一種耐高溫光致變色TPU薄膜及其制備方法與流程

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>有機(jī)化合物處理,合成應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種耐高溫光致變色tpu薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

熱塑性聚氨酯(tpu)是一種新型的有機(jī)高分子合成材料，其各項性能優(yōu)異，可以代替橡膠、軟性聚氯乙烯材料pvc。tpu具有優(yōu)異的物理性能，例如耐磨性，回彈力都好過普通聚氨酯和pvc，耐老化性優(yōu)于橡膠，可以說是替代pvc和pu的最理想的材料。

光致變色制品，特別是用于光學(xué)應(yīng)用的光致變色塑料材料，已成為倍受關(guān)注的主題。特別是，光致變色眼用有機(jī)玻璃鏡片因其相較于普通玻璃鏡片表現(xiàn)出的重量優(yōu)勢和耐沖擊性，已獲商業(yè)青睞。此外，光致變色透明片層，例如，交通工具如汽車，船只和飛機(jī)上的光致變色玻璃窗，由于該透明片層表現(xiàn)出的潛在的安全特性已引起了人們的興趣。

cn105254910a公開了一種光致變色薄膜材料及其制備方法，所述光致變色薄膜材料，按質(zhì)量百分比由叔胺型苯甲酸酯為20-50％，水楊酸酯為1-15％，苯并三氮唑?yàn)?-5％，有機(jī)硅樹脂為5-50％，固化劑為0.5-5％，磷鉬酸為10-25％組成；其中所述有機(jī)硅樹脂與固化劑的質(zhì)量比為10:1；所述制備方法，將按質(zhì)量百分比配比、稱量好的叔胺型苯甲酸酯，水楊酸酯，苯并三氮唑，有機(jī)硅樹脂和磷鉬酸，放在攪拌機(jī)中以300r/min的速度攪拌混合0.5-1.0h，然后加入固化劑，繼續(xù)以300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌0.5h，混合均勻后采用絲網(wǎng)或噴墨印刷的方法涂布在聚氨酯薄膜上，在25-150℃條件下干燥后得到光致變色薄膜材料。該發(fā)明將磷鉬酸與苯并三氮唑組合，提高了光致變色的靈敏度，然而該光致變色薄膜材料只是將光敏化合物通過一定配比涂敷在聚氨酯表面，長時間使用會出現(xiàn)涂覆層脫落，同時雙層膜的折射率不同會導(dǎo)致光透過薄膜后顏色與理論值不同，因此該薄膜材料的制作難度大，且使用壽命短。

cn1824686a公開了一種耐高溫光致變色聚氨酯及其制備方法，所述耐高溫光致變色聚氨酯以4,4’-雙[(4-氨基)苯硫基]二苯甲酮為二胺單體，利用聚氨酯分子設(shè)計的靈活性，該二胺單體和雙官能度的異氰酸酯、含叔胺結(jié)構(gòu)的二元醇經(jīng)過逐步縮聚反應(yīng)，制得端羥基或者端氨基的光敏性聚氨酯。該化合物中同時含有二苯甲酮和供氫體叔胺結(jié)構(gòu)，其可以單獨(dú)作為一種新型高分子光引發(fā)劑使用，亦可作為低分子量的聚氨酯預(yù)聚物使用或用于制備其它感光材料。該發(fā)明所述的耐高溫光致變色聚氨酯材料為紫外光照射下通過硫鍵的斷裂來產(chǎn)生自由基，進(jìn)而達(dá)到光固化的作用。本發(fā)明雖然將感光基團(tuán)引入聚氨酯的主鏈中，有利于聚氨酯薄膜的制備，但是結(jié)合于主鏈中通過改變聚合度以及聚合單體的比例來控制光敏程度的難度大，由于聚合度的可控性差，導(dǎo)致所述聚氨酯不可控性高，難以進(jìn)行應(yīng)用。

同時，現(xiàn)有技術(shù)中光致變色tpu薄膜，在室溫下可變色，但在高溫環(huán)境下顏色不穩(wěn)定，顏色產(chǎn)生不可控變化。

因此，為了解決上述問題，研究一種性能更好的耐高溫光致變色tpu薄膜十分重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種耐高溫光致變色tpu薄膜及其制備方法，所述耐高溫光致變色tpu薄膜感光靈敏度高，且在高溫下不變色，物理性能良好，生產(chǎn)工藝簡單，可用于工業(yè)化生產(chǎn)。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明目的之一在于提供一種耐高溫光致變色tpu薄膜，其特征在于，所述耐高溫光致變色tpu薄膜的原料包括4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、聚醚多元醇、擴(kuò)鏈劑、偶氮二異丁腈以及催化劑，其中所述4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯與偶氮二異丁腈的質(zhì)量比為(5～15):1。

所述4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯與偶氮二異丁腈的質(zhì)量比可以是5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1或15:1等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

偶氮二異丁腈的分子結(jié)構(gòu)中具有偶氮鍵，而偶氮鍵在光照下會發(fā)生光致異構(gòu)化，從而導(dǎo)致偶氮二異丁腈中的苯環(huán)共軛體系發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致偶氮二異丁腈吸收光的波長發(fā)生變化，從而導(dǎo)致薄膜變色，但是在高溫下偶氮二異丁腈會變回光照前的結(jié)構(gòu)，而4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯中具有兩個苯環(huán)，可以有效穩(wěn)定偶氮二異丁腈光致變色后的分子結(jié)構(gòu)，使其在高溫下仍保持光照后的構(gòu)型。另一方面偶氮二異丁腈在高溫下容易分解，4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯可以穩(wěn)定偶氮二異丁腈，使其在高溫下不分解，保證其加工性能。

