CN104262945A - 一种阻燃吸音tpu薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阻燃吸音TPU薄膜及其制备方法，所述TPU薄膜按重量份包括如下组分：TPU颗粒60-80份、三聚氰胺20-30份、滑石1-10份、硫酸钡1-10份和助剂1-3份；所述的制备方法包括如下步骤：(1)将各物料混合后，采用单螺杆挤出机将TPU粒子塑化成半成品；(2)单螺杆挤出机直接连接到压延设备的过滤机，将步骤(1)的半成品在压延设备的过滤机上进行杂质过滤和再次塑化；(3)将步骤(2)塑化后的半成品通过四辊成型设备加工，使得薄膜成型。本发明制得的TPU薄膜具有优异的阻燃性和吸音特点，机械性能好，具有优异的综合性能。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯弹性体及其制备方法，具体涉及一种TPU薄膜及其制备方法，尤其涉及一种高阻燃吸音TPU薄膜及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)因其特有的优良特性，已经广泛应用于涂料、粘胶剂、印刷、皮革、纺织以及建筑行业中。聚氨酯的优点有：耐磨、耐化学腐蚀、柔韧性好、粘结强度大，但是缺点有：耐水性不好、机械强度不高及成本高。
近年来，由于生存环境的新近变化，因此研发具有阻燃、吸音、耐热、刚性等复合功能的新级别的热塑性聚氨酯是目前的热门话题。热塑性聚氨酯弹性体极易着火燃烧，产生大量有毒烟雾，给灭火工作带来困难。热塑性聚氨酯弹性体的应用领域如建筑材料、床垫、家具、保温材料、汽车座垫及内饰材料等，都有阻燃要求。
国外对热塑性聚氨酯弹性体的阻燃相当重视，颁布了许多有关阻燃的法规和阻燃标准。在我国，对用于飞机、轮船、铁路车辆、汽车、其它重要场所及设施的热塑性聚氨酯弹性体，先后都提出了阻燃要求。同时，热塑性聚氨酯弹性体在生产过程中对发泡工艺条件要求高，阻燃剂使用不当很容易使聚氨酯失去原有性能优势，所以，热塑性聚氨酯弹性体属于阻燃难度很大的塑料品种。
针对目前对低噪音的需求，现在普遍将多孔吸声材料应用于热塑性聚氨酯弹性体，多孔吸声材料主要有有机纤维性吸声材料、无机纤维性吸声材料、有机泡沫材料和无机泡沫材料，然而大多没有取得好的效果。
因而，研发具有良好阻燃、吸音、抗冲击、耐热性的TPU薄膜是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种TPU薄膜及其制备方法，特别是一种阻燃吸音TPU薄膜及其制备方法。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种阻燃吸音TPU薄膜，按重量份包括如下组分：
TPU颗粒60-80份、三聚氰胺20-30份、滑石1-10份、硫酸钡1-10份、助剂1-3份。
优选地，所述阻燃吸音TPU薄膜按重量份包括如下组分：TPU颗粒65-70份、三聚氰胺22-28份、滑石2-10份、硫酸钡2-10份、助剂1-3份。
优选地，所述阻燃吸音TPU薄膜按重量份包括如下组分：TPU颗粒68份、三聚氰胺25份、滑石5份、硫酸钡10份和助剂1份。
作为优选技术方案，所述的TPU颗粒由异氰酸酯50-70份、聚醚多元醇50-60份、交联剂5-9份、胺催化剂1-5份、辛酸亚锡0.2-0.5份制备得到。
优选地，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、3,3’-二甲基-4,4-联苯二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯或对苯二异氰酸酯中的一种或至少两种的混合物，优选为2,4-甲苯二异氰酸酯。
优选地，所述聚醚多元醇为低聚物二元醇。
优选地，所述低聚物二元醇为数均分子量1500～3000的聚四氢呋喃醚二醇。
优选地，所述助剂为增塑剂、润滑剂、热稳定剂或相容剂中的任意一种或至少两种的混合物。
