CN104448789A - 一种可温控变色的tpu薄膜及其制备方法 - Google Patents

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一种可温控变色的TPU薄膜，按质量百分含量含有TPU颗粒50-95％、无苯环的亚磷酸酯2-20％、含氢硅油2-25％、抗氧剂1-5％，其中TPU颗粒包括TPU分子链和接枝到TPU分子链上的肽侧链聚丁二炔。可采用如下方法制备：(1)将所有组分预先干燥；(2)将所有干燥后的组分混合，经流延机挤出成型即得所述TPU薄膜。本发明制得的TPU薄膜可通过温度变化控制色彩的变化，并且变色时间迅速，如可在1秒内变色。

Description

一种可温控变色的TPU薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种TPU薄膜及其制备方法，尤其涉及一种可温控变色的TPU薄膜及其制备方法。
背景技术
TPU(Thermoplastic polyyrethane,热塑性聚氨脂)是一种新型的有机高分子合成材料，属于化合物，英文商品名：Flexible polyurethane，是一种各项性能优异，可以代替橡胶rubber，软性聚氯乙烯材料PVC。例如其具有优异的物理性能，例如耐磨性，回弹力都好过普通聚氨酯、PVC，耐老化性好过橡胶，可以说是替代PVC和PU的最理想的材料，被国际上称为新型聚合物材料。
热塑性聚氨脂用途很广泛，例如可用于鞋类如运动鞋Logo、运动鞋气垫、登山鞋、雪鞋、高尔夫球鞋、溜冰鞋、之面料及内里贴合材料，成衣类如雪衣、雨衣、风衣、防寒夹克、野战服、纸尿裤、生理裤、等面料复合材料(防水透湿)，医药类如手术衣、帽、鞋、医院用褥垫、冰袋、绷带、血浆袋、外科用包扎布条、口罩、等面料及内里材料，手术床气囊，国防用品如飞机油箱，武器封存覆膜、帐棚窗口、军用水袋、救生衣，充汽艇等之面料及内里面料，气囊，运动用品如足球表面及内胆、充气床、饮水袋、滑雪手套(防水袋)、潜水衣、雪衣、泳装、滑雪板、商标、气囊、运动衫、瘦身衣等面料及内里材料，工业用品如喇叭鼓纸橡胶边、防水条，隔音材、防火材、防火衣、消防服、防火布等面料及内里复合材料、电线电缆外护套材料，其他用途如手机按键、塑料充气玩具、床单、桌巾、浴帘、家具用布、围裙、钢琴、电脑键盘、覆膜等面料及内里材料。
聚氨酯热塑性弹性体有聚酯型和聚醚型两类，白色无规则球状或柱状颗粒，相对密度1.10-1.25，聚醚型相对密度比聚酯型小。聚氨酯热塑性弹性体突出的特点是耐磨性优异、耐臭氧性极好、硬度大、强度高、弹性好、耐低温，有良好的耐油、耐化学药品和耐环境性能，在潮湿环境中聚醚型酯水解稳定性远超过聚酯型。
如CN 103193950 A公开一种聚醚型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，所述聚醚型热塑性聚氨酯弹性体由40～55％低聚物二元醇、30～45％异氰酸酯、5～20％扩链剂和0.05～0.2％抗氧剂组成，其制备方法即在低聚物二元醇中加入抗氧剂，抽真空脱水得含有抗氧剂的低聚物二元醇；将扩链剂真空脱水处理；将异氰酸酯恒温油浴溶化；将含有抗氧剂的低聚物二元醇和真空脱水处理的扩链剂混合均匀并加热调节至90-100℃与油浴溶化好的异氰酸酯混合、搅拌至150℃时得到块状制品于80℃烘箱熟化、粉碎、置于双螺杆挤出机组挤出、切拉、吹干后用注塑机注塑成型，即得具有低伸模量，较长的断裂伸长率，拉伸强度范围可调的聚醚型热塑性聚氨酯弹性体。
此外，TPU薄膜的应用现在越来越广泛。TPU薄膜可应用于高档建筑覆膜、汽车和火车车窗的贴膜、鞋材等。然而，可温控变色的TPU薄膜的研究还很少见，可温控变色的TPU薄膜通过温控变色可调节光照或热交换，同时增加美感和多样性。
