一種透明tpu薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種透明熱塑性聚氨酯(TPU)薄膜及其制備方法，所述TPU薄膜按重量份包括如下組分：20-30份的聚醚多元醇、25-40份的聚酯多元醇、30-40份的多異氰酸酯化合物和5～7份的擴(kuò)鏈劑混合物；采用間歇式工藝兩步法和吹膜工藝制得熱塑性聚氨酯彈性體薄膜，本發(fā)明制得的TPU薄膜相比具有高透明度，同時(shí)抗拉強(qiáng)度和加工性能良好。
【專利說明】一種透明TPU薄膜及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種熱塑性聚氨酯（TPU)及其制備方法， 尤其涉及一種具有高透明度的TPU薄膜及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 熱塑性聚氨酯彈性體（簡稱TPU)作為聚氨酯產(chǎn)業(yè)中不可或缺的一部分，具有良好 的耐磨、耐刮性能，同時(shí)具有拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和撕裂強(qiáng)度高等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于 汽車、機(jī)械、醫(yī)用設(shè)備和安全防護(hù)等領(lǐng)域，
[0003] 如本領(lǐng)域已知的，通過使二異氰酸酯化合物、聚二醇和雙官能團(tuán)增鏈劑反應(yīng)來制 備熱塑性聚氨酯彈性體（TTO)。
[0004] CN101402719A公開了一種透明高彈性熱塑性聚氨酯及其制備方法，其公開的透 明高彈性熱塑性聚氨酯主要包含聚醚多元醇70-90份、小分子擴(kuò)鏈劑3-20份、二異氰酸酯 10-30份、催化劑0. 1-0. 5份、抗氧化劑0-1. 0份、耐黃變劑0-1. 0份和填料0-20份。本發(fā) 明所得到的透明高彈性熱塑性聚氨酯產(chǎn)品透光率為81. 1-85. 2份，仍存在透明度較低的缺 陷。
[0005] CN102558830A公開了一種透明薄膜級熱塑性聚氨酯彈性體的制備，并具體公開了 將20%?40 %的二異氰酸酯、45%?75%的分子量在1000?4000的聚合物多元醇、4%? 10%的1，4-丁二醇、0· 2%?1 %的抗氧化劑、0· 2%?1. 5%的潤滑劑、0· 001 %?0· 02%的 環(huán)保催化劑、0.2%?1.0%的紫外線吸收劑、0?0.8%的耐水解劑、0. 1 %?1 %的光穩(wěn)定 劑和0?2%的其他助劑經(jīng)過預(yù)混、反應(yīng)、切粒脫水、干燥熟化等步驟得到熱塑性聚氨酯彈 性體，透明度為4-5_，其得到的熱塑性聚氨酯彈性體透明度仍不夠，而且綜合性能較差。
[0006] 在美國專利（USP) 4, 124, 572中，使用含25至60重量％聚（環(huán)氧乙烷）的聚酯多 元醇和聚醚多醇制備TPU彈性體以改善抗拉性能和注射成型性。然而，并沒有公開有關(guān)改 善這些TPU' S的防潮性和光學(xué)/光透射性能的內(nèi)容，并且總希望改善TPU' S的物理和光學(xué) 透明性能的組合，包括最小化吸水性和濕態(tài)強(qiáng)度。
[0007] 但由于常規(guī)TPU的光學(xué)透明性與成型效率成反比例關(guān)系，所以在許多大型透明注 塑件上的應(yīng)用受到了一定的限制。因此高透明性的TPU合成工藝研發(fā)成為近幾年來國內(nèi)外 很多生產(chǎn)廠家進(jìn)行研究的熱點(diǎn)課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種熱塑性聚氨酯薄膜及其制備方法，特別是一種具有高 透明度的TPU薄膜及其制備方法。
[0009] 為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0010] 第一方面，本發(fā)明提供了一種透明的TPU薄膜，所述薄膜按重量份包括如下組分： 20-30份的聚醚多元醇、25-40份的聚酯多元醇、30-40份的多異氰酸酯化合物和5?7份的 擴(kuò)鏈劑混合物；所述聚醚多元醇包含60-70摩爾的1，3-丙二醇單元；所述擴(kuò)鏈劑混合物包 括多胺化合物和1，4-環(huán)己烷二甲醇。