优选地，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯、矿物油、乙酸三丁酯、尿素、甲酰胺中的任一种；优选地，所述润滑剂为硬脂酸镁。
优选地，所述热稳定剂为亚磷酸三苯酯；优选地，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝羧酸、氯化聚丙烯、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚乙烯接枝马来酸酐和甲基丙烯酸-苯乙烯-丁二烯聚合物中的任意一种或至少两种的混合物。
第二方面，本发明还提供了一种如第一方面所述阻燃吸音TPU薄膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将各物料混合后，采用单螺杆挤出机将TPU粒子塑化成半成品；
(2)单螺杆挤出机直接连接到压延设备的过滤机，将步骤(1)的半成品在压延设备的过滤机上进行杂质过滤和再次塑化；
(3)将步骤(2)塑化后的半成品通过四辊成型设备加工，使得薄膜成型。
优选地，在所述步骤(3)之后，进一步包括以下步骤：引取压花、冷却轮组冷却和卷曲轮卷取包装。
本发明采用三聚氰胺作为阻燃剂，并采用三聚氰胺、滑石和硫酸钡三种组分作为吸音组分，可以使TPU薄膜同时达到阻燃和吸音的目的。
本发明中的滑石和硫酸钡的比例为：(5:1)-(1:5)时，可以使本发明的TPU薄膜达到最好的吸音效果。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所制得的TPU薄膜的平均吸音系数达到0.90以上，阻燃系数达到UL94V0级别；同时，本发明的TPU薄膜还具有高弹性、抗弯折、耐撕裂和高韧性的优点。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
(1)按重量份配制原料：
TPU颗粒60份、三聚氰胺25份、滑石8份、硫酸钡8份、助剂1份；其中，在制备TPU颗粒时，异氰酸酯50份、聚醚多元醇50份、交联剂5份、胺催化剂5份、辛酸亚锡0.5份；
(2)将各物料混合后，采用单螺杆挤出机将TPU粒子塑化成半成品；
(3)单螺杆挤出机直接连接到压延设备的过滤机，将步骤(2)的半成品在压延设备的过滤机上进行杂质过滤和再次塑化；
(4)将步骤(3)塑化后的半成品通过四辊成型设备加工，使得薄膜成型。
对比例1
(1)按重量份配制原料：
TPU颗粒60份、三聚氰胺25份、助剂1份；其中，在制备TPU颗粒时，异氰酸酯50份、聚醚多元醇50份、交联剂5份、胺催化剂5份、辛酸亚锡0.5份；
(2)将各物料混合后，采用单螺杆挤出机将TPU粒子塑化成半成品；
(3)单螺杆挤出机直接连接到压延设备的过滤机，将步骤(2)的半成品在压延设备的过滤机上进行杂质过滤和再次塑化；
(4)将步骤(3)塑化后的半成品通过四辊成型设备加工，使得薄膜成型。
对比例2
(1)按重量份配制原料：
TPU颗粒60份、滑石8份、助剂1份；其中，在制备TPU颗粒时，异氰酸酯50份、聚醚多元醇50份、交联剂5份、胺催化剂5份、辛酸亚锡0.5份；
(2)将各物料混合后，采用单螺杆挤出机将TPU粒子塑化成半成品；
(3)单螺杆挤出机直接连接到压延设备的过滤机，将步骤(2)的半成品在压延设备的过滤机上进行杂质过滤和再次塑化；
(4)将步骤(3)塑化后的半成品通过四辊成型设备加工，使得薄膜成型。
对比例3
(1)按重量份配制原料：
TPU颗粒60份、硫酸钡8份、助剂1份；其中，在制备TPU颗粒时，异氰酸酯50份、聚醚多元醇50份、交联剂5份、胺催化剂5份、辛酸亚锡0.5份；
(2)将各物料混合后，采用单螺杆挤出机将TPU粒子塑化成半成品；
(3)单螺杆挤出机直接连接到压延设备的过滤机，将步骤(2)的半成品在压延设备的过滤机上进行杂质过滤和再次塑化；
(4)将步骤(3)塑化后的半成品通过四辊成型设备加工，使得薄膜成型。
对比例4
(1)按重量份配制原料：
TPU颗粒60份、三聚氰胺25份、滑石8份、助剂1份；其中，在制备TPU颗粒时，异氰酸酯50份、聚醚多元醇50份、交联剂5份、胺催化剂5份、辛酸亚锡0.5份；
