:

①按配方量將所述各組分在90℃干燥8h,然后混合;

②將混合后的各組分經(jīng)擠出機(jī)擠出,擠出機(jī)的固體輸送區(qū)溫度為260℃,物料塑化區(qū)溫度為180℃,熔體輸送區(qū)溫度為320℃。

實(shí)施例2

一種低折射率高透明tpu薄膜,采用以下方法制備:

1)原料及配比:

2)制備方法:

①按配方量將所述各組分在110℃干燥4h,然后混合;

②將混合后的各組分經(jīng)擠出機(jī)擠出,擠出機(jī)的固體輸送區(qū)溫度為440℃,物料塑化區(qū)溫度為860℃,熔體輸送區(qū)溫度為420℃。

實(shí)施例3

一種低折射率高透明tpu薄膜,采用以下方法制備:

1)原料及配比:

2)制備方法:

①按配方量將所述各組分在100℃干燥6h,然后混合;

②將混合后的各組分經(jīng)擠出機(jī)擠出,擠出機(jī)的固體輸送區(qū)溫度為350℃,物料塑化區(qū)溫度為520℃,熔體輸送區(qū)溫度為370℃。

實(shí)施例4

一種低折射率高透明tpu薄膜,采用以下方法制備:

1)原料及配比:

2)制備方法:

①按配方量將所述各組分在90℃干燥5h,然后混合;

②將混合后的各組分經(jīng)擠出機(jī)擠出,擠出機(jī)的固體輸送區(qū)溫度為300℃,物料塑化區(qū)溫度為300℃,熔體輸送區(qū)溫度為340℃。

實(shí)施例5

一種低折射率高透明tpu薄膜,采用以下方法制備:

1)原料及配比:

2)制備方法:

①按配方量將所述各組分在100℃干燥5.5h,然后混合;

②將混合后的各組分經(jīng)擠出機(jī)擠出,擠出機(jī)的固體輸送區(qū)溫度為330℃,物料塑化區(qū)溫度為450℃,熔體輸送區(qū)溫度為355℃。

對(duì)比例1

與實(shí)施例5的區(qū)別僅在于:脂環(huán)族二異氰酸酯為10重量份。

對(duì)比例2

與實(shí)施例5的區(qū)別僅在于:甲苯二異氰酸酯為5重量份。

對(duì)比例3

與實(shí)施例5的區(qū)別僅在于:省去聚氧化丙烯多元醇。

對(duì)比例4

與實(shí)施例5的區(qū)別僅在于:聚氧化丙烯多元醇為15重量份。

對(duì)比例5

與實(shí)施例5的區(qū)別僅在于:省去聚己內(nèi)酯多元醇。

對(duì)比例6

與實(shí)施例5的區(qū)別僅在于:聚己內(nèi)酯多元醇為15重量份。

對(duì)比例7

與實(shí)施例5的區(qū)別僅在于:擴(kuò)鏈劑為10重量份。

分別將上述各實(shí)施例和對(duì)比例中制備的tpu薄膜裁剪成25×25mm2的待測(cè)試樣品,按照gb/t528-1998(iso37:2005)的方法進(jìn)行機(jī)械性能測(cè)試;按照hg/t3689-2001的方法及標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其抗黃變等級(jí);將待測(cè)試樣品在陽(yáng)光下直射150天,然后按照gb/t2410-2008的方法測(cè)試其透光率,全部測(cè)試結(jié)果如表1所示。可以看出,實(shí)施例1-5的tpu薄膜拉伸強(qiáng)度大于87mpa,彈性模量大于0.6mpa,撕裂強(qiáng)度大于150kg/cm,伸長(zhǎng)率大于800%,邵氏硬度為80-100a,透光率98%以上,耐黃變等級(jí)為5-6級(jí);而對(duì)比例1-7的拉伸強(qiáng)度僅為80mpa以下,彈性模量為0.55mpa以下,撕裂強(qiáng)度為102kg/cm以下,伸長(zhǎng)率基本在700%以下,邵氏硬度為69a以下,透光率低于85%,耐黃變等級(jí)為2-4級(jí)。可見(jiàn),本發(fā)明的各組分之間存在協(xié)同作用,省略任一組份或用量不再本發(fā)明的范圍內(nèi)則會(huì)導(dǎo)致tpu薄膜的透明度和機(jī)械性能顯著降低。

表1

申請(qǐng)人聲明,本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的工藝方法,但本發(fā)明并不局限于上述工藝步驟,即不意味著本發(fā)明必須依賴上述工藝步驟才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了,對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn),對(duì)本發(fā)明所選用原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等,均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。

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