CN105504772A - 一种军用储油袋tpu复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种军用储油袋TPU复合材料的制备方法，以热塑性聚氨酯弹性体(TPU)及尼龙6（PA6）为基体，采用自制相容剂（EVA-g-MAH）降低TPU与PA6两相间的界面张力，改善体系的相容性，并以ATO粉为抗静电剂，改性MH为阻燃剂，组合抗老抗黄剂经熔融共混后挤出造粒，并压延成型制得性能优异的储油袋用TPU复合材料。本发明通过加入相容剂使得TPU与PA6共混制取综合性能优良的合金来达到降低单纯使用TPU材料的成本，同时所制备的军用储油袋TPU复合材料拥有良好的抗静电性能、阻燃性能，同时通过组合抗老抗黄剂的协同作用，改善TPU易老化易黄变的缺陷。

Description

一种军用储油袋TPU复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子复合薄膜制备技术领域，具体涉及一种军用储油袋TPU复合材料及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体（TPU）是由二异氰酸酯、多元醇及短链二元醇所组成的一种加热可以塑化、溶剂可以溶解的（AB）n型嵌段线性聚合物。聚氨酯是一种具有广泛用途的高分子材料，主要用于汽车、建筑、铺装材料、矿山、开采、电子和航天等方面。近年来，作为重要的化学加固材料之一的聚氨酯注浆材料发展也十分迅速。并且人们将目光投向了TPU储水袋、TPU军用储油袋、TPU涉水类产品等。
将TPU作为军用储油袋是未来替代硬质油罐的理想选择。软体油袋与金属油罐相比，具有重量轻、体积小、不锈蚀、装卸运输和展开撤收方便等优点，被美军广泛应用于战场储存散装油料。特殊情况下，也可以将软体油罐置于汽车、舰船和飞机上作为运油容器，有的软体油罐还可用于空运、空投、直升机吊运、水上拖运以及水下储存油料。在成品油存储、管道抢修等众多领域中可替代传统的铁制油罐或油箱，成为一种储存和运输液体的新途径。与其它高分子材料一样，聚氨酯材料本身具有很高的表面电阻，在使用过程中容易产生静电荷积累，是造成火灾、爆炸等安全事故的重要隐患。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足与缺陷，提供一种军用储油袋TPU复合材料及其制备方法。经本发明方法制备的复合材料具有优异的力学与抗静电性能，阻燃性能及抗老抗黄变性能，安全环保，且热稳定性能得到了进一步提高，尤其适用于制备储水储油袋薄膜材料，具有广泛的社会经济效益以及战略价值。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种军用储油袋TPU复合材料：所述的TPU储油袋按重量份计，由以下成分组成：聚氨酯弹性体（TPU）100份、尼龙6（PA6）10-40份、EVA-g-MAH5-25份、抗静电剂5-10份、改性氢氧化镁5-15份、抗氧剂0.1-0.5份、组合抗老抗黄剂1-2.5份；
所述的组合抗老抗黄剂由抗氧剂1010、紫外线吸收剂UV-232和受阻胺光稳定剂UV-622组成，其质量配比为：2:3:3。
所述的抗氧剂为抗氧剂168。
所述的抗静电剂为ATO粉，其中SnO2、Sb2O3的质量比为90:10。
所述的改性氢氧化镁的制备方法为：将氢氧化镁颗粒、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、环己烷和正丙胺加入至三口烧瓶中，室温下搅拌30min，然后升温至60℃搅拌30min；反应结束后将悬浮液置于旋转蒸发仪中，于60℃真空状态下旋转蒸发10min，随后升温至95℃真空状态下旋转蒸发40min；最后将改性后的氢氧化镁置于80℃真空干燥箱内干燥24h，研磨后制得改性氢氧化镁颗粒。
所述的EVA-g-MAH的制备方法为：将偶氮二异丁腈与过氧化二异丙苯溶于丙酮溶液，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA），经干燥后与马来酸酐（MAH）一起倒入双螺杆挤出机中，挤出造粒后，经抽滤提纯后制得EVA-g-MAH。
一种制备如上任一项所述的军用储油袋TPU复合材料的方法：将干燥好的聚氨酯弹性体、尼龙6、EVA-g-MAH、抗静电剂、改性氢氧化镁、抗氧剂和组合抗老抗黄剂经混合均匀后，倒入双螺杆挤出机中挤出造粒，经烘干后由压延机压延成型制得军用储油袋TPU复合材料。
所述的军用储油袋TPU复合材料的制备方法：双螺杆挤出机在挤出造粒过程中，料筒熔融段温度控制在225℃-230℃；挤出机螺杆转速为300r/min。
本发明的有益效果在于：
（1）自制相容剂EVA-g-MAH的存在能明显降低TPU/PA6共混合金中TPU和PA6两相间的界面张力，改善了体系的相容性；
（2）本发明所制备的军用储油袋TPU复合材料膜可以大幅提高TPU材料的力学性能，同时ATO粉的存在使得复合材料的体积电阻率体积电阻急剧下降近7个数量级，达到抗静电效果，其极限氧指数（LOI）从19.5提升至27.8，经紫外光照射8小时后黄变等级达到4.1级；
（3）本发明通过加入相容剂使得TPU与PA6共混制取综合性能优良的合金来达到降低单纯使用TPU材料的成本，同时所制备的军用储油袋TPU复合材料拥有良好的抗静电性能、阻燃性能，同时通过组合抗老抗黄剂的协同作用，改善TPU易老化易黄变的缺陷；
