一种极性可控TPU薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种极性可控TPU薄膜，其特征在于，所述极性可控TPU薄膜的制备原料包括以下重量份的组分：聚酯二元醇60‑70重量份，二异氰酸酯20‑30重量份，扩链剂1‑10重量份，木质素5‑18重量份，润滑剂0.1‑0.5重量份，催化剂0.01‑0.05重量份。本发明专利技术所述木质素与其他原料相互配合协同增效，使本发明专利技术所述的极性可控TPU薄膜同时满足较宽的极性可控制范围，以及优异的防水性能、透湿透气性能、机械强度和耐老化性能。

A polar controllable TPU film and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种极性可控TPU薄膜及其制备方法
本专利技术属于复合材料
，尤其涉及一种极性可控TPU薄膜及其制备方法。
技术介绍
TPU薄膜是由二异氰酸酯、大分子多元醇和扩链剂共同反应生成的高分子材料，从分子结构上看，它由刚性链段和柔性链段交替构成，这种特殊的分子结构使TPU具有其他热塑性弹性材料不可比拟的优良性能，例如高耐磨性、耐冲击性、耐油性及耐化学品性等。TPU薄膜在使用时表面多是光滑，在一些条件下不便于使用，TPU薄膜缺乏很好的抗高温和抗氧化性给TPU薄膜的使用不便，TPU薄膜的透气性较差，在使用时会造成TPU薄膜内部的闷热，缺乏很好的透气透湿性；而且由于TPU薄膜的极性一般由选定的原料二异氰酸酯和多元醇的官能团的种类以及多少决定，在选择确定合适的原料后，一般只能通过扩链剂来改变TPU材料的极性，其能够改变的TPU极性范围很窄，这就造成了使TPU薄膜在原料选择上的局限性，使之合成的TPU薄膜防水性能较弱、透湿透气较差、机械强度低、应用范围窄。CN109401282A提供了一种服饰用高柔软TPU薄膜及其制备方法。所述TPU薄膜包括如下重量份数的原料组分：二异氰酸酯25-35份、低聚物多元醇60-70份、有机硅10-20份、含酸性基团的扩链剂3-5份、脂肪族二胺3-5份、羟基磷酸酯2-5份和催化剂1-3份，该专利技术通过异氰酸酯、多元醇以及酸性扩链剂的选择可以控制极性在一定范围内，但是可控极性范围较窄，合成的TPU薄膜应用的范围很小。因此，如何获得一种兼具极性可控、高机械强度和防水透湿性好的TPU薄膜，是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种同时满足极性可控范围宽、防水性能好、透湿透气性能佳、机械强度高以及耐老化性能强的TPU薄膜。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种极性可控TPU薄膜，所述极性可控TPU薄膜的制备原料包括以下重量份的组分：在本专利技术中，聚酯二元醇的重量份数为60-70重量份，例如可以是60重量份、61重量份、62重量份、63重量份、64重量份、65重量份、66重量份、67重量份、68重量份、69重量份或70重量份。在本专利技术中，二异氰酸酯的重量份数为20-30重量份，例如可以是20重量份、22重量份、24重量份、26重量份、28重量份或30重量份。在本专利技术中，扩链剂的重量份数为1-10重量份，例如可以是1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份或10重量份。在本专利技术中，木质素的重量份数为5-18重量份，例如可以是5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份或18重量份。在本专利技术中，润滑剂的重量份数为0.1-0.5重量份，例如可以是0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份或0.5重量份。在本专利技术中，催化剂的重量份数为0.01-0.05重量份，例如可以是0.01重量份、0.02重量份、0.03重量份、0.04重量份或0.05重量份。木质素作为第二大天然高分子，在TPU材料中中能以物理或化学的方式粘结和加固，增加TPU薄膜的机械强度和抵抗微生物侵蚀的能力。木质素基TPU薄膜中由于木质素三维网络结构的存在，具有极性可控的优点，又由于其的反应活性相比异氰酸酯单体弱，所以同时具有反应可控的优点。同时，木质素作为一种活性填料添加到TPU体系中，起到交联剂和填充剂的作用，与TPU具有良好的相容性，容易制成均相的材料。在TPU合成中引入木质素，以减少原料消耗，由于木质素的酚经基结构单元可以终止自由基，减少由于紫外光老化造成的材料失效。同时木素的刚性链段，可以增强TPU的力学强度、扩大TPU薄膜极性可控范围，提高TPU薄膜的使用温度范围。优选地，所述聚酯二元醇为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己内酯二醇或聚碳酸己二醇酯二醇中的任意一种或至少两种的混合物。优选地，所述聚酯二元醇的分子量为500-5000，例如可以是500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000，优选为1000-3000。