目前，有研究人员已开发出变色聚合物，又被称为热变色聚合物，但其变色速度很慢，而且只在很小的温度范围内才会变色。邵正中和中国、荷兰及英国的研究人员共同寻找更好的热变色聚合物，并发现了甚至在高达390°F的高温下也能快速变色的新类型。这种聚合物可在生物传感器和智能窗户等领域得到应用，可用于调节光照或热交换。但是，还未有报道显示将其成功用于可温控变色的TPU薄膜。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种可温控变色的TPU薄膜。本发明提供的可温控变色的TPU薄膜是通过分子结构的改性，通过一定的方法，将肽侧链聚丁二炔接枝到TPU分子链中，获得新的TPU材料，可实现温控变色。
为达上述目的，本发明采用如下技术手段：
一种可温控变色的TPU薄膜，按质量百分含量含有
其中TPU颗粒包括TPU分子链和接枝到TPU分子链上的肽侧链聚丁二炔。
肽是由氨基酸组成的链状分子，也是生命物体蛋白质中不可或缺的成分。这种TPU颗粒是一种可加工成各种形状的纳米纤维。可通过挤出生产纤维；通过涂覆形成膜；也可模塑成型水凝胶。
作为优选技术方案，本发明所述的TPU薄膜，按质量百分含量含有
作为优选技术方案，本发明所述的TPU薄膜，所述肽的分子量为1000-3000。
作为优选技术方案，本发明所述的TPU薄膜，所述TPU颗粒中侧链聚丁二炔的质量百分含量为5-35％，优选为10-25％。
作为优选技术方案，本发明所述的TPU薄膜，所述接枝的方法为：将丁二炔、TPU及交联剂在225-250℃下反应0.5-5h。
优选地，所述交联剂为2-乙基-4甲基咪唑、2-异丙基咪唑、六氢邻苯二甲酸酐、三亚乙基四胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺中的一种或两种以上的混合。
优选地，所述交联剂的质量百分含量为TPU颗粒的0.5-3％。
优选地，所述TPU颗粒为聚醚型TPU颗粒和聚酯型TPU颗粒中的一种或两种混合
本发明的目的之一还在于提供本发明所述的可温控变色的TPU薄膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所有组分预先干燥；
(2)将所有干燥后的组分混合，经流延机挤出成型即得所述TPU薄膜。
根据本发明所述的制备方法，步骤(1)所述干燥的温度为85～105℃，例如为88℃、96℃、102℃等，干燥的时间为2～3h，例如为2.1h、2.5h、2.8h等。
根据本发明所述的制备方法，步骤(2)所述流延机的各段温度设置如下：料筒温度为150-230℃；滤网温度为170-210℃；弯头温度为170-210℃；模头温度为180-220℃。
本发明制得的TPU薄膜可通过温度变化控制色彩的变化，并且变色时间迅速，如可在1秒内变色。本发明制得的TPU薄膜可应用于高档建筑覆膜、汽车和火车车窗的贴膜、鞋材等。温控变色可调节光照或热交换，同时增加美感和多样性。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1：
一种可温控变色的TPU薄膜，按质量百分含量含有
其中TPU颗粒包括TPU分子链和接枝到TPU分子链上的肽侧链聚丁二炔；
将占TPU颗粒质量百分含量10％的丁二炔、TPU颗粒及占TPU颗粒质量百分含量1％的交联剂六氢邻苯二甲酸酐在250℃下反应2.5h将肽侧链聚丁二炔接枝到TPU分子链上；
所述肽的分子量为1000；
所述可温控变色的TPU薄膜采用以下方法制备：
(1)将所有组分在85℃预先干燥3h；
(2)将所有干燥后的组分混合，经流延机挤出成型即得所述TPU薄膜，所述流延机的各段温度设置如下：料筒温度为145℃；滤网温度为170℃；弯头温度为210℃；连接温度为210℃；模头温度为230℃。
实施例2：
一种可温控变色的TPU薄膜，按质量百分含量含有
其中TPU颗粒包括TPU分子链和接枝到TPU分子链上的肽侧链聚丁二炔；
