CN103570913A - Tpu功能性发泡薄膜 - Google Patents

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Abstract

本发明属于发泡薄膜技术领域，尤其涉及一种TPU功能性发泡薄膜，按质量百分比计，它是由以下原料制备而成：水40-80%；1,4-环己烷二异氰酸酯10-20%；聚己二酸乙二醇酯二醇5-35%；扩链剂1,4-丁二醇2-5%；无卤阻燃剂1-5%；催化剂0.001-0.1%；泡沫稳定剂0.1-1%；抗氧剂0.2-0.8%。相对于现有技术，本发明采用水作为发泡剂，有效地避免了使用HCFC-141b等含氟发泡剂所带来的对环境造成的危害；本发明通过加入无卤阻燃剂，提高了TPU发泡塑料的阻燃性能，并且由于使用的阻燃剂不含卤素，也不含铅、镉、汞和铬等重金属元素，符合欧盟VDE要求，是一种绿色环保的材料。

Description

TPU功能性发泡薄膜
技术领域
 本发明属于发泡薄膜技术领域，尤其涉及一种TPU功能性发泡薄膜。
背景技术
TPU（热塑性聚氨酯）是环保高分子聚合物，它克服了PVC和PU皮的诸多缺陷，不但拥有橡胶及普通塑料的大部分特性，而且还拥有优良的综合物理及化学性能，所以又被称为未来素材。它是一种成熟的环保材料，其具有其它塑料和天然材料所无法比拟的强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化和耐气候等特性，同时它还具有很高的防水性、透湿性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外线以及能量释放等许多优异的功能。
而TPU发泡后，可以用于制作鞋底、住宅保温隔热材料以及冷库等家电制品方面。但是，目前用于制作发泡TPU的发泡剂一般为HCFC-141b，由于其含有卤素，因此会对大气臭氧层造成损害，与现在的环保理念背道而驰。并且当将发泡TPU应用于住宅保温隔热材料以及冷库等家电制品时，发泡TPU应当具有阻燃特性，以确保其使用安全。但目前的发泡TPU塑料均不具备阻燃特性。
有鉴于此，确有必要提供一种TPU功能性发泡薄膜，其采用水作为发泡剂，并加入了不含卤素的阻燃剂，使得制得的聚氨酯发泡塑料不仅具有强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化和耐气候等特性，而且具有很好的阻燃特性及保温隔热特性，并且节能环保。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种TPU功能性发泡薄膜，其采用水作为发泡剂，并加入了不含卤素的阻燃剂，使得制得的聚氨酯发泡塑料不仅具有强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化和耐气候等特性，而且具有很好的阻燃特性及保温隔热特性，并且节能环保。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种TPU功能性发泡薄膜，按质量百分比计，它是由以下原料制备而成：
水              40-80%；
1,4-环己烷二异氰酸酯   10-20%；
聚己二酸乙二醇酯二醇  5-35%；
扩链剂1,4-丁二醇  2-5%；
无卤阻燃剂  1-5%；
催化剂  0.001-0.1%；
泡沫稳定剂   0.1-1%；
抗氧剂   0.2-0.8%；
所述物理发泡剂为碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸氢铵中的至少一种，所述无卤阻燃剂为磷酸铵、聚磷酸铵、三聚氰胺、硼酸锌、蒙脱土、粘土、氢氧化铝和三氧化锑中的至少一种。
其中，在聚氨酯发泡过程中会发生多种化学反应，其中异氰酸酯和羟基的反应、异氰酸酯和水的反应是其中的两个重要的反应。前一个反应是“凝胶反应”，多元醇与多异氰酸酯反应生成高相对分子质量的聚合物；后一个反应属“发泡反应”，异氰酸酯与水反应生成取代脲和二氧化碳。在制备过程中，需要控制以上两个反应的相对速度，因此需要用到催化剂。
生产聚氨酯泡沫塑料时，泡沫稳定剂是一个不可或缺的组分，其作用在于乳化泡沫物料、稳定泡沫和调节泡孔，其能够增加各组分的互溶性，有助于气泡的形成，控制泡孔的大小及均匀性，促使泡沫泡孔凝胶张力的平衡，使泡孔壁具有弹性，以留住气体，防止泡沫崩塌。
作为本发明TPU功能性发泡薄膜的一种改进，按质量百分比计，它是由以下原料制备而成：
水                    50-70%；
1,4-环己烷二异氰酸酯   12-18%；
聚己二酸乙二醇酯二醇  10-30%；
扩链剂1,4-丁二醇  3-4%；
无卤阻燃剂  2-4%；
催化剂  0.005-0.1%；
泡沫稳定剂   0.2-0.8%；
抗氧剂   0.3-0.7%。
作为本发明TPU功能性发泡薄膜的一种改进，按质量百分比计，它是由以下原料制备而成：
水             62.45%；
1,4-环己烷二异氰酸酯   15%；
聚己二酸乙二醇酯二醇  15%；
扩链剂1,4-丁二醇  3.5%；
无卤阻燃剂  3%；
催化剂  0.05%；
泡沫稳定剂   0.5%；
抗氧剂   0.5%。
作为本发明TPU功能性发泡薄膜的一种改进，所述催化剂为双（二甲基乙基）醚或四甲基亚乙基二胺。
作为本发明TPU功能性发泡薄膜的一种改进，所述泡沫稳定剂为有机硅表面活性剂。
