CN105885000A - 一种具有反光隔热功能的tpu薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有反光隔热功能的TPU薄膜及其制备方法，所述TPU薄膜，按重量份包括以下原料：聚酯二元醇50‑100份、二异氰酸酯15‑30份、扩链剂5‑35份、二硫化钼微粉1‑5份、白炭黑1‑5份、金属氧化物改性硅藻土粉2‑5份、邻苯二甲酸二丁酯2‑5份、钛酸酯偶联剂0.5‑1份、滑石粉1‑5份和海泡石1‑5份。本发明提供的TPU薄膜具有优异的反光隔热功能。

Description

一种具有反光隔热功能的TPU薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯材料领域，尤其涉及一种具有反光隔热功能的TPU薄膜及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体(又称为TPU)新材料被称为“划时代的新型高分子材料”，是当前世界六大具有发展前途的合成材料之一，其既具有橡胶的弹性又有塑料的硬度，而且还具有良好的机械性能、耐磨性能和回弹性能，因此已被广泛应用。
然而目前应用的热塑性聚氨酯弹性体的性能尚有不足之处，主要表现在隔热反光方面。因此开发具有反光隔热功能的热塑性聚氨酯弹性体，具有深远的社会效益及明显的经济效益。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有反光隔热功能的TPU薄膜及其制备方法。本发明提供的TPU薄膜具有隔热、反光性能强，高耐候、环保、不易老化、不易变黄、长效的效果。
为达此目的，本发明采用了以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种具有反光隔热功能的TPU薄膜，其按重量份包括以下原料：聚酯二元醇50-100份、二异氰酸酯15-30份、扩链剂5-35份、二硫化钼微粉1-5份、白炭黑1-5份、金属氧化物改性硅藻土粉2-5份、邻苯二甲酸二丁酯2-5份、钛酸酯偶联剂0.5-1份、滑石粉1-5份和海泡石1-5份。
本发明通过对各种隔热材料和反光材料的优化选择，其采用以二硫化钼微粉、白炭黑、金属氧化物改性硅藻土粉、邻苯二甲酸二丁酯、钛酸酯偶联剂、滑石粉和海泡石构成的交联体系，能够起到很好的化学交联作用，从而使成TPU薄膜在常温下具有较强的反光、隔热性能，尤其是其中金属氧化物改性硅藻土粉的加入，其能够协同其它各组分发挥增效作用。
本发明中所述金属氧化物改性硅藻土的制备方法可以采用本领域公知的改性技术进行，示例性地，锰氧化物改性硅藻土可以采用如下方法获得：
(1)称取3g硅藻土样品，将其浸泡在10mL、5-15％浓度的NaOH溶液中30min，温度控制在70℃，反应结束后，样品加入适量的去离子水稍作清洗并过滤，从清液中分离；
(2)将分离出来的样品在室温下放入30mL、5-15％浓度的MnCl2中10h，期间溶液的pH值用HCl调至1-2；
(3)将吸附有锰氧化物的硅藻土过滤，从清液中分离，样品加入适量的去离子水进行清洗；
(4)将分离出来的样品在常温下置于5-15％浓度的NaOH溶液中10h，以沉淀出Mn(OH)2；
(5)将过滤的溶液倒掉，向混合物中加入30％(质量分数)的过氧化氢溶液，待溶液中的样品悬浮物变成黑色，停止加入过氧化氢溶液，置于室温下放置24h；
(6)将混合物中的多余清液倒掉，将所得样品用去离子水清洗至中性，在60℃下烘干，磨碎即可。
根据本发明，所述金属氧化物为锰氧化物、锌氧化物或铝氧化物中的任意一种或至少两种的混合物，优选为锰氧化物。
本发明的TPU薄膜的原料中，所述聚酯二元醇的含量为50-100份，例如可以是50份、60份、65份、70份、72份、78份、80份、90份、95份或100份，优选为80-100份，进一步优选为100份。
本发明的TPU薄膜的原料中，所述二异氰酸酯的含量为15-30份，例如可以是15份、18份、20份、22份、25份、28份或30份，优选为20-30份，进一步优选为21份。
本发明的TPU薄膜的原料中，所述扩链剂的含量为5-35份，例如可以是5份、6份、8份、10份、12份、15份、18份、22份、30份或35份，优选为5-30份，进一步优选为25份。