[0011] 由于聚酯多元醇中的酯基極性高，易產(chǎn)生結(jié)晶，影響其透明性，而聚醚多元醇分子 鏈間的相互作用力較聚酯多元醇弱，易無規(guī)隨機(jī)排列，結(jié)晶度低，因此透明性好，但聚醚型 透明聚氨酯由于分子間作用力小、內(nèi)聚強(qiáng)度低，其機(jī)械強(qiáng)度較差、耐紫外和耐溶劑性能不理 想。本發(fā)明將上述兩種聚合物多元醇組合使用，兩種產(chǎn)生明顯的增效協(xié)同作用，使所制備得 到的熱塑性彈性體聚氨酯在具有高透明度的同時(shí)，保持了優(yōu)異的力學(xué)性能。
[0012] 本發(fā)明采用多胺化合物和1，4_環(huán)己烷二甲醇的組合作為擴(kuò)鏈劑，可以明顯提高 熱塑性聚氨酯的透明度和綜合性能。
[0013] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述薄膜按重量份包括如下組分：25份的聚醚多元醇、30份 的聚酯多元醇、38份的多異氰酸酯化合物和7份的擴(kuò)鏈劑混合物。
[0014] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述聚醚多元醇的數(shù)均分子量為2500-4500。
[0015] 優(yōu)選地，所述聚醚多元醇為聚三亞甲基醚二醇。
[0016] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述聚酯多元醇的數(shù)均分子量為600-10000。
[0017] 優(yōu)選地，所述聚酯多元醇為聚己二酸-1，4-丁二醇酯二元醇。
[0018] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述多異氰酸酯化合物為芳香族多異氰酸酯。
[0019] 優(yōu)選地，所述芳香族多異氰酸酯為二苯甲基烷異氰酸酯。
[0020] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述擴(kuò)鏈劑包括30-40%的多胺化合物和60-70 %的1，4-環(huán) 己烷二甲醇。
[0021] 優(yōu)選地，所述多胺化合物為脂肪族二胺。
[0022] 第二方面，本發(fā)明還提供了如本發(fā)明第一方面所述的薄膜的制備方法，包括如下 步驟：
[0023] (1)采用間歇式工藝兩步法制得熱塑性聚氨酯顆粒；
[0024] (2)用長徑比為30的吹膜機(jī)進(jìn)行吹膜，得到透明TPU薄膜。
[0025] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，步驟（1)所述間歇式工藝兩步法具體步驟為：
[0026] (1)首先將20-30份的聚醚多元醇、25-40份的聚酯多元醇和5?7份的擴(kuò)鏈劑混 合物加入反應(yīng)釜中攪拌混合均勻；
[0027] (2)將30-40份的多異氰酸酯化合物加入另一個(gè)反應(yīng)釜中攪拌混合均勻；
[0028] (3)待溫度穩(wěn)定后，將上述兩個(gè)反應(yīng)釜中的原料加入灌注機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)混合 頭溫度設(shè)定為130_140°C，再將混合料放到裝有熟化盤的傳送帶上，通過配有10-14段烘箱 的烘道，烘箱溫度設(shè)定從80°C到200°C均勻遞增，將混合料加熱固化成塊狀物料，再將塊狀 物料取出并放入80-KKTC的熟化室熟化16-24h ;
[0029] (4)然后再將塊狀物料通過破碎機(jī)破碎成直徑為2_3cm的小塊物料，最后經(jīng)單螺 桿擠出造粒機(jī)加工成橢圓形熱塑性聚氨酯彈性體顆粒。
[0030] 優(yōu)選地，步驟（1)所述的攪拌速度為60-70r/min，混合時(shí)的溫度為90-100°C。