作为本发明TPU功能性发泡薄膜的一种改进，所述抗氧剂为四[亚甲基-3,3’,5-（二叔丁基-4-羟基-苯基）丙酸酯]季戊四醇酯、N,N’-双[[3-(3,5)-二叔丁基-4羟基苯基]丙酰基]己二胺、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和二亚磷酸季戊四醇硬脂醇酯中的至少一种。
相对于现有技术，本发明不仅保持率TPU的强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化和耐气候等特性，而且采用水作为发泡剂，由其产生的CO2起到发泡的作用，有效地避免了使用HCFC-141b等含氟发泡剂所带来的对环境造成的危害；本发明通过加入无卤阻燃剂，提高了TPU发泡塑料的阻燃性能，并且由于使用的阻燃剂不含卤素，也不含铅、镉、汞和铬等重金属元素，符合欧盟VDE要求，是一种绿色环保的材料。此外，将本发明用于住宅的保温隔热及冷库等家电制品时，由于聚氨酯发泡塑料的导热系数很低，因此能将物料的热损失降到最低，因此其保温隔热特性要比通用的玻璃棉优异。而且由于聚氨酯泡沫的闭孔率高，因此能够有效地防止水、湿气及其它腐蚀性液体和气体的浸透，并防止微生物的滋生和发展，从而大大延长住宅及冷库等的使用寿命。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明的内容进行进一步的说明，但是本发明的保护范围并不仅仅局限于实施例所描述的内容。
实施例1
本实施例提供了一种TPU功能性发泡薄膜，按质量百分比计，它是由以下原料制备而成：
水             62.45%；
1,4-环己烷二异氰酸酯   15%；
聚己二酸乙二醇酯二醇  15%；
扩链剂1,4-丁二醇  3.5%；
无卤阻燃剂氢氧化铝  3%；
催化剂双（二甲基乙基）醚  0.05%；
泡沫稳定剂有机硅表面活性剂  0.5%；
抗氧剂四[亚甲基-3,3’,5-（二叔丁基-4-羟基-苯基）丙酸酯]季戊四醇酯0.5%。
实施例2
本实施例提供了一种TPU功能性发泡薄膜，按质量百分比计，它是由以下原料制备而成：
水                    70%；
1,4-环己烷二异氰酸酯   12.4%；
聚己二酸乙二醇酯二醇  10%；
扩链剂1,4-丁二醇  4%；
无卤阻燃剂三氧化锑  2%；
催化剂四甲基亚乙基二胺  0.1%；
泡沫稳定剂有机硅表面活性剂   0.8%；
抗氧剂N,N’-双[[3-(3,5)-二叔丁基-4羟基苯基]丙酰基]己二胺   0.7%。
实施例3
本实施例提供了一种TPU功能性发泡薄膜，按质量百分比计，它是由以下原料制备而成：
水                    49.995%；
1,4-环己烷二异氰酸酯   18%；
聚己二酸乙二醇酯二醇  24.5%；
扩链剂1,4-丁二醇  3%；
无卤阻燃剂磷酸铵  4%；
催化剂四甲基亚乙基二胺  0.005%；
泡沫稳定剂有机硅表面活性剂   0.2%；
抗氧剂三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和二亚磷酸季戊四醇硬脂醇酯 0.3%。
实施例4
本实施例提供了一种TPU功能性发泡薄膜，按质量百分比计，它是由以下原料制备而成：
水              40.1%；
1,4-环己烷二异氰酸酯   20%；
聚己二酸乙二醇酯二醇 35%；
扩链剂1,4-丁二醇  2%；
无卤阻燃剂蒙脱土  1%；
催化剂双（二甲基乙基）醚  0.1%；
泡沫稳定剂有机硅表面活性剂   1%；
抗氧剂四[亚甲基-3,3’,5-（二叔丁基-4-羟基-苯基）丙酸酯]季戊四醇酯 0.8%。
实施例5
本实施例提供了一种TPU功能性发泡薄膜，按质量百分比计，它是由以下原料制备而成：
水              74.699%；
1,4-环己烷二异氰酸酯   10%；
聚己二酸乙二醇酯二醇  5%；
扩链剂1,4-丁二醇  5%；
无卤阻燃剂硼酸锌  2.5%；
无卤阻燃剂粘土  2.5%；
催化剂四甲基亚乙基二胺  0.001%；
泡沫稳定剂有机硅表面活性剂   0.1%；
抗氧剂三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和二亚磷酸季戊四醇硬脂醇酯 0.2%。
本发明采用预聚体法来制备，具体的，先将1,4-环己烷二异氰酸酯和聚己二酸乙二醇酯二醇制成预聚体，然后在预聚体中加入水、催化剂、泡沫稳定剂、抗氧剂、扩链剂和阻燃剂，并在高速搅拌机中高速搅拌混合进行发泡，固化后熟化即可。
对实施例1至5的TPU功能性发泡薄膜分别进行Shore A硬度测试、拉伸强度测试、延伸率测试和阻燃等级测试，所得结果见表1。
表1：实施例1至5的发泡塑料的各项物理性能的测试结果。
编号 Shore A硬度 拉伸强度（MPa） 延伸率（%） 阻燃等级
实施例1 77 17.9 500 V0
实施例2 71 16.1 485 V0
实施例3 73 16.5 480 V0
实施例4 69 14.0 410 V0
实施例5 65 13.2 395 V0
需要说明的是，根据上述说明书的揭示和阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些等同修改和变更也应当在本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (6)