本发明的TPU薄膜的原料中，所述二硫化钼微粉的含量为1-5份，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、4份或5份；所述白炭黑的含量为1-5份，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、4份或5份；所述金属氧化物改性硅藻土的含量为2-5份，例如可以是2份、2.5份、3份、4份或5份；所述邻苯二甲酸二丁酯的含量为2-5份，例如可以是2份、2.5份、3份、4份或5份；所述钛酸酯偶联剂的含量为0.5-1份，例如可以是0.5份、0.6份、0.7份、0.8份或1份；所述滑石粉的含量为1-5份，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、4份或5份；所述海泡石的含量为1-5份，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、4份或5份。
作为本发明优选的技术方案，所述TPU薄膜按重量份包括以下原料：聚酯二元醇80-100份、二异氰酸酯20-30份、扩链剂5-30份、二硫化钼微粉1-3份、白炭黑1-3份、金属氧化物改性硅藻土粉2-3份、邻苯二甲酸二丁酯2-3份、钛酸酯偶联剂0.5-1份、滑石粉1-2份和海泡石1-2份。
进一步优选地，所述TPU薄膜按重量份包括以下原料：聚酯二元醇100份、二异氰酸酯21份、扩链剂25份、二硫化钼微粉2份、白炭黑3份、金属氧化物改性硅藻土粉3份、邻苯二甲酸二丁酯2份、钛酸酯偶联剂1份、滑石粉1份和海泡石1份。
根据本发明，所述聚酯二元醇为聚己二酸-1，4-丁二醇酯、聚己内酯二醇、聚丙二醇或聚四氢呋喃二醇中的任意一种或至少两种的混合物，优选为聚己二酸-1，4-丁二醇酯；所述聚己二酸-1，4-丁二醇酯的数均相对分子质量为3000-5000，例如可以是3000、3200、3500、3800、4000、4200、4500、4800或5000，优选为3200。
根据本发明，所述二异氰酸酯为1，6-己二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的混合物，优选为1，6-己二异氰酸酯。
根据本发明，所述扩链剂为1，6-己二醇、二羟甲基丙酸、二羟基半酯、二氨基苯甲酸或N-甲基二乙醇胺中的任意一种或至少两种的混合物，优选为1，6-己二醇。
第二方面，本发明还提供了所述的TPU薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
将聚酯二元醇、二异氰酸酯、扩链剂、二硫化钼微粉、白炭黑、金属氧化物改性硅藻土粉、邻苯二甲酸二丁酯、钛酸酯偶联剂、滑石粉和海泡石进行混合，通过一步法本体聚合制备TPU颗粒，使用双螺杆挤出机挤出，再采用吹膜法或者流延成膜技术，使用单螺杆机挤出机制备得到所述TPU薄膜。
本发明所述TPU薄膜的制备方法中不适用溶剂。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供的TPU薄膜具有隔热、反光性能强，高耐候、环保、不易老化、不易变黄、长效的效果，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)可达到0.88；半球发射率达到0.88；隔热温差衰至少为12℃；隔热温差衰减(白色)达到3。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。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
将聚己二酸-1，4-丁二醇酯(数均相对分子质量是3200)100kg、1，6-己二异氰酸酯21kg、1，6-己二醇25kg、二硫化钼微粉2kg、白炭黑3kg、锰氧化物改性硅藻土粉3kg、邻苯二甲酸二丁酯2kg、钛酸酯偶联剂1kg、滑石粉1kg和海泡石1kg进行混合，通过一步法本体聚合制备TPU颗粒，使用双螺杆挤出机挤出，再采用吹膜法或者流延成膜技术，使用单螺杆机挤出机制备得到所述TPU薄膜。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.88；半球发射率为0.88；隔热温差衰为12℃；隔热温差衰减(白色)为3。
实施例2
