CN105907282A - 一种可剥离可生物降解聚氨酯保护膜及其制备方法和应用 - Google Patents

一种可剥离可生物降解聚氨酯保护膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可剥离可生物降解聚氨酯保护膜及其制备方法和应用。保护膜按重量份计，原料包括40～70份的热塑性聚氨酯、10～30份的可生物降解聚酯、0.01～0.5份缓蚀剂、1～10份的填充剂和5～30份的增塑剂。其制备方法包括：1)按配方中规定的组成及各组分重量份进行选料；2)将原料放入密炼机中，在140‑180℃搅拌5‑15min至混熔均匀。3)再经过挤出造粒，冷却，制成防磕碰防腐保护膜颗粒半成品，使用时，再将该半成品加热至160℃熔化为液体，将其喷涂于金属构件表面，冷却，形成3‑5μm的保护膜。本发明配方简单、无污染，尤其适用于金属原材料及半成品的临时保护；本发明制造、使用方便，剥离后无残存保护膜，废弃后可生物降解。

Description

一种可剥离可生物降解聚氨酯保护膜及其制备方法和应用
【技术领域】
本发明属于高分子材料生产领域，尤其涉及一种可剥离可生物降解聚氨酯保护膜及其制备方法和应用。
【背景技术】
为避免金属原材料和半成品在运输和贮存过程中受到损伤和短期腐蚀，使用可剥离保护膜对其外观形貌和性能保护，在金属材料和半成品后续的加工或组装时可完全剥离，实现快速启封。然而，产品应用的同时产生了大量的废弃物，会造成环境的污染。
然而现有的可剥离保护膜多采用溶剂法制备，制备过程加入溶剂造成有机溶剂的挥发，对环境造成污染。目前此类保护膜的成膜物质单一且成本较高，力学性能不佳尤其弹性防磕碰方面还有待改进，并且配方复杂，施工不方便，甚至有些含有有毒物质，不能满足现在所有的金属原材料和半成品表面保护的需求。
【发明内容】
为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种可剥离可生物降解聚氨酯保护膜及其制备方法和应用，该保护膜是一种可剥离、可生物降解、无污染、适用于金属制品的可剥离可生物降解的热熔型保护膜。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种可剥离可生物降解聚氨酯保护膜，按重量份计，制备原料包括：50～80份的可生物降解复合材料、0.01～0.5份缓蚀剂、1～10份的填充剂和5～30份的增塑剂。
其中，按重量份计，可生物降解复合材料由40～70份的热塑性聚氨酯、10～30份的可生物降解聚酯制备而成。
作为本发明的进一步改进，所述填充剂为蒙脱土、陶土、碳酸钙、钛白粉、滑石粉、二氧化硅、石棉、云母粉、硅藻土中的一种或多种任意比例混合。
作为本发明的进一步改进，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、柠檬酸甘油酯、偏苯三酸酯、均苯四酸四辛酯、二甘醇二苯甲酸酯、二丙二醇二苯甲酸酯、癸二酸二正己酯、甘油中的一种或多种任意比例混合。
作为本发明的进一步改进，所述热塑性聚氨酯为聚酯型可生物降解热塑性聚氨酯。
作为本发明的进一步改进，所述可生物降解聚酯为聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)中的一种或多种任意比例混合。
所述缓蚀剂为氨基酸、聚磷酸盐、聚硅酸盐中的一种或多种任意比例混合。
一种可剥离可生物降解聚氨酯保护膜的制备方法，包括如下步骤：
1)按配方组成及各组分重量份进行选料；
2)将热塑性聚氨酯、可生物降解聚酯、增塑剂、填充剂、缓蚀剂放入密炼机中，控制温度在140-180℃，保温搅拌至各组分混熔均匀；