将占TPU颗粒质量百分含量35％的丁二炔、TPU颗粒及占TPU颗粒质量百分含量3％的交联剂二乙胺基丙胺在225℃下反应5h将肽侧链聚丁二炔接枝到TPU分子链上；
所述肽的分子量为3000；
所述可温控变色的TPU薄膜采用以下方法制备：
(1)将所有组分在105℃预先干燥2.5h；
(2)将所有干燥后的组分混合，经流延机挤出成型即得所述TPU薄膜；
所述流延机的各段温度设置如下：料筒温度为125℃；滤网温度为160℃；弯头温度为230℃；连接温度为230℃；模头温度为210℃。
实施例3：
一种可温控变色的TPU薄膜，按质量百分含量含有
其中TPU颗粒包括TPU分子链和接枝到TPU分子链上的肽侧链聚丁二炔；
将占TPU颗粒质量百分含量5％的丁二炔、TPU颗粒及占TPU颗粒质量百分含量0.5％的交联剂2-乙基-4甲基咪唑在235℃下反应0.5h将肽侧链聚丁二炔接枝到TPU分子链上；
所述肽的分子量为2000；
所述可温控变色的TPU薄膜采用以下方法制备：
(1)将所有组分在90℃预先干燥2h；
(2)将所有干燥后的组分混合，经流延机挤出成型即得所述TPU薄膜；
所述流延机的各段温度设置如下：料筒温度为130℃；滤网温度为165℃；弯头温度为220℃；连接温度为220℃；模头温度为210℃。
实施例1-3制得的TPU薄膜环保无毒。对实施例1-3制得的TPU薄膜进行性能评价，结果如下表1：
表1
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各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 (10)

1.一种可温控变色的TPU薄膜，其特征在于，按质量百分含量含有
其中TPU颗粒包括TPU分子链和接枝到TPU分子链上的肽侧链聚丁二炔。
2.根据权利要求1所述的TPU薄膜，其特征在于，按质量百分含量含有
3.根据权利要求1或2所述的TPU薄膜，其特征在于，所述肽的分子量为1000-3000。
4.根据权利要求1-3任一项所述的TPU薄膜，其特征在于，所述TPU颗粒中侧链聚丁二炔的质量百分含量为5-35％，优选为10-25％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的TPU薄膜，其特征在于，所述接枝的方法为：将丁二炔、TPU及交联剂在225-250℃下反应0.5-5h。
6.根据权利要求5所述的TPU薄膜，其特征在于，所述交联剂为2-乙基-4甲基咪唑、2-异丙基咪唑、六氢邻苯二甲酸酐、三亚乙基四胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺中的一种或两种以上的混合；
优选地，所述交联剂的质量百分含量为TPU颗粒的0.5-3％。
7.根据权利要求1-6任一项所述的TPU薄膜，其特征在于，所述TPU颗粒为聚醚型TPU颗粒和聚酯型TPU颗粒中的一种或两种混合。
8.一种权利要求1-7任一项所述的可温控变色的TPU薄膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所有组分预先干燥；
(2)将所有干燥后的组分混合，经流延机挤出成型即得所述TPU薄膜。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述干燥的温度为85～105℃，干燥的时间为2～3h。
10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述流延机的各段温度设置如下：料筒温度为150-230℃；滤网温度为170-210℃；弯头温度为170-210℃；模头温度为180-220℃。
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