将聚己二酸-1，4-丁二醇酯(数均相对分子质量是3200)80kg、1，6-己二异氰酸酯25kg、1，6-己二醇20kg、二硫化钼微粉1kg、白炭黑3kg、锰氧化物改性硅藻土粉2kg、邻苯二甲酸二丁酯3kg、钛酸酯偶联剂0.5kg、滑石粉2kg和海泡石1kg进行混合，通过一步法本体聚合制备TPU颗粒，使用双螺杆挤出机挤出，再采用吹膜法或者流延成膜技术，使用单螺杆机挤出机制备得到所述TPU薄膜。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.85；半球发射率为0.85；隔热温差衰为12℃；隔热温差衰减(白色)为3。
实施例3
将聚己二酸-1，4-丁二醇酯(数均相对分子质量是3000)100kg、1，6-己二异氰酸酯30kg、1，6-己二醇20kg、二硫化钼微粉2kg、白炭黑3kg、锰氧化物改性硅藻土粉3kg、邻苯二甲酸二丁酯2kg、钛酸酯偶联剂1kg、滑石粉2kg和海泡石2kg进行混合，通过一步法本体聚合制备TPU颗粒，使用双螺杆挤出机挤出，再采用吹膜法或者流延成膜技术，使用单螺杆机挤出机制备得到所述TPU薄膜。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.86；半球发射率为0.85；隔热温差衰为12℃；隔热温差衰减(白色)为3。
实施例4
将聚己二酸-1，4-丁二醇酯(数均相对分子质量是5000)100kg、1，6-己二异氰酸酯28kg、1，6-己二醇5kg、二硫化钼微粉3kg、白炭黑1kg、锰氧化物改性硅藻土粉2kg、邻苯二甲酸二丁酯2kg、钛酸酯偶联剂1kg、滑石粉1kg和海泡石1kg进行混合，通过一步法本体聚合制备TPU颗粒，使用双螺杆挤出机挤出，再采用吹膜法或者流延成膜技术，使用单螺杆机挤出机制备得到所述TPU薄膜。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.85；半球发射率为0.85；隔热温差衰为12℃；隔热温差衰减(白色)为3。
实施例5
与实施例1相比，除聚酯二元醇采用聚己内酯二醇(数均相对分子质量是6000)外，其它与实施例1相同。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.84；半球发射率为0.85；隔热温差衰为12℃；隔热温差衰减(白色)为3。
实施例6
与实施例1相比，除聚酯二元醇采用聚四氢呋喃二醇(数均相对分子质量是6000)外，其它与实施例1相同。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.83；半球发射率为0.84；隔热温差衰为12℃；隔热温差衰减(白色)为4。
实施例7
与实施例1相比，除二异氰酸酯采用2，4-甲苯二异氰酸酯外，其它与实施例1相同。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.85；半球发射率为0.85；隔热温差衰为12℃；隔热温差衰减(白色)为4。
实施例8
与实施例1相比，除二异氰酸酯采用4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯外，其它与实施例相同。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.84；半球发射率为0.85；隔热温差衰为12℃；隔热温差衰减(白色)为3。
实施例9
与实施例1相比，除扩链剂采用二羟甲基丙酸外，其它与实施例相同。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.84；半球发射率为0.85；隔热温差衰为12℃；隔热温差衰减(白色)为3。
实施例10
与实施例1相比，除扩链剂采用二氨基苯甲酸外，其它与实施例相同。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.84；半球发射率为0.84；隔热温差衰为12℃；隔热温差衰减(白色)为4。
对比例1
与实施例1相比，除不加入二硫化钼微粉以外，其它与实施例1相同。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.79；半球发射率为0.80；隔热温差衰为12℃；隔热温差衰减(白色)为4。
对比例2
与实施例1相比，除不加入白炭黑以外，其它与实施例1相同。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.77；半球发射率为0.79；隔热温差衰为11℃；隔热温差衰减(白色)为4。
对比例3