（4）本发明制备的TPU复合材料薄膜安全环保，尤其适用于制备储水、储油袋用薄膜材料；同时，本发明适应当今市场的需求，制备方法科学合理、工序简单、操作性强，极大地提高了TPU产品的附加值，并扩展了其的应用范围，具有广泛的市场前景和显著的社会效益。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
1）按以下配方比例及各组分要求，通过挤出造粒工艺制备得到TPU合金复合材料颗粒。
TPU树脂：100份；
PA6树脂：20份；
EVA-g-MAH：5份；
ATO粉：5份；
组合抗老抗黄剂：1份；
抗氧剂168：0.2份；
改性氢氧化镁：5份；
2）将干燥好的聚氨酯弹性体、尼龙6、EVA-g-MAH、抗静电剂、改性氢氧化镁、抗氧剂和组合抗老抗黄剂经混合均匀后，倒入双螺杆挤出机中挤出造粒，经烘干后由压延机压延成型制得军用储油袋TPU复合材料；双螺杆挤出机在挤出造粒过程中，料筒熔融段温度控制在225℃；挤出机螺杆转速为300r/min。
性能测试结果见表1。
实施例2
1）按以下配方比例及各组分要求，通过挤出造粒工艺制备得到TPU合金复合材料颗粒。
TPU树脂：100份；
PA6树脂：30份；
EVA-g-MAH：15份；
ATO粉：7份；
组合抗老抗黄剂：1.7份；
抗氧剂168：0.2份；
改性氢氧化镁：10份；
2）将干燥好的聚氨酯弹性体、尼龙6、EVA-g-MAH、抗静电剂、改性氢氧化镁、抗氧剂和组合抗老抗黄剂经混合均匀后，倒入双螺杆挤出机中挤出造粒，经烘干后由压延机压延成型制得军用储油袋TPU复合材料；双螺杆挤出机在挤出造粒过程中，料筒熔融段温度控制在230℃；挤出机螺杆转速为300r/min。
性能测试结果见表1。
实施例3
1）按以下配方比例及各组分要求，通过挤出造粒工艺制备得到TPU合金复合材料颗粒。
TPU树脂：100份；
PA6树脂：50份；
EVA-g-MAH：25份；
ATO粉：10份；
组合抗老抗黄剂：2.5份；
抗氧剂168：0.2份；
改性氢氧化镁：15份；
2）将干燥好的聚氨酯弹性体、尼龙6、EVA-g-MAH、抗静电剂、改性氢氧化镁、抗氧剂和组合抗老抗黄剂经混合均匀后，倒入双螺杆挤出机中挤出造粒，经烘干后由压延机压延成型制得军用储油袋TPU复合材料；双螺杆挤出机在挤出造粒过程中，料筒熔融段温度控制在227℃；挤出机螺杆转速为300r/min。
性能测试结果见表1。
表1本发明储油囊TPU复合材料产品与传统产品的性能对比
本发明所提供的复合材料薄膜适用于制备TPU医疗床垫、TPU沼气储存袋、TPU涉水类产品、TPU储水储油袋等对材料的阻隔及抗静电性能有较高要求的领域。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种军用储油袋TPU复合材料，其特征在于：所述的TPU储油袋按重量份计，由以下成分组成：聚氨酯弹性体100份、尼龙610-40份、EVA-g-MAH5-25份、抗静电剂5-10份、改性氢氧化镁5-15份、抗氧剂0.1-0.5份、组合抗老抗黄剂1-2.5份；所述的组合抗老抗黄剂由抗氧剂1010、紫外线吸收剂UV-232和受阻胺光稳定剂UV-622组成，其质量配比为：2:3:3。
2.根据权利要求1所述的军用储油袋TPU复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂168。
3.根据权利要求1所述的军用储油袋TPU复合材料，其特征在于：所述的抗静电剂为ATO粉，其中SnO2、Sb2O3的质量比为90:10。
4.根据权利要求1所述的军用储油袋TPU复合材料，其特征在于：所述的改性氢氧化镁的制备方法为：将氢氧化镁颗粒、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、环己烷和正丙胺加入至三口烧瓶中，室温下搅拌30min，然后升温至60℃搅拌30min；反应结束后将悬浮液置于旋转蒸发仪中，于60℃真空状态下旋转蒸发10min，随后升温至95℃真空状态下旋转蒸发40min；最后将改性后的氢氧化镁置于80℃真空干燥箱内干燥24h，研磨后制得改性氢氧化镁颗粒。
5.根据权利要求1所述的军用储油袋TPU复合材料，其特征在于：所述的EVA-g-MAH的制备方法为：将偶氮二异丁腈与过氧化二异丙苯溶于丙酮溶液，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物，经干燥后与马来酸酐一起倒入双螺杆挤出机中，挤出造粒后，经抽滤提纯后制得EVA-g-MAH。
6.一种制备如权利要求1-5任一项所述的军用储油袋TPU复合材料的方法，其特征在于：将干燥好的聚氨酯弹性体、尼龙6、EVA-g-MAH、抗静电剂、改性氢氧化镁、抗氧剂和组合抗老抗黄剂经混合均匀后，倒入双螺杆挤出机中挤出造粒，经烘干后由压延机压延成型制得军用储油袋TPU复合材料。
7.根据权利要求6所述的军用储油袋TPU复合材料的制备方法，其特征在于：双螺杆挤出机在挤出造粒过程中，料筒熔融段温度控制在225℃-230℃；挤出机螺杆转速为300r/min。
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