[0031] 優(yōu)選地，步驟（2)所述的攪拌速度為60-70r/min，混合時(shí)的溫度為70-85°C。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0033] (1)本發(fā)明制備得到的熱塑性聚氨酯彈性體具有透明度好、彈性極佳、晶點(diǎn)少的特 點(diǎn)，其中透明率能達(dá)到95%及以上；
[0034] (2)本發(fā)明得到的熱塑性聚氨酯彈性體薄膜還具有耐磨性回彈性佳、抗撕裂性強(qiáng)、 抗張強(qiáng)度及斷裂伸長率高等優(yōu)點(diǎn)，其中，邵氏硬度為大于89,斷裂伸長率為至少為825%， 回彈率達(dá)到70%以上，綜合性能好；
[0035] (3)本發(fā)明采用間歇式工藝兩步法進(jìn)行熱塑性聚氨酯彈性體的制備，可以增加二 異氰酸酯與聚合物多元醇快速預(yù)混并調(diào)節(jié)分散混合的效果，實(shí)現(xiàn)了對制備工藝的可控性， 提商了廣品的生廣效率。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0037] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā) 明的具體限制。
[0038] 實(shí)施例1
[0039] (1)按照如下重量份配制原料：
[0040] 25份的聚醚多元醇、30份的聚酯多元醇、38份的多異氰酸酯化合物和7份擴(kuò)鏈劑 混合物。
[0041] 其中所述聚醚多元醇為聚三亞甲基醚二醇；所述聚酯多元醇為聚己二酸-1，4-丁 二醇酯二元醇；所述多異氰酸酯為二苯甲基烷異氰酸酯；所述擴(kuò)鏈劑為35%脂肪族二胺和 65% 1,4-環(huán)己烷二甲醇。
[0042] (2)采用間歇式工藝兩步法制得熱塑性聚氨酯顆粒：
[0043] 首先將聚醚多元醇、聚酯多元醇和擴(kuò)鏈劑混合物加入反應(yīng)釜中攪拌混合均勻，攪 拌速度為60-70r/min，溫度為90-100°C ;
[0044] 然后將多異氰酸酯化合物加入另一個(gè)反應(yīng)釜中攪拌混合均勻，攪拌速度為 60-70r/min，混合時(shí)的溫度為70-85°C ;
[0045] 待溫度穩(wěn)定后，將上述兩個(gè)反應(yīng)釜中的原料加入灌注機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)混合頭 溫度設(shè)定為130_140°C，再將混合料放到裝有熟化盤的傳送帶上，通過配有10-14段烘箱的 烘道，烘箱溫度設(shè)定從80°C到200°C均勻遞增，將混合料加熱固化成塊狀物料，再將塊狀物 料取出并放入80-KKTC的熟化室熟化16-24h ;
[0046] 然后再將塊狀物料通過破碎機(jī)破碎成直徑為2_3cm的小塊物料，最后經(jīng)單螺桿擠 出造粒機(jī)加工成橢圓形熱塑性聚氨酯彈性體顆粒；
[0047] (3)用長徑比為30的吹膜機(jī)進(jìn)行吹膜，得到透明TPU薄膜，其主要性能指標(biāo)見表 1〇
[0048] 對比例1
[0049] 如實(shí)施例1所制備的透明TPU薄膜，其中只加入聚醚多元醇25份，不加聚酯多元 醇，得到的透明TPU薄膜的主要性能指標(biāo)見表1。
[0050] 對比例2
[0051] 如實(shí)施例1所制備的透明TPU薄膜，其中只加入聚酯多元醇30份，不加聚醚多元 醇，得到的透明TPU薄膜的主要性能指標(biāo)見表1。
[0052] 對比例3
[0053] 如實(shí)施例1所制備的透明TPU薄膜，其中擴(kuò)鏈劑只包含35份脂肪族二胺，不含有 1，4-環(huán)己烷二甲醇，得到的透明TPU薄膜的主要性能指標(biāo)見表1。
[0054] 對比例4
[0055] 如實(shí)施例1所制備的透明TPU薄膜，其中擴(kuò)鏈劑只包含65份1，4-環(huán)己烷二甲醇， 不含有脂肪族二胺，得到的透明TPU薄膜的主要性能指標(biāo)見表1。
[0056] 對比例5