3)各组分混熔均匀后，再经过挤出造粒，冷却，制成防磕碰防腐保护膜颗粒半成品；使用时，再将该半成品加热至完全熔化为液体，将其喷涂于表面清洁的金属构件，冷却，在被保护金属构件表面形成3-5μm的保护膜，即制得可剥离可生物降解聚氨酯保护膜。
进一步，半成品熔化温度为160℃。
一种可剥离可生物降解聚氨酯保护膜在金属表面作为可剥离保护膜的应用。
进一步，作为可剥离保护膜使用方法为将保护膜颗粒半成品加热至完全熔化为液体，将其喷涂于表面清洁的金属构件，冷却，在被保护金属构件表面形成3-5μm的保护膜。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明制备的可剥离可生物降解聚氨酯保护膜采用热塑性聚氨酯为膜基材和可生物降解聚酯作为可生物降解复合材料基体，再加入填充剂及增塑剂、缓蚀剂等助剂进行高温混合，聚氨酯与可生物降解聚酯物理熔融后性能相互协同，满足薄膜材料力学性能使用的同时还具有良好的防腐性能和可降解性能，在保持防腐、防磨损、防划伤和防污损功效的同时，可以在物体表面有一定的附着力，在需要恢复物体表面原有功能时又具有从物体表面良好的剥离性，从而达到即对物体表面具有保护功能同时又不对物体表面产生影响的效果，具有可剥离性、赋形性、平整性等特性。采用聚氨酯作为基材保证薄膜具有较高的力学性能，聚酯型聚氨酯不仅具有高的弹性和抗拉强度、适宜的附着力和剥离强度，对受力有缓冲作用，对底材有较好保护效果。同时，其分子中含有大量氨基甲酸酯链段和酯键链段，具有良好的可生物降解性。其废弃后埋在土中一个月后，损失率达15％-30％，并在保护膜表面出现大量霉点，表明其具有良好的可生物降解性。
进一步，增塑剂和缓蚀剂都是绿色环保无毒型的，使用在薄膜中不污染环境，满足绿色工业生产的要求。
本发明的热塑性聚氨酯、可生物降解聚酯、增塑剂、填充剂、缓蚀剂只需要加热融合即可得到，配方简单，制备方法简便。与现有的溶剂法相比不使用挥发溶剂可熔融成膜，不含有毒的有机溶剂，既不会污染环境，又节省了生产成本，提高了施工的安全性。废弃后可生物降解，不污染环境，是一类绿色、环保、具有发展前景的保护膜材料。
本发明聚氨酯保护膜具有低剥离强度，可以用于金属表面的可剥离保护膜。尤其适用于金属原材料及半成品的临时保护；本发明应用剥离后无残存保护膜，废弃后可生物降解。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明的生产方法作进一步详细说明。
实施例1
本发明采用聚酯型聚氨酯为成膜基材的制备可剥离可生物降解保护膜的方法，包括以下步骤：
本发明的可剥离可生物降解保护膜，其组成及各组分重量份如下：热塑性聚氨酯40g，可生物降解聚酯(聚乳酸)10g，缓蚀剂0.5g(氨基酸)，填充剂1g(硅藻土)，增塑剂5g(甘油、柠檬酸甘油酯)。
本发明的可剥离可生物降解保护膜的制备方法包括：
1)选料：按上述配方中规定的组成及各组分重量份进行选料；
2)将热塑性聚氨酯、可生物降解聚酯、增塑剂、填充剂、缓蚀剂放入密炼机中，控制温度在140℃，搅拌混合7min至各组分混熔均匀即可。
3)待步骤2)中各组分混熔均匀后，再经过挤出造粒，冷却，制成防磕碰防腐保护膜颗粒半成品；
使用时，再将该半成品加热至160℃熔化为液体，将其喷涂于表面清洁的金属构件，冷却，在被保护金属构件表面形成2-3μm的保护膜。
该可剥离可生物降解保护膜，具有较高的力学性能，低剥离强度，对底材有较好保护效果，其废弃后埋在土中一个月后，损失率达15％-30％，并在保护膜表面出现大量霉点，表明其具有良好的可生物降解性。
实施例2
聚酯型聚氨酯为成膜基材的可剥离可生物降解保护膜的制备方法，其生产步骤是：
本发明的可剥离可生物降解保护膜，其组成及各组分重量份如下：热塑性聚氨酯50g，可生物降解聚酯(聚丁二酸丁二醇酯)15g，缓蚀剂0.35g(氨基酸)，填充剂2g(硅藻土)，增塑剂15g(甘油、柠檬酸甘油酯)。
