一种光敏型TPU薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种光敏型TPU薄膜，所述光敏型TPU薄膜由4,4’‑二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚多元醇、扩链剂、5‑硝基螺噁嗪以及催化剂制备得到，其中所述4,4’‑二苯基甲烷二异氰酸酯与5‑硝基螺噁嗪的质量比为(2～9):1。通过4,4’‑二苯基甲烷二异氰酸酯以及5‑硝基螺噁嗪的协同作用，由于二者所含苯环的电子云密度不同，通过控制二者的质量比，可以调控所述光敏型TPU薄膜光照后所显示的颜色。测试表明，所述光敏型TPU薄膜拉伸强度达88MPa，断裂伸长率达719％，回弹率达91％，具有良好的物理性能。同时，所述光敏型TPU薄膜制备工艺简单，可用于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种光敏型TPU薄膜及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，涉及一种光敏型TPU薄膜及其制备方法。
技术介绍
热塑性聚氨酯(TPU)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。TPU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，耐老化性优于橡胶，可以说是替代PVC和PU的最理想的材料。光致变色制品，特别是用于光学应用的光致变色塑料材料，已成为倍受关注的主题。特别是，光致变色眼用有机玻璃镜片因其相较于普通玻璃镜片表现出的重量优势和耐冲击性，已获商业青睐。此外，光致变色透明片层，例如，交通工具如汽车，船只和飞机上的光致变色玻璃窗，由于该透明片层表现出的潜在的安全特性已引起了人们的兴趣。CN105254910A公开了一种光致变色薄膜材料及其制备方法，所述光致变色薄膜材料，按质量百分比由叔胺型苯甲酸酯为20-50％，水杨酸酯为1-15％，苯并三氮唑为1-5％，有机硅树脂为5-50％，固化剂为0.5-5％，磷钼酸为10-25％组成；其中所述有机硅树脂与固化剂的质量比为10:1；所述制备方法，将按质量百分比配比、称量好的叔胺型苯甲酸酯，水杨酸酯，苯并三氮唑，有机硅树脂和磷钼酸，放在搅拌机中以300r/min的速度搅拌混合0.5-1.0h，然后加入固化剂，继续以300r/min的转速搅拌0.5h，混合均匀后采用丝网或喷墨印刷的方法涂布在聚氨酯薄膜上，在25-150℃条件下干燥后得到光致变色薄膜材料。该专利技术将磷钼酸与苯并三氮唑组合，提高了光致变色的灵敏度，然而该光致变色薄膜材料只是将光敏化合物通过一定配比涂敷在聚氨酯表面，长时间使用会出现涂覆层脱落，同时双层膜的折射率不同会导致光透过薄膜后颜色与理论值不同，因此该薄膜材料的制作难度大，且使用寿命短。CN1824686A公开了一种光敏型聚氨酯及其制备方法，所述光敏型聚氨酯以4,4’-双[(4-氨基)苯硫基]二苯甲酮为二胺单体，利用聚氨酯分子设计的灵活性，该二胺单体和双官能度的异氰酸酯、含叔胺结构的二元醇经过逐步缩聚反应，制得端羟基或者端氨基的光敏性聚氨酯。该化合物中同时含有二苯甲酮和供氢体叔胺结构，其可以单独作为一种新型高分子光引发剂使用，亦可作为低分子量的聚氨酯预聚物使用或用于制备其它感光材料。该专利技术所述的光敏型聚氨酯材料为紫外光照射下通过硫键的断裂来产生自由基，进而达到光固化的作用。本专利技术虽然将感光基团引入聚氨酯的主链中，有利于聚氨酯薄膜的制备，但是结合于主链中通过改变聚合度以及聚合单体的比例来控制光敏程度的难度大，由于聚合度的可控性差，导致所述聚氨酯不可控性高，难以进行应用。同时，现有技术中光敏型TPU薄膜，尤其是光致变色的光敏型TPU薄膜主要以改变掺杂的光敏剂的种类来改变薄膜的变色性质，显色受到光敏剂的局限，而使颜色变化种类少且可控性差。因此，为了解决上述问题，研究一种性能更好的光敏型TPU薄膜十分重要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种光敏型TPU薄膜及其制备方法，所述光敏型TPU薄膜感光灵敏度高，颜色变化可控，物理性能良好，生产工艺简单，可用于工业化生产。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术目的之一在于提供一种光敏型TPU薄膜，所述光敏型TPU薄膜由4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚多元醇、扩链剂、5-硝基螺噁嗪以及催化剂制备得到，其中所述4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与5-硝基螺噁嗪的质量比为(2～9):1。所述4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与5-硝基螺噁嗪的质量比可以是2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1或9:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。其中所述4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的结构为：所述5-硝基螺噁嗪的结构为：5-硝基螺噁嗪的一个苯环上连有硝基，因此该苯环属于缺电子结构，该苯环的电子云密度低；而4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯聚合后苯环与酰胺基的N相连，同时还连有亚甲基，则两个苯环为富电子结构，所述两个苯环上的电子云密度高。当二者混合时，由于π-π堆积作用，电子云密度高与电子云密度低的苯环相互作用会影响5-硝基螺噁嗪的吸收波长，从而影响光敏型TPU薄膜的光照后显现的颜色，通过调节4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与5-硝基螺噁嗪的质量比，可以调节光敏型TPU薄膜光照后的颜色。