与实施例1相比，除不加入锰氧化物改性硅藻土粉外，其它与实施例1相同。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.71；半球发射率为0.76；隔热温差衰为10℃；隔热温差衰减(白色)为4。
对比例4
与实施例1相比，除不加入邻苯二甲酸二丁酯和钛酸酯偶联剂外，其它与实施例1相同。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.80；半球发射率为0.80；隔热温差衰为10℃；隔热温差衰减(白色)为4。
对比例5
与实施例1相比，除不加入滑石粉以外，其它与实施例1相同。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.78；半球发射率为0.79；隔热温差衰为10℃；隔热温差衰减(白色)为4。
对比例6
与实施例1相比，除不加入海泡石以外，其它与实施例1相同。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.79；半球发射率为0.80；隔热温差衰为10℃；隔热温差衰减(白色)为4。
对比例7
与实施例1相比，除不加入二硫化钼微粉、白炭黑、金属氧化物改性硅藻土粉、邻苯二甲酸二丁酯、钛酸酯偶联剂、滑石粉和海泡石以外，其它与实施例1相同。
根据GB/T9757-2001和JG/T235-2008的标准，经检测，其耐人工气候老化性表现为：不气泡、不剥落、无裂纹粉化0级，变色为0级；太阳光反射比(白色)为0.75；半球发射率为0.76；隔热温差衰为10℃；隔热温差衰减(白色)为5。
综上所述，本发明所提供的TPU薄膜具有隔热、反光性能强，高耐候、环保、不易老化、不易变黄、长效的效果，其具有广泛的应用价值。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。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 (7)

1.一种具有反光隔热功能的TPU薄膜，其特征在于，按重量份包括以下原料：聚酯二元醇50-100份、二异氰酸酯15-30份、扩链剂5-35份、二硫化钼微粉1-5份、白炭黑1-5份、金属氧化物改性硅藻土粉2-5份、邻苯二甲酸二丁酯2-5份、钛酸酯偶联剂0.5-1份、滑石粉1-5份和海泡石1-5份。
2.如权利要求1所述的TPU薄膜，其特征在于，所述聚酯二元醇为聚己二酸-1，4-丁二醇酯、聚己内酯二醇、聚丙二醇或聚四氢呋喃二醇中的任意一种或至少两种的混合物，优选为聚己二酸-1，4-丁二醇酯；所述聚己二酸-1，4-丁二醇酯的数均相对分子质量为3000-5000，优选为3200。
3.如权利要求1或2所述的TPU薄膜，其特征在于，所述二异氰酸酯为1，6-己二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的混合物，优选为1，6-己二异氰酸酯。
4.如权利要求1-3之一所述的TPU薄膜，其特征在于，所述扩链剂为1，6-己二醇、二羟甲基丙酸、二羟基半酯、二氨基苯甲酸或N-甲基二乙醇胺中的任意一种或至少两种的混合物，优选为1，6-己二醇。
5.如权利要求1-4之一所述的TPU薄膜，其特征在于，所述TPU薄膜按重量份包括以下原料：聚酯二元醇80-100份、二异氰酸酯20-30份、扩链剂5-30份、二硫化钼微粉1-3份、白炭黑1-3份、金属氧化物改性硅藻土粉2-3份、邻苯二甲酸二丁酯2-3份、钛酸酯偶联剂0.5-1份、滑石粉1-2份和海泡石1-2份。
6.如权利要求5所述的TPU薄膜，其特征在于，所述TPU薄膜按重量份包括以下原料：聚酯二元醇100份、二异氰酸酯21份、扩链剂25份、二硫化钼微粉2份、白炭黑3份、金属氧化物改性硅藻土粉3份、邻苯二甲酸二丁酯2份、钛酸酯偶联剂1份、滑石粉1份和海泡石1份。
7.如权利要求1-6之一所述的具有反光隔热功能的TPU薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚酯二元醇、二异氰酸酯、扩链剂、二硫化钼微粉、白炭黑、金属氧化物改性硅藻土粉、邻苯二甲酸二丁酯、钛酸酯偶联剂、滑石粉和海泡石进行混合，通过一步法本体聚合制备TPU颗粒，使用双螺杆挤出机挤出，再采用吹膜法或者流延成膜技术，使用单螺杆机挤出机制备得到所述TPU薄膜。
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