本发明的可剥离可生物降解保护膜的制备方法包括：
1)选料：按上述配方中规定的组成及各组分重量份进行选料；
2)将热塑性聚氨酯、可生物降解聚酯、增塑剂、填充剂、缓蚀剂放入密炼机中，控制温度在150℃，搅拌混合9min至各组分混熔均匀即可。
3)待步骤2)中各组分混熔均匀后，再经过挤出造粒，冷却，制成防磕碰防腐保护膜颗粒半成品；
使用时，再将该半成品加热至160℃熔化为液体，将其喷涂于表面清洁的金属构件，冷却，在被保护金属构件表面形成2-3μm的保护膜。
该可剥离可生物降解保护膜，具有较高的力学性能，低剥离强度，对底材有较好保护效果，其废弃后埋在土中一个月后，损失率达15％-30％，并在保护膜表面出现大量霉点，表明其具有良好的可生物降解性。
实施例3
聚酯型聚氨酯为成膜基材的可剥离可生物降解保护膜的制备方法，其生产步骤是：
本发明的可剥离可生物降解保护膜，其组成及各组分重量份如下：热塑性聚氨酯65g，可生物降解聚酯(聚己内酯)20g，缓蚀剂0.25g(氨基酸)，填充剂3g(硅藻土)，增塑剂20g(甘油、柠檬酸甘油酯)。
本发明的可剥离可生物降解保护膜的制备方法包括：
1)选料：按上述配方中规定的组成及各组分重量份进行选料；
2)将热塑性聚氨酯、可生物降解聚酯、增塑剂、填充剂、缓蚀剂放入密炼机中，控制温度在160℃，搅拌混合11min至各组分混熔均匀即可。
3)待步骤2)中各组分混熔均匀后，再经过挤出造粒，冷却，制成防磕碰防腐保护膜颗粒半成品；
使用时，再将该半成品加热至160℃熔化为液体，将其喷涂于表面清洁的金属构件，冷却，在被保护金属构件表面形成2-3μm的保护膜。
该可剥离可生物降解保护膜，具有较高的力学性能，低剥离强度，对底材有较好保护效果，其废弃后埋在土中一个月后，损失率达15％-30％，并在保护膜表面出现大量霉点，表明其具有良好的可生物降解性。
实施例4
聚酯型聚氨酯为成膜基材的可剥离可生物降解保护膜的制备方法，其生产步骤是：
本发明的可剥离可生物降解保护膜，其组成及各组分重量份如下：热塑性聚氨酯70g，可生物降解聚酯(聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯)25g，缓蚀剂0.1g(氨基酸)，填充剂4g(硅藻土)，增塑剂25g(甘油、柠檬酸甘油酯)。
本发明的可剥离可生物降解保护膜的制备方法包括：
1)选料：按上述配方中规定的组成及各组分重量份进行选料；
2)将热塑性聚氨酯、可生物降解聚酯、增塑剂、填充剂、缓蚀剂放入密炼机中，控制温度在170℃，搅拌混合13min至各组分混熔均匀即可。
3)待步骤2)中各组分混熔均匀后，再经过挤出造粒，冷却，制成防磕碰防腐保护膜颗粒半成品；
使用时，再将该半成品加热至160℃熔化为液体，将其喷涂于表面清洁的金属构件，冷却，在被保护金属构件表面形成2-3μm的保护膜。
该可剥离可生物降解保护膜，具有较高的力学性能，低剥离强度，对底材有较好保护效果，其废弃后埋在土中一个月后，损失率达15％-30％，并在保护膜表面出现大量霉点，表明其具有良好的可生物降解性。
实施例5
聚酯型聚氨酯为成膜基材的可剥离可生物降解保护膜的制备方法，其生产步骤是：
本发明的可剥离可生物降解保护膜，其组成及各组分重量份如下：热塑性聚氨酯70g，可生物降解聚酯(聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯)30g，缓蚀剂0.05g(聚磷酸盐、聚硅酸盐)，填充剂1g(硅藻土)，增塑剂30g(甘油、柠檬酸甘油酯)。
本发明的可剥离可生物降解保护膜的制备方法包括：
1)选料：按上述配方中规定的组成及各组分重量份进行选料；
2)将热塑性聚氨酯、可生物降解聚酯、增塑剂、填充剂、缓蚀剂放入密炼机中，控制温度在180℃，搅拌混合15min至各组分混熔均匀即可。
