一种高性能TPU薄膜材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能TPU薄膜材料及其制备方法。制备方法包括：通过单螺杆挤出机对TPU颗粒进行半塑化，单螺杆挤出机温度设定在120

【技术实现步骤摘要】
一种高性能TPU薄膜材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及热塑性聚氨酯弹性体(TPU)薄膜生产
，具体涉及一种高性能TPU薄膜材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前TPU薄膜的生产工艺主要包括挤出吹塑、流延、熔融涂覆、压延等，先将TPU粒料进行高温融化，然后再通过吹塑、压延等方式将熔体塑形成膜，但却很少有TPU可以采用像橡胶一样开炼的方式进行加工，主要原因包括：
[0003]1)TPU的开炼压延的加工窗口窄，温度低了无法塑化，温度高了容易黏辊，黏辊后清理耗费人力物力较大，生产效率低下；
[0004]2)目前国内应用的开炼设备很小，开炼辊长度一般在1m左右，最长不超过2m，生产效率非常低，产量低下(远远低于吹塑和流延等工艺的产能)，无法量产，更大的开炼辊无法加工TPU，一是因为大辊产量大，但TPU内生热不易控制，容易黏辊，二是因为目前没有成熟的可用于开炼压延的TPU产品，更没有成熟的TPU开炼加工工艺。
[0005]现阶段可以压延使用的高分子材料大部分是橡胶，还有PVC等塑料产品，因为它们可以实现高填充，而且对温度的敏感性差，开炼过程中基本不会出现黏辊问题，而且加工窗口较宽。
[0006]目前TPU薄膜最高效的生产方式就是挤出流延，鲜有开炼压延工艺和产品。
[0007]现有技术关于TPU开炼压延的现状罗列如下：
[0008](1)目前没有专门应用于开炼压延的TPU产品，市面上的TPU产品难以实现有效的开炼操作，因为TPU作为压延材料使用的加工窗口是软化温度到黏流温度之间的温度区间，低于软化温度，无法进行塑化，高于黏流温度，黏辊，无法压延成型，常规TPU的压延温度区间大约在15℃左右，但区间范围内靠近软化温度塑化效果就会变差，接近黏流温度就会出现黏辊问题，所以TPU实际能在压延设备上的加工温度窗口很窄。
[0009](2)目前缺乏专门的TPU开炼生产工艺，开炼过程中TPU的黏辊问题是行业难题，润滑剂添加过多，TPU难以稳定挤出且有析出风险，润滑剂添加过少起不到作用。
[0010](3)常规TPU流延薄膜想要得到高强度产品需要高粘度、高性能TPU颗粒。
[0011]公开号为CN 103756287 A的专利说明书公开了一种改性TPU压延薄膜及其制备方法，其包括以下组分；TPU树脂、TPO树脂、TPSiV树脂、TPU色母粒、光稳定剂、抗氧剂、防霉抗菌剂、阻燃剂、加工润滑剂等。该改性TPU压延薄膜的制备方法包括以下步骤：将各组分原料按照配方用量投入到高搅锅中，高速搅拌均匀，温度控制在80～90℃，然后进入密炼机，密炼时间为3～5min，混炼后再经过轧轮机，挤出过滤，输送到四辊，压延得到薄膜产品。该专利技术方案并未对TPU树脂本身进行优化，而是通过额外加入其他种类的树脂来改善TPU的加工性能，且没有对工艺进行改良。

