CN104277450A - 一种医疗床垫充气气囊用tpu薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热塑性聚氨酯弹性体(TPU)技术领域，尤其涉及一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜，其包括以下组分：TPU粒子、改性纳米二氧化硅母粒、硅酮母粒和TPU色母粒。本发明所述TPU薄膜的制备方法包括以下步骤：1）按各组分重量份比例称取原料；2）将所称取原料按比例投入混合器中，搅拌混合15-20分钟，得到混合均匀的一级混合料；3）将一级混合料通过自动送料系统送到热风干燥器中干燥1-2小时，干燥温度为90-105℃，得到二级混合料；然后再将二级混合料抽到除湿干燥器中干燥3-4小时，干燥温度为90-105℃，得到三级混合料，确保三级混合料水分含量小于0.02%；4）将三级混合料经自动送料系统送到流延机中，挤出形成薄膜。
Description
技术领域
本发明涉及热塑性聚氨酯弹性体(TPU)技术领域，尤其涉及一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜及其制备方法。
技术背景
随着社会发展和人们生活水平的提高，人们对生活品质的要求越来越高，医院中普通的棕榈床垫、乳胶床垫、弹簧床垫等的舒适度已无法满足人们的需求；而具有较好的柔韧性和弹性的现有医疗充气床垫，支撑性能较差，使用一段时间后容易变形，在受力集中部位容易造成塌陷，或在受到外力冲击的情况下容易造成损坏，承受的爆破压力小，一般只能承受160Kg左右。
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)，有聚酯型和聚醚型之分，是一种无味环保材料，作为一种集橡胶的高弹性与塑料的成型加工性于一体的特殊材料，其综合性能十分优异，TPU的主要特性有：
1)硬度范围广：通过改变TPU各反应组分的配比，可以得到不同硬度的产品，而且随着硬度的增加，其产品仍保持良好的弹性和耐磨性。
2)机械强度高：TPU制品的承载能力、抗冲击性及减震性能突出。
3)耐寒性突出：TPU的玻璃态转变温度比较低，在零下35度仍保持良好的弹性、柔顺性和其他物理性能。
4)加工性能好：TPU可采用常见的热塑性材料的加工方法进行加工，如注塑、挤出、压延等等。
5)TPU与某些高分子材料共同加工能够得到性能互补的聚合物合金。
目前，由于TPU具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性，已广泛应用与医疗卫生、电子电器、工业及体育等方面，其具有其它塑料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、耐气候等特性，同时还具有高防水透湿性、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。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种适用于强度高、韧性好、耐疲劳性好的医疗床垫充气气囊用TPU薄膜及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜，其组分及各组分的重量份如下：
一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜，其各组分的重量份如下：
所述TPU粒子为聚醚型热塑性聚氨酯弹性体颗粒，其邵氏硬度为90-95A，重均分子量在12-13万，分子量分布在2.3-2.6。
所述改性纳米二氧化硅母粒是先将比表面积大于或等于200㎡/g的气相纳米二氧化硅与铝钛偶联剂进行改性处理，得到改性后的纳米二氧化硅，改性后的纳米二氧化硅再与TPU粒子混合，再经同向双螺杆挤出制得。
所述气相纳米二氧化硅与铝钛偶联剂的重量配比为100:1-3。
所述改性后的纳米二氧化硅与TPU粒子的重量配比为50:100。
所述硅酮母粒为50％的高分子量硅酮聚合物在TPU粒子中的分散体。
所述TPU色母粒为市售产品，购买于拜耳股份公司。
一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
1)称取原料：按各组分重量份比例称取TPU粒子、改性纳米二氧化硅母粒、硅酮母粒和TPU色母粒；
2)将所称取原料按比例投入混合器中，搅拌混合15-20分钟，得到混合均匀的一级混合料；
3)将一级混合料通过自动送料系统送到热风干燥器中干燥1-2小时，干燥温度为90-105℃，得到二级混合料；然后再将二级混合料抽到除湿干燥器中干燥3-4小时，干燥温度为90-105℃，得到三级混合料，确保三级混合料水分含量小于0.02％；
4)将三级混合料经自动送料系统送到流延机中，挤出形成薄膜；其中，流延机各区段温度设置如下：料筒温度为140-170℃，滤网温度170-180℃，弯头温度170-180℃，连接温度170-180℃，模头温度170-180℃。