优选地，所述二异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、亚苯基-1,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或1,5-萘二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的混合物，优选为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和/或异佛尔酮二异氰酸酯。优选地，所述扩链剂为小分子二元醇。优选地，所述小分子二元醇为1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或1,3-丁二醇中的任意一种或至少两种的混合物。优选地，所述木质素为酸沉木质素、羟甲基化木质素或乙酰化羟甲基化木质素中的任意一种或至少两种的混合物。在本专利技术中，在选择确定合适的原料后，本专利技术不仅通过添加官能团不同的木质素，控制TPU极性改动范围，消除了TPU薄膜在原料选择上的局限性，而且木质素的添加极大提升了一定原料下合成的TPU薄膜的防水性能、透湿透气性能、机械强度以及耐老化性能。优选地，所述润滑剂为单硬脂酸甘油酯、硬脂酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、E蜡或油酸酰胺中的任意一种或至少两种的混合物。优选地，所述催化剂为有机锡、有机铋或有机锌中的任意一种或至少两种的混合物，优选为二丁基二月硅酸锡。第二方面，本专利技术提供了一种极性可控TPU薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)按配方量称取木质素和聚酯二元醇，混合均匀；(2)向步骤(1)的混合物中加入配方量的二异氰酸酯、扩链剂、催化剂和润滑剂，混合均匀，干燥后再挤出得到TPU薄膜。优选地，步骤(1)所述混合温度均为20-40℃，例如可以是20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃、32℃、34℃、36℃、38℃或40℃。优选地，步骤(1)所述混合时间0.5-2h，例如可以是0.5h、0.7h、0.9h、1.0h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h或2h。优选地，步骤(2)所述混合温度均为15-30℃，例如可以是15℃、17℃、19℃、21℃、23℃、25℃、27℃、29℃或30℃。优选地，步骤(2)所述混合时间1-3h，例如可以是1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2h、2.3h、2.5h、2.7h、2.9h或3h。优选地，步骤(2)所述干燥温度为80-100℃，例如可以是80℃、81℃、83℃、85℃、88℃、90℃、92℃、94℃、96℃、98℃或100℃。优选地，步骤(2)所述干燥时间为2-3h，例如可以是2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3h。优选地，所述方法包括以下步骤：(1)按配方量称取木质素和聚酯二元醇，在20-40℃下搅拌0.5-2h混合均匀；(2)向步骤(1)的混合物中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极性可控TPU薄膜，其特征在于，所述极性可控TPU薄膜的制备原料包括以下重量份的组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种极性可控TPU薄膜，其特征在于，所述极性可控TPU薄膜的制备原料包括以下重量份的组分：





2.根据权利要求1所述极性可控TPU薄膜，其特征在于，所述聚酯二元醇为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己内酯二醇或聚碳酸己二醇酯二醇中的任意一种或至少两种的混合物；
优选地，所述聚酯二元醇的分子量为500-5000。


3.根据权利要求1或2所述极性可控TPU薄膜，其特征在于，所述二异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、亚苯基-1,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或1,5-萘二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的混合物，优选为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和/或异佛尔酮二异氰酸酯。


4.根据权利要求1-3中任一项所述极性可控TPU薄膜，其特征在于，所述扩链剂为小分子二元醇；
优选地，所述小分子二元醇为1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或1,3-丁二醇中的任意一种或至少两种的混合物。


5.根据权利要求1-4中任一项所述极性可控TPU薄膜，其特征在于，所述木质素为酸沉木质素、羟甲基化木质素或乙酰化羟甲基化木质素中的任意一种或至少两种的混合物。


6.根据权利要求1-5中任一项所述极性可控TPU薄膜，其特征在于，所述润滑剂为单硬脂酸甘油酯、硬脂酸酰胺、乙撑双硬...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一良，何建雄，杨博，
申请(专利权)人：苏州市雄林新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32