技术实现思路

[0012]本专利技术提供了一种高性能TPU薄膜材料的制备方法，解决的是TPU压延产品的提供和开炼压延工艺的开发问题，通过本专利技术可以大大提高TPU产品在开炼压延领域之内的应用，且TPU可以通过更大的开炼辊(例如长度3
‑
5m)进行生产，产能大大提高，更重要的是，通过本专利技术开炼压延工艺生产的TPU薄膜对比流延薄膜具有更高的强度。本专利技术同时解决了开炼TPU产品的开发、开炼压延工艺的开发问题，而且较好地解决了TPU缠辊、内生热大的问题，通过产品和工艺的配合生产出性能更好、产量更高的TPU薄膜产品。
[0013]具体技术方案如下：
[0014]一种高性能TPU薄膜材料的制备方法，包括：
[0015]步骤一，通过单螺杆挤出机对TPU颗粒进行半塑化，单螺杆挤出机温度设定在120
‑
160℃之间；
[0016]步骤二，将半塑化的TPU熔体加入到开炼机进行开炼，开炼机温度控制在130
‑
150℃之间，同时往开炼机的辊筒间添加TPU颗粒和润滑剂；添加的TPU颗粒占正在开炼的TPU熔体总量的10wt％
‑
50wt％，使开炼机内的TPU一直处于半塑化状态，保证TPU熔体在上开炼机后不出现缠辊问题；
[0017]步骤三，将开炼好的TPU熔体料送入压延辊，压延辊辊温控制在120
‑
140℃，经过压延辊牵引出薄膜，经过冷却辊定型、收卷，得到所述高性能TPU薄膜材料。
[0018]本专利技术得到的TPU薄膜之所以具备高性能，是因为本专利技术很好地利用了TPU产品的内应力，挤出流延等工艺是利用高温塑化TPU产品进行加工，不仅无法避免TPU在高温下的降解而导致性能下降，而且完全消除了TPU产品的内应力，本专利技术加工温度相对偏低，较好的预防了TPU产品的降解，且并没有消除产品内应力，使得TPU薄膜强度得到极大提升。
[0019]所述的高性能TPU薄膜材料的制备方法，步骤一的目的是使TPU具备开炼可塑性，但又不至于黏辊。
[0020]所述的高性能TPU薄膜材料的制备方法，步骤一中，所述TPU颗粒的硬度优选为80A
‑
95A，保证TPU产品合适硬度。
[0021]作为优选，所述的高性能TPU薄膜材料的制备方法，步骤一中，所述TPU颗粒的原料组成包括多元醇、异氰酸酯、扩链剂和润滑剂等，所述多元醇的数均分子量为500
‑
1500g/mol；所述TPU颗粒的实际开炼加工温度窗口为30
‑
50℃。
[0022]进一步优选，合成所述多元醇的小分子二元醇为碳原子数为2
‑
4的二元醇。
[0023]通过上述所述多元醇的分子量控制以及合成原料的选择，可降低TPU产品的软化点和熔点，使得产品能在更低的温度下，更宽的加工温度区间进行加工。
[0024]进一步优选，所述TPU颗粒的原料中的润滑剂为芥酸酰胺类润滑剂、油酸酰胺类润滑剂、硬脂酸类润滑剂中的至少一种，其加入量为所述多元醇质量的0.02％
‑
0.3％。
[0025]作为优选，所述的高性能TPU薄膜材料的制备方法，步骤一中，所述TPU颗粒通过反应挤出造粒得到，反应温度(即挤出设备反应区温度)控制在120
‑
180℃。
[0026]所述的高性能TPU薄膜材料的制备方法，步骤二添加TPU颗粒的目的是消除开炼过程中的内生热，使TPU一直处于半塑化状态，添加润滑剂是为了防止黏辊。
[0027]作为优选，所述的高性能TPU薄膜材料的制备方法，步骤二中，所述润滑剂为芥酸酰胺类润滑剂、油酸酰胺类润滑剂、硬脂酸类润滑剂中的至少一种，加入量为TPU熔体总量
的0.05wt％
‑
0.6wt％。
[0028]在一优选例中，所述的高性能TPU薄膜材料的制备方法，步骤三中，开炼好的TPU熔体料切下50％
‑
70％进入压延辊，剩余TPU熔体留在开炼机中与新加入的半塑化的TPU熔体和TPU颗粒继续开炼，如此循环，进行连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能TPU薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤一，通过单螺杆挤出机对TPU颗粒进行半塑化，单螺杆挤出机温度设定在120
‑
160℃之间；步骤二，将半塑化的TPU熔体加入到开炼机进行开炼，开炼机温度控制在130
‑
150℃之间，同时往开炼机的辊筒间添加TPU颗粒和润滑剂；添加的TPU颗粒占正在开炼的TPU熔体总量的10wt％
‑
50wt％，使开炼机内的TPU一直处于半塑化状态；步骤三，将开炼好的TPU熔体料送入压延辊，压延辊辊温控制在120
‑
140℃，经过压延辊牵引出薄膜，经过冷却辊定型、收卷，得到所述高性能TPU薄膜材料。2.根据权利要求1所述的高性能TPU薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述TPU颗粒的硬度为80A
‑
95A。3.根据权利要求1或2所述的高性能TPU薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述TPU颗粒的原料组成包括多元醇、异氰酸酯、扩链剂和润滑剂，所述多元醇的数均分子量为500
‑
1500g/mol；所述TPU颗粒的实际开炼加工温度窗口为30
‑
50℃。4.根据权利要求3所述的高性能TPU薄膜材料的制备方法，其特征在于，合成所述多元醇的小分子二元醇为碳原子数为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈自安，刘建文，王娜，由可锦，宋红玮，
申请(专利权)人：美瑞新材料创新中心山东有限公司，
类型：发明
国别省市：