(2)将各物料混合后，采用单螺杆挤出机将TPU粒子塑化成半成品；
(3)单螺杆挤出机直接连接到压延设备的过滤机，将步骤(2)的半成品在压延设备的过滤机上进行杂质过滤和再次塑化；
(4)将步骤(3)塑化后的半成品通过四辊成型设备加工，使得薄膜成型。
对比例5
(1)按重量份配制原料：
TPU颗粒60份、三聚氰胺25份、硫酸钡8份、助剂1份；其中，在制备TPU颗粒时，异氰酸酯50份、聚醚多元醇50份、交联剂5份、胺催化剂5份、辛酸亚锡0.5份；
(2)将各物料混合后，采用单螺杆挤出机将TPU粒子塑化成半成品；
(3)单螺杆挤出机直接连接到压延设备的过滤机，将步骤(2)的半成品在压延设备的过滤机上进行杂质过滤和再次塑化；
(4)将步骤(3)塑化后的半成品通过四辊成型设备加工，使得薄膜成型。
对比例6
(1)按重量份配制原料：
TPU颗粒60份、滑石8份、硫酸钡8份、助剂1份；其中，在制备TPU颗粒时，异氰酸酯50份、聚醚多元醇50份、交联剂5份、胺催化剂5份、辛酸亚锡0.5份；
(2)将各物料混合后，采用单螺杆挤出机将TPU粒子塑化成半成品；
(3)单螺杆挤出机直接连接到压延设备的过滤机，将步骤(2)的半成品在压延设备的过滤机上进行杂质过滤和再次塑化；
(4)将步骤(3)塑化后的半成品通过四辊成型设备加工，使得薄膜成型。
对比例7
(1)按重量份配制原料：
TPU颗粒60份、助剂1份；其中，在制备TPU颗粒时，异氰酸酯50份、聚醚多元醇50份、交联剂5份、胺催化剂5份、辛酸亚锡0.5份；
(2)将各物料混合后，采用单螺杆挤出机将TPU粒子塑化成半成品；
(3)单螺杆挤出机直接连接到压延设备的过滤机，将步骤(2)的半成品在压延设备的过滤机上进行杂质过滤和再次塑化；
(4)将步骤(3)塑化后的半成品通过四辊成型设备加工，使得薄膜成型。
将上述实施例1及对比例1-7进行相关性能测试，测试结果如下表1所示。
表1
通过实施例1与对比例1-3相比，实施例1中的吸音系数达到0.92，阻燃系数达到UL94V0级，说明实施例1采用三聚氰胺、滑石和硫酸钡的组合比对比例1-3采用单一组分时，具有更好的吸音和阻燃效果。
通过实施例1与对比例4-6相比，实施例1的吸音系数和阻燃系数要高于对比例4-6，说明实施例1采用三聚氰胺、滑石和硫酸钡的组合比对比例4-6采用任意两种组分时，具有更好的吸音和阻燃效果。
通过实施例1与对比例7相比，实施例1的吸音系数和阻燃系数要高于对比例7，说明实施例1采用三聚氰胺、滑石和硫酸钡的组合比对比例7未采用其中任意组分时，具有更好的吸音和阻燃效果。
实施例2
(1)按重量份配制原料：
TPU颗粒65份、三聚氰胺20份、滑石2份、硫酸钡8份、助剂2份；其中，在制备TPU颗粒时，异氰酸酯55份、聚醚多元醇58份、交联剂5份、胺催化剂1份、辛酸亚锡0.5份；
(2)将各物料混合后，采用单螺杆挤出机将TPU粒子塑化成半成品；
(3)单螺杆挤出机直接连接到压延设备的过滤机，将步骤(2)的半成品在压延设备的过滤机上进行杂质过滤和再次塑化；
(4)将步骤(3)塑化后的半成品通过四辊成型设备加工，使得薄膜成型。
实施例3
(1)按重量份配制原料：
TPU颗粒70份、三聚氰胺28份、滑石2份、硫酸钡8份、助剂3份；其中，在制备TPU颗粒时，异氰酸酯60份、聚醚多元醇60份、交联剂6份、胺催化剂2份、辛酸亚锡0.3份；
(2)将各物料混合后，采用单螺杆挤出机将TPU粒子塑化成半成品；
(3)单螺杆挤出机直接连接到压延设备的过滤机，将步骤(2)的半成品在压延设备的过滤机上进行杂质过滤和再次塑化；
(4)将步骤(3)塑化后的半成品通过四辊成型设备加工，使得薄膜成型。
实施例4
(1)按重量份配制原料：
TPU颗粒75份、三聚氰胺25份、滑石6份、硫酸钡5份、助剂2份；其中，在制备TPU颗粒时，异氰酸酯55份、聚醚多元醇60份、交联剂9份、胺催化剂5份、辛酸亚锡0.2份；
(2)将各物料混合后，采用单螺杆挤出机将TPU粒子塑化成半成品；
(3)单螺杆挤出机直接连接到压延设备的过滤机，将步骤(2)的半成品在压延设备的过滤机上进行杂质过滤和再次塑化；