[0057] 如實(shí)施例1所制備的透明TPU薄膜，其中擴(kuò)鏈劑為7份1，4- 丁二醇，得到的透明 薄膜的主要性能指標(biāo)見表1。
[0058] 表 1
[0059]

【權(quán)利要求】
1. 一種透明的TPU薄膜，其特征在于，所述薄膜按重量份包括如下組分：20-30份的聚 醚多元醇、25-40份的聚酯多元醇、30-40份的多異氰酸酯化合物和5?7份的擴(kuò)鏈劑混合 物；所述聚醚多元醇包含60-70摩爾的1，3-丙二醇單元；所述擴(kuò)鏈劑混合物包括多胺化合 物和1，4_環(huán)己烷二甲醇。
2. 如權(quán)利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述薄膜按重量份包括如下組分：25份的聚 醚多元醇、30份的聚酯多元醇、38份的多異氰酸酯化合物和7份的擴(kuò)鏈劑混合物。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的薄膜，其特征在于，所述聚醚多元醇的數(shù)均分子量為 2500-4500 ； 優(yōu)選地，所述聚醚多元醇為聚三亞甲基醚二醇。
4. 如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的薄膜，其特征在于，所述聚酯多元醇的數(shù)均分子量為 600-10000 ； 優(yōu)選地，所述聚酯多元醇為聚己二酸-1，4- 丁二醇酯二元醇。
5. 如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的薄膜，其特征在于，所述多異氰酸酯化合物為芳香族 多異氰酸酯； 優(yōu)選地，所述芳香族多異氰酸酯為二苯甲基烷異氰酸酯。
6. 如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的薄膜，其特征在于，所述擴(kuò)鏈劑包括30-40 %的多胺化 合物和60-70%的1，4_環(huán)己烷二甲醇。
7. 如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的薄膜，其特征在于，所述多胺化合物為脂肪族二胺。
8. 如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 采用間歇式工藝兩步法制得熱塑性聚氨酯顆粒； (2) 用長徑比為30的吹膜機(jī)進(jìn)行吹膜，得到透明TPU薄膜。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟（1)所述間歇式工藝兩步法具體步驟 為： (1) 首先將20-30份的聚醚多元醇、25-40份的聚酯多元醇和5?7份的擴(kuò)鏈劑混合物 加入反應(yīng)釜中攪拌混合均勻； (2) 將30-40份的多異氰酸酯化合物加入另一個(gè)反應(yīng)釜中攪拌混合均勻； (3) 待溫度穩(wěn)定后，將上述兩個(gè)反應(yīng)釜中的原料加入灌注機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)混合頭溫 度設(shè)定為130_140°C，再將混合料放到裝有熟化盤的傳送帶上，通過配有10-14段烘箱的烘 道，烘箱溫度設(shè)定從80°C到200°C均勻遞增，將混合料加熱固化成塊狀物料，再將塊狀物料 取出并放入80-KKTC的熟化室熟化16-24h ; (4) 然后再將塊狀物料通過破碎機(jī)破碎成直徑為2-3cm的小塊物料，最后經(jīng)單螺桿擠 出造粒機(jī)加工成橢圓形熱塑性聚氨酯彈性體顆粒。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，步驟（1)所述的攪拌速度為60-70r/min， 混合時(shí)的溫度為90-100°C;優(yōu)選地，步驟（2)所述的攪拌速度為60-70r/min，混合時(shí)的溫度 為 70-85 °C。
【文檔編號】C08G18/66GK104193957SQ201410476956
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】朱忠良 申請人:朱忠良