以下作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，但不作為本發(fā)明提供的技術(shù)方案的限制，通過以下技術(shù)方案，可以更好的達(dá)到和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的和有益效果。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述耐高溫光致變色tpu薄膜按重量份計主要由以下原料制備得到：

其中所述4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯的質(zhì)量份可以是30份、32份、35份、38份、40份、42份或45份等；所述聚醚多元醇的質(zhì)量份可以是70份、72份、76份、78份、80份、82份、86份、88份或90份等；所述擴(kuò)鏈劑的質(zhì)量份可以是10份、11份、12份、13份、14份或15份等；所述偶氮二異丁腈的質(zhì)量份可以是3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份或6份等；所述催化劑的質(zhì)量份可以是1份、2份、3份、4份或5份等；但并不僅限于所列舉的數(shù)值，上述各數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述耐高溫光致變色tpu薄膜按重量份計主要由以下原料制備得到：

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述聚醚多元醇的主鏈和側(cè)鏈上不含芳香類基團(tuán)。

優(yōu)選地，所述聚醚多元醇的數(shù)均分子量為3000～4000，如3000、3100、3200、3300、3400、3500、3600、3700、3800、3900或4000等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述擴(kuò)鏈劑選自乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或1,5-戊二醇中的任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實(shí)例有：乙二醇和1,3-丙二醇的組合、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的組合、1,4-丁二醇和1,5-戊二醇的組合、乙二醇和1,5-戊二醇的組合或乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的組合等。

優(yōu)選地，所述催化劑為辛酸亞錫、二辛酸二丁錫或二月桂酸二丁錫中的任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實(shí)例有：辛酸亞錫和二辛酸二丁錫的組合、二辛酸二丁錫和二月桂酸二丁錫的組合、二月桂酸二丁錫和辛酸亞錫的組合或辛酸亞錫、二辛酸二丁錫和二月桂酸二丁錫的組合等。

本發(fā)明目的之二在于提供一種所述的耐高溫光致變色tpu薄膜的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將配方量的聚醚多元醇和4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯依次加入容器中，在攪拌條件下于50～60℃抽真空，得到預(yù)聚體；

(2)向步驟(1)得到的預(yù)聚體中加入配方量的擴(kuò)鏈劑和催化劑，于70～80℃繼續(xù)反應(yīng)2～4h；

(3)向步驟(2)中反應(yīng)后的物料中加入配方量的偶氮二異丁腈，攪拌1～2h，然后加入雙螺桿擠出機(jī)中擠出成型得到耐高溫光致變色tpu薄膜。

其中，步驟(1)所述抽真空的溫度可以是50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃或60℃等；步驟(2)所述反應(yīng)溫度可以是70℃、71℃、72℃、73℃、74℃、75℃、76℃、77℃、78℃、79℃或80℃等；步驟(2)所述反應(yīng)的時間可以是2h、2.2h、2.5h、2.8h、3h、3.2h、3.5h、3.8h或4h等；步驟(3)所述攪拌的時間可以是1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h等；但并不僅限于所列舉的數(shù)值，上述各數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)所述的攪拌速率為500～1000r/min，如500r/min、600r/min、700r/min、800r/min、900r/min或1000r/min等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

優(yōu)選地，步驟(1)所述的真空的真空度為-0.4～-0.2kpa，如-0.4kpa、-0.38kpa、-0.35kpa、-0.32kpa、-0.30kpa、-0.28kpa、-0.25kpa、-0.22kpa或-0.20kpa等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(3)所述的攪拌速率為500～1000r/min如500r/min、600r/min、700r/min、800r/min、900r/min或1000r/min等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(3)中設(shè)置雙螺桿擠出機(jī)的喂料段溫度為130～140℃，如130℃、131℃、132℃、133℃、134℃、135℃、136℃、137℃、138℃、139℃或140℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

優(yōu)選地，步驟(3)中設(shè)置雙螺桿擠出機(jī)的混合段溫度為150～160℃，如150℃、151℃、152℃、153℃、154℃、155℃、156℃、157℃、158℃、159℃或160℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

優(yōu)選地，步驟(3)中設(shè)置雙螺桿擠出機(jī)的擠出段溫度為170～180℃，如170℃、171℃、172℃、173℃、174℃、175℃、176℃、177℃、178℃、179℃或180℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

優(yōu)選地，步驟(3)中設(shè)置雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為170～180℃，如170℃、171℃、172℃、173℃、174℃、175℃、176℃、177℃、178℃、179℃或180℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明提供的一種耐高溫光致變色tpu薄膜，采用偶氮二異丁腈作為感光劑，4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯與偶氮二異丁腈協(xié)同作用，可以使所述tpu薄膜光致變色后再高溫下不變色，增強(qiáng)了tpu薄膜的光敏性。

(2)本發(fā)明提供的一種耐高溫光致變色tpu薄膜，拉伸強(qiáng)度達(dá)75mpa，斷裂伸長率達(dá)452％，回彈率達(dá)95％，具有良好的物理性能。

(3)本發(fā)明提供的一種耐高溫光致變色tpu薄膜的制備方法工藝簡單，可用于工業(yè)化生產(chǎn)。

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)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。

實(shí)施例1