本发明所述TPU粒子具有模量高、强度好、硬度适中等特点，在不明显增加薄膜材料的硬度的前提下，通过分子量以及分子量分布的控制，提高材料的韧性和强度，提高材料的耐压性；所述改性纳米二氧化硅母粒作为增强剂，提高TPU的刚性，提高材料耐爆破压力；所述硅酮母粒为50％的高分子量硅酮聚合物在TPU粒子中的分散体，用作与TPU相容体系的添加剂以提高加工性能及改变表面性能，其加工性能与流动性能得到了提高，有利于纳米二氧化硅增强剂的分散，同时表面性能改善，包括润滑性滑动性变好，磨擦系数降低，抗磨损性能增加。
本发明采用以上技术方案，利用TPU粒子的韧性和强度结合改性纳米二氧化硅母粒及硅酮母粒各组分采用更合理的重量份比例，提高TPU薄膜的耐爆破压力、耐疲劳性能，这样TPU薄膜用作医疗床垫充气气囊时，不易变形，耐高压，可循环充放气。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜，其组分及各组分的重量份如下：
一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜，其各组分的重量份如下：
所述TPU粒子为聚醚型热塑性聚氨酯弹性体颗粒，其邵氏硬度为90-95A，重均分子量在12-13万，分子量分布在2.3-2.6。
所述改性纳米二氧化硅母粒是先将比表面积大于或等于200㎡/g的气相纳米二氧化硅与铝钛偶联剂进行改性处理，得到改性后的纳米二氧化硅，改性后的纳米二氧化硅再与TPU粒子混合，再经同向双螺杆挤出制得。
所述气相纳米二氧化硅与铝钛偶联剂的重量配比为100:1-3。
所述改性后的纳米二氧化硅与TPU粒子的重量配比为50:100。
所述硅酮母粒为50％的高分子量硅酮聚合物在TPU粒子中的分散体。
所述TPU色母粒为市售产品，购买于拜耳股份公司。
一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
1)称取原料：按各组分重量份比例称取TPU粒子、改性纳米二氧化硅母粒、硅酮母粒和TPU色母粒；
2)将所称取原料按比例投入混合器中，搅拌混合15-20分钟，得到混合均匀的一级混合料；
3)将一级混合料通过自动送料系统送到热风干燥器中干燥1-2小时，干燥温度为90-105℃，得到二级混合料；然后再将二级混合料抽到除湿干燥器中干燥3-4小时，干燥温度为90-105℃，得到三级混合料，确保三级混合料水分含量小于0.02％；
4)将三级混合料经自动送料系统送到流延机中，挤出形成薄膜；其中，流延机各区段温度设置如下：料筒温度为140-170℃，滤网温度170-180℃，弯头温度170-180℃，连接温度170-180℃，模头温度170-180℃。
实施例1
一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
1)称取原料：按各组分重量份比例称取TPU粒子、改性纳米二氧化硅母粒、硅酮母粒和TPU色母粒：
2)将所称取原料按比例投入混合器中，搅拌混合15-20分钟，得到混合均匀的一级混合料；
3)将一级混合料通过自动送料系统送到热风干燥器中干燥1-2小时，干燥温度为90-105℃，得到二级混合料；然后再将二级混合料抽到除湿干燥器中干燥3-4小时，干燥温度为90-105℃，得到三级混合料，确保三级混合料水分含量小于0.02％；
4)将三级混合料经自动送料系统送到流延机中，挤出形成薄膜；其中，流延机各区段温度设置如下：料筒温度为140-170℃，滤网温度170-180℃，弯头温度170-180℃，连接温度170-180℃，模头温度170-180℃。
实施例2
一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
1)称取原料：按各组分重量份比例称取TPU粒子、改性纳米二氧化硅母粒、硅酮母粒和TPU色母粒：
2)将所称取原料按比例投入混合器中，搅拌混合15-20分钟，得到混合均匀的一级混合料；
3)将一级混合料通过自动送料系统送到热风干燥器中干燥1-2小时，干燥温度为90-105℃，得到二级混合料；然后再将二级混合料抽到除湿干燥器中干燥3-4小时，干燥温度为90-105℃，得到三级混合料，确保三级混合料水分含量小于0.02％；
4)将三级混合料经自动送料系统送到流延机中，挤出形成薄膜；其中，流延机各区段温度设置如下：料筒温度为140-170℃，滤网温度170-180℃，弯头温度170-180℃，连接温度170-180℃，模头温度170-180℃。
实施例3
一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
1)称取原料：按各组分重量份比例称取TPU粒子、改性纳米二氧化硅母粒、硅酮母粒和TPU色母粒：
2)将所称取原料按比例投入混合器中，搅拌混合15-20分钟，得到混合均匀的一级混合料；