5-硝基螺噁嗪的吸收波长为536nm，光照时，由无色变为紫红色；当4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与5-硝基螺噁嗪的质量比为2:1时，由于高电子云密度的苯环数量的增加，导致5-硝基螺噁嗪光致异构化后的异构体的稳定性增加，吸收波长红移，光照后的紫红色较纯5-硝基螺噁嗪的颜色变浅。随着4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与5-硝基螺噁嗪的质量比逐渐变大，吸收波长发生红移，光照显示的颜色逐渐变化为紫色、蓝色、绿蓝色和蓝绿色，当4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与5-硝基螺噁嗪的质量比达到9:1时，吸收波长达到红外区，超过可见光区的范围，光照射后不变色。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，所述光敏型TPU薄膜按重量份计主要由以下原料制备得到：其中所述4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的质量份可以是30份、32份、35份、38份、40份、42份或45份等；所述聚醚多元醇的质量份可以是70份、72份、76份、78份、80份、82份、86份、88份或90份等；所述扩链剂的质量份可以是10份、11份、12份、13份、14份或15份等；所述5-硝基螺噁嗪的质量份可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份等；所述催化剂的质量份可以是1份、2份、3份、4份或5份等；但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述光敏型TPU薄膜按重量份计主要由以下原料制备得到：作为本专利技术优选的技术方案，所述光敏型TPU薄膜按重量份计主要由以下原料制备得到：作为本专利技术优选的技术方案，所述聚醚多元醇的主链和侧链上不含芳香类基团。优选地，所述聚醚多元醇的数均分子量为3000～4000，如3000、3100、3200、3300、3400、3500、3600、3700、3800、3900或4000等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述扩链剂选自乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或1,5-戊二醇中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：乙二醇和1,3-丙二醇的组合、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的组合、1,4-丁二醇和1,5-戊二醇的组合、乙二醇和1,5-戊二醇的组合或乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的组合等。优选地，所述催化剂为辛酸亚锡、二辛酸二丁锡或二月桂酸二丁锡中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：辛酸亚锡和二辛酸二丁锡的组合、二辛酸二丁锡和二月桂酸二丁锡的组合、二月桂酸二丁锡和辛酸亚锡的组合或辛酸亚锡、二辛酸二丁锡和二月桂酸二丁锡的组合等。本专利技术目的之二在于提供一种所述的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光敏型TPU薄膜，其特征在于，所述光敏型TPU薄膜的原料包括4,4’‑二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚多元醇、扩链剂、5‑硝基螺噁嗪以及催化剂，其中所述4,4’‑二苯基甲烷二异氰酸酯与5‑硝基螺噁嗪的质量比为(2～9):1。

【技术特征摘要】
1.一种光敏型TPU薄膜，其特征在于，所述光敏型TPU薄膜的原料包括4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚多元醇、扩链剂、5-硝基螺噁嗪以及催化剂，其中所述4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与5-硝基螺噁嗪的质量比为(2～9):1。2.根据权利要求1所述的光敏型TPU薄膜，其特征在于，所述光敏型TPU薄膜的原料按重量份计包括如下组分：3.根据权利要求1或2所述的光敏型TPU薄膜，其特征在于，所述光敏型TPU薄膜的原料按重量份计包括如下组分：4.根据权利要求1-3任一项所述的光敏型TPU薄膜，其特征在于，所述光敏型TPU薄膜的原料按重量份计包括如下组分：5.根据权利要求1-4任一项所述的光敏型TPU薄膜，其特征在于，所述聚醚多元醇的主链和侧链上不含芳香类基团；优选地，所述聚醚多元醇的数均分子量为3000～4000。6.根据权利要求1-5任一项所述的光敏型TPU薄膜，其特征在于，所述扩链剂选自乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或1,5-戊二醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述催化剂为辛酸亚锡、二辛酸二丁锡或二月桂酸二丁锡中的任意一种或至少两种的组合。7.根据权利要求1-6任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何建雄，王一良，杨博，
申请(专利权)人：东莞市雄林新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44