1.一种TPU功能性发泡薄膜，其特征在于，按质量百分比计，它是由以下原料制备而成：
水              40-80%；
1,4-环己烷二异氰酸酯   10-20%；
聚己二酸乙二醇酯二醇  5-35%；
扩链剂1,4-丁二醇  2-5%；
无卤阻燃剂  1-5%；
催化剂  0.001-0.1%；
泡沫稳定剂   0.1-1%；
抗氧剂   0.2-0.8%；
所述无卤阻燃剂为磷酸铵、聚磷酸铵、三聚氰胺、硼酸锌、蒙脱土、粘土、氢氧化铝和三氧化锑中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的TPU功能性发泡薄膜，其特征在于，按质量百分比计，它是由以下原料制备而成：
水                    50-70%；
1,4-环己烷二异氰酸酯   12-18%；
聚己二酸乙二醇酯二醇  10-30%；
扩链剂1,4-丁二醇  3-4%；
无卤阻燃剂  2-4%；
催化剂  0.005-0.1%；
泡沫稳定剂   0.2-0.8%；
抗氧剂   0.3-0.7%。
3.根据权利要求2所述的TPU功能性发泡薄膜，其特征在于，按质量百分比计，它是由以下原料制备而成：
水             62.45%；
1,4-环己烷二异氰酸酯   15%；
聚己二酸乙二醇酯二醇  15%；
扩链剂1,4-丁二醇  3.5%；
无卤阻燃剂  3%；
催化剂  0.05%；
泡沫稳定剂   0.5%；
抗氧剂   0.5%。
4.根据权利要求1至3任一项所述的TPU功能性发泡薄膜，其特征在于：所述催化剂为双（二甲基乙基）醚或四甲基亚乙基二胺。
5.根据权利要求1至3任一项所述的TPU功能性发泡薄膜，其特征在于：所述泡沫稳定剂为有机硅表面活性剂。
6.根据权利要求1至3任一项所述的TPU功能性发泡薄膜，其特征在于：所述抗氧剂为四[亚甲基-3,3’,5-（二叔丁基-4-羟基-苯基）丙酸酯]季戊四醇酯、N,N’-双[[3-(3,5)-二叔丁基-4羟基苯基]丙酰基]己二胺、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和二亚磷酸季戊四醇硬脂醇酯中的至少一种。
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