3)待步骤2)中各组分混熔均匀后，再经过挤出造粒，冷却，制成防磕碰防腐保护膜颗粒半成品；
使用时，再将该半成品加热至160℃熔化为液体，将其喷涂于表面清洁的金属构件，冷却，在被保护金属构件表面形成2-3μm的保护膜。
该可剥离可生物降解保护膜，具有较高的力学性能，低剥离强度，对底材有较好保护效果，其废弃后埋在土中一个月后，损失率达15％-30％，并在保护膜表面出现大量霉点，表明其具有良好的可生物降解性。
由上述实施例1至5得到的样品经测试具有如下的技术效果：
表1
性能 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
拉伸强度MPa 17.3 21.5 27.1 31.3 35.2
断裂伸长率％ 380 410 460 510 540
180°剥离强度kN/m 0.125 0.213 0.278 0.326 0.387
热稳定性Td-50％℃ 358.65 361.32 370.56 381.13 389.35
上述实施例1至5制备的可剥离可生物降解保护膜，通过测试力学参数均超过了现有技术中所使用的可剥离可生物降解保护膜的力学参数，满足的可剥离可生物降解保护膜力学性能要求。

Claims (10)

1.一种可剥离可生物降解聚氨酯保护膜，其特征在于，按重量份计，制备原料包括：
40～70份的热塑性聚氨酯、10～30份的可生物降解聚酯、0.01～0.5份缓蚀剂、1～10份的填充剂和5～30份的增塑剂。
2.根据权利要求1所述的可剥离可生物降解聚氨酯保护膜，其特征在于，所述填充剂为蒙脱土、陶土、碳酸钙、钛白粉、滑石粉、二氧化硅、石棉、云母粉、硅藻土中的一种或多种任意比例混合。
3.根据权利要求1所述的可剥离可生物降解聚氨酯保护膜，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、柠檬酸甘油酯、偏苯三酸酯、均苯四酸四辛酯、二甘醇二苯甲酸酯、二丙二醇二苯甲酸酯、癸二酸二正己酯、甘油中的一种或多种任意比例混合。
4.根据权利要求1所述的可剥离可生物降解聚氨酯保护膜，其特征在于，所述热塑性聚氨酯为聚酯型可生物降解热塑性聚氨酯。
5.根据权利要求1所诉的可剥离可生物降解聚氨酯保护膜，其特征在于，所述可生物降解聚酯为聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚乳酸中的一种或多种任意比例混合。
6.根据权利要求1所述的可剥离可生物降解聚氨酯保护膜，其特征在于，所述缓蚀剂为氨基酸、聚磷酸盐、聚硅酸盐中的一种或多种任意比例混合。
7.权利要求1至6任意一项所述的可剥离可生物降解聚氨酯保护膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)按配方组成及各组分重量份进行选料；
2)将热塑性聚氨酯、可生物降解聚酯、增塑剂、填充剂、缓蚀剂放入密炼机中，控制温度在140-180℃，保温搅拌至各组分混熔均匀；
3)各组分混熔均匀后，再经过挤出造粒，冷却，制成保护膜颗粒半成品；使用时，再将该半成品加热至完全熔化为液体，将其喷涂于表面清洁的金属构件，冷却，在被保护金属构件表面形成3-5μm的保护膜，即制得可剥离可生物降解聚氨酯保护膜。
8.根据权利要求7所述的可剥离可生物降解聚氨酯保护膜的制备方法，其特征在于，半成品熔化温度为160℃。
9.权利要求1至6任意一项所述的可剥离可生物降解聚氨酯保护膜在金属表面作为可剥离保护膜的应用。
10.根据权利要求9所述的可剥离可生物降解聚氨酯保护膜的应用，其特征在于，使用时，将保护膜颗粒半成品加热至完全熔化为液体，将其喷涂于表面清洁的金属构件，冷却，在被保护金属构件表面形成3-5μm的保护膜。
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