(4)将步骤(3)塑化后的半成品通过四辊成型设备加工，使得薄膜成型。
实施例5
(1)按重量份配制原料：
TPU颗粒70份、三聚氰胺30份、滑石4份、硫酸钡10份、助剂2份；其中，在制备TPU颗粒时，异氰酸酯50份、聚醚多元醇50份、交联剂5份、胺催化剂1份、辛酸亚锡0.5份；
(2)将各物料混合后，采用单螺杆挤出机将TPU粒子塑化成半成品；
(3)单螺杆挤出机直接连接到压延设备的过滤机，将步骤(2)的半成品在压延设备的过滤机上进行杂质过滤和再次塑化；
(4)将步骤(3)塑化后的半成品通过四辊成型设备加工，使得薄膜成型。
将上述实施例2-5进行相关性能测试，测试结果如下表2所示。
表2
从表2可以看出，实施例2-5所制得的TPU薄膜，阻燃系数达到UL94V0级，吸音系数至少能达到0.90，而且保持了较高的物理性能。
综上所述，本发明通过采用在热塑性聚氨酯弹性体中添加三聚氰胺、滑石和硫酸钡，所制得的TPU薄膜均有高阻燃和吸音的特点，同时具有优异的综合性能。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (8)
1.一种阻燃吸音TPU薄膜，其特征在于，按重量份包括如下组分：
TPU颗粒60-80份、三聚氰胺20-30份、滑石1-10份、硫酸钡1-10份、助剂1-3份。
2.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，按重量份包括如下组分：
TPU颗粒65-70份、三聚氰胺22-28份、滑石2-10份、硫酸钡2-10份、助剂1-3份。
3.如权利要求1或2所述的薄膜，其特征在于，按重量份包括如下组分：
TPU颗粒68份、三聚氰胺25份、滑石5份、硫酸钡10份和助剂1份。
4.如权利要求1-3任一项所述的薄膜，其特征在于，所述的TPU颗粒由异氰酸酯50-70份、聚醚多元醇50-60份、交联剂5-9份、胺催化剂1-5份、辛酸亚锡0.2-0.5份制备得到；
优选地，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、3,3’-二甲基-4,4-联苯二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯或对苯二异氰酸酯中的一种或至少两种的混合物，优选为2,4-甲苯二异氰酸酯。
5.如权利要求4所述的薄膜，其特征在于，所述聚醚多元醇为低聚物二元醇；
优选地，所述低聚物二元醇为数均分子量1500～3000的聚四氢呋喃醚二醇。
6.如权利要求1-5任一项所述的薄膜，其特征在于，所述助剂为增塑剂、润滑剂、热稳定剂或相容剂中的任意一种或至少两种的混合物；
优选地，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯、矿物油、乙酸三丁酯、尿素、甲酰胺中的任一种；优选地，所述润滑剂为硬脂酸镁；
优选地，所述热稳定剂为亚磷酸三苯酯；优选地，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝羧酸、氯化聚丙烯、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚乙烯接枝马来酸酐和甲基丙烯酸-苯乙烯-丁二烯聚合物中的任意一种或至少两种的混合物。
7.一种如权利要求1-6任一项所述薄膜的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)将各物料混合后，采用单螺杆挤出机将TPU粒子塑化成半成品；
(2)单螺杆挤出机直接连接到压延设备的过滤机，将步骤(1)的半成品在压延设备的过滤机上进行杂质过滤和再次塑化；
(3)将步骤(2)塑化后的半成品通过四辊成型设备加工，使得薄膜成型。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤(3)之后，进一步包括以下步骤：引取压花、冷却轮组冷却和卷曲轮卷取包装。
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