3)将一级混合料通过自动送料系统送到热风干燥器中干燥1-2小时，干燥温度为90-105℃，得到二级混合料；然后再将二级混合料抽到除湿干燥器中干燥3-4小时，干燥温度为90-105℃，得到三级混合料，确保三级混合料水分含量小于0.02％；
4)将三级混合料经自动送料系统送到流延机中，挤出形成薄膜；其中，流延机各区段温度设置如下：料筒温度为140-170℃，滤网温度170-180℃，弯头温度170-180℃，连接温度170-180℃，模头温度170-180℃。
实施例4
一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
1)称取原料：按各组分重量份比例称取TPU粒子、改性纳米二氧化硅母粒、硅酮母粒和TPU色母粒：
2)将所称取原料按比例投入混合器中，搅拌混合15-20分钟，得到混合均匀的一级混合料；
3)将一级混合料通过自动送料系统送到热风干燥器中干燥1-2小时，干燥温度为90-105℃，得到二级混合料；然后再将二级混合料抽到除湿干燥器中干燥3-4小时，干燥温度为90-105℃，得到三级混合料，确保三级混合料水分含量小于0.02％；
4)将三级混合料经自动送料系统送到流延机中，挤出形成薄膜；其中，流延机各区段温度设置如下：料筒温度为140-170℃，滤网温度170-180℃，弯头温度170-180℃，连接温度170-180℃，模头温度170-180℃。
表一本发明实施例1-4所制得TPU薄膜与传统薄膜性能检测数据对比
如上表所示，本发明TPU薄膜在爆破气压、焊接强度、使用寿命等方面都得到明显的提高，具有强度高、韧性好、不易变形、耐疲劳性、耐高压、可循环充放气等优点。
以上描述不应对本发明的保护范围有任何限定。
Claims (8)
1.一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜，其特征在于：其组分及各组分的重量份如下：
TPU粒子 100份； 改性纳米二氧化硅母粒 5-10份；
硅酮母粒 5-10份； TPU色母粒 0-10份。
2.根据权利要求1所述的一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜，其特征在于：其各组分的重量份如下：
TPU粒子 100份； 改性纳米二氧化硅母粒 6份；
硅酮母粒 7份； TPU色母粒 4份。
3.根据权利要求1或2所述的一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜，其特征在于：所述TPU粒子为聚醚型热塑性聚氨酯弹性体颗粒，其邵氏硬度为90-95A，重均分子量在12-13万，分子量分布在2.3-2.6。
4.根据权利要求1或2所述的一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜，其特征在于：所述改性纳米二氧化硅母粒是先将比表面积大于或等于200㎡/g的气相纳米二氧化硅与铝钛偶联剂进行改性处理，得到改性后的纳米二氧化硅，改性后的纳米二氧化硅与TPU粒子混合，再经同向双螺杆挤出制得。
5.根据权利要求4所述的一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜，其特征在于：所述气相纳米二氧化硅与铝钛偶联剂的重量配比为100:1-3。
6.根据权利要求4所述的一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜，其特征在于：所述改性后的纳米二氧化硅与TPU粒子的重量配比为50:100。
7.根据权利要求1所述的一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜，其特征在于：所述硅酮母粒为50%的高分子量硅酮聚合物在TPU粒子中的分散体。
8.根据权利要求1所述的一种医疗床垫充气气囊用TPU薄膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
1）称取原料：按各组分重量份比例称取TPU粒子、改性纳米二氧化硅母粒、硅酮母粒和TPU色母粒；
2）将所称取原料按比例投入混合器中，搅拌混合15-20分钟，得到混合均匀的一级混合料；
3）将一级混合料通过自动送料系统送到热风干燥器中干燥1-2小时，干燥温度为90-105℃，得到二级混合料；然后再将二级混合料抽到除湿干燥器中干燥3-4小时，干燥温度为90-105℃，得到三级混合料，确保三级混合料水分含量小于0.02%；
4）将三级混合料经自动送料系统送到流延机中，挤出形成薄膜；其中，流延机各区段温度设置如下：料筒温度为140-170℃，滤网温度170-180℃，弯头温度170-180℃，连接温度170-180℃，模头温度170-180℃。
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