CN105924944A - 一种热塑性聚氨酯薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热塑性聚氨酯薄膜及其制备方法，所述热塑性聚氨酯薄膜包括按重量份组成的下列成分：80‑85份的热塑性聚氨酯、8‑10份的爽滑剂和7‑10份的雾面剂；其中，所述热塑性聚氨酯的制备原料包括：聚四亚甲基醚二醇40‑50份、复合二异氰酸酯25‑30份、乙二醇乙醚醋酸酯5‑8份、二醋酸二丁基锡1‑3份和苯乙烯‑丙烯腈‑甲基丙烯酸缩水甘油酯5～8份。本发明通过添加复合二异氰酸酯，调控复合二异氰酸酯中各组成的配比，利用二者的协同作用，并添加苯乙烯‑丙烯腈‑甲基丙烯酸缩水甘油酯，制备得到兼具良好耐腐蚀性能和耐候性能的热塑性聚氨酯薄膜。

Description

一种热塑性聚氨酯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及薄膜领域，特别是涉及一种防水透湿型热塑性聚氨酯薄膜及其制备方法。
背景技术
近年来，由聚氯乙烯、氯丁橡胶制成的用于恶劣环境下使用的特殊工作服，具有防水、仿液体渗漏等优点，十分受欢迎。但人体自身新陈代谢产生的汗液不能及时排出体外，使人有闷热、冷湿等不适感。
目前，随着技术的进步，主要的防水透湿薄膜材料有：微孔薄膜和亲水性薄膜。其中，微孔薄膜是一层很薄的高分子聚合物薄膜，上面有大量的细小且相通的微孔，在微孔薄膜中，水滴束缚在孔洞中，并受表面张力固定；孔洞越小，需要越多的外力以破坏表面张力使水滴溢出孔洞；因此，微孔薄膜的防水能力与孔的直径成反比，透湿性与孔的直径和多孔性成正比，与薄膜的厚度成反比；因此，防水性能越好的微孔薄膜，其透湿性越差。亲水性薄膜是由单一组分的共聚物构成，无孔，它能阻止水滴通过，起到防水作用；由于其具有亲水性，可以和水分子作用，借助氢键和其它分子间作用力，在高湿度一侧吸附水分子，通过高分子链上亲水基团传递到低湿度一侧解吸，从而达到透湿的效果；亲水性薄膜的透湿性能取决于薄膜的厚度及它们的化学组成和结构，对温度和湿度很敏感。水蒸汽从湿度高的一面向湿度低的一面传递，薄膜越薄，透湿性越好；但是，其不适用于恶劣环境下使用。
CN 104448788A公开了一种防水透湿型热塑性聚氨酯薄膜及其制备方法，所述防水透湿型热塑性聚氨酯薄膜包括按质量百分比组成的下列成分：80％-85％的热塑性聚氨酯、8％-10％的爽滑剂和7％-10％的雾面剂；其中，所述热塑性聚氨酯的制备原料包括：聚四亚甲基醚二醇58-63份、甲苯二异氰酸酯30-35份、乙二醇乙醚醋酸酯5-8份和二醋酸二丁基锡1-3份。所述热塑性聚氨酯薄膜虽然具有较好的防水透湿性能，但其耐腐蚀性和耐候性能较差。
发明内容
针对现有防水透湿型热塑性聚氨酯薄膜存在的耐腐蚀性能和耐候性能差的问题，本发明提供了一种具有良好耐腐蚀性能和耐候性能的热塑性聚氨酯薄膜。本发明通过添加复合二异氰酸酯，调控复合二异氰酸酯中各组成的配比，利用二者的协同作用，并添加苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯，制备得到兼具良好耐腐蚀性能和耐候性能的热塑性聚氨酯薄膜。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
第一方面，本发明提供了一种热塑性聚氨酯薄膜，包括按重量份组成的下列成分：80-85份的热塑性聚氨酯、8-10份的爽滑剂和7-10份的雾面剂；其中，所述热塑性聚氨酯的制备原料包括：聚四亚甲基醚二醇30-40份、复合二异氰酸酯25-30份、乙二醇乙醚醋酸酯5-8份、二醋酸二丁基锡1-3份和苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯5～8份。
其中，热塑性聚氨酯的重量份可为80份、81份、82份、83份、84份或85份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行；爽滑剂的重量份可为8份、9份或10份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行；雾面剂的重量份可为7份、8份、9份或10份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行；聚四亚甲基醚二醇的重量份可为40份、42份、44份、46份、48份或50份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行；复合二异氰酸酯的重量份可为25份、26份、27份、28份、29份或30份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行；乙二醇乙醚醋酸酯的重量份可为5份、6份、7份或8份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行；二醋酸二丁基锡的重量份可为1份、2份或3份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行；苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量份可为5份、6份、7份或8份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行。
作为本发明优选的技术方案，，所述热塑性聚氨酯薄膜包括按重量份组成的下列成分：83份的热塑性聚氨酯、9份的爽滑剂和8份％的雾面剂；
其中，所述热塑性聚氨酯的制备原料包括：聚四亚甲基醚二醇45份、复合二异氰酸酯27份、乙二醇乙醚醋酸酯6份和、二醋酸二丁基锡2份和苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯7份。
本发明以上述配比制得的热塑性聚氨酯的性能最好。
作为本发明优选的技术方案，所述复合二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的组合物，甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1:(2～4)，例如1:2、1:2.5、1:3、1:3.5或1:4等，进一步优选为1:3。
作为本发明优选的技术方案，所述防水透湿型热塑性聚氨酯薄膜的厚度为0.01-0.02mm。
第二方面，本发明提供了上述热塑性聚氨酯薄膜的制备方法，包括以下步骤：首先将热塑性聚氨酯、爽滑剂和雾面剂在料桶中搅拌均匀；然后经除湿机烘干，控制含水率小于等于0.02％；接着经挤出机螺杆塑化后，经模头模口挤出成型；然后经内外风环冷却、再经旋转牵引、定边机定边、两边切边后收卷而成。
作为本发明优选的技术方案，所述挤出机螺杆塑化时分五段控温，其温度分别为：180℃、190℃、205℃、210℃和205℃。
作为本发明优选的技术方案，所述螺杆塑化的速度控制在0.25-0.3m/s。
作为本发明优选的技术方案，所述旋转牵引时的温度控制在175-185℃。
本发明的有益效果是：
本发明通过添加复合二异氰酸酯，调控复合二异氰酸酯中各组成的配比，利用二者的协同作用，并添加苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯，制备得到的热塑性聚氨酯薄膜，不仅具有良好的防水透湿性能，同时兼具良好耐腐蚀性能和耐候性能，经紫外老化试验测试，8天仍无变化，用强酸和/或强碱对其进行耐腐蚀性性能测试，其耐腐蚀速率仅为0.3mm/a左右，质量损失率仅为10％左右。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一
首先，选取热塑性聚氨酯薄膜的制备原料：83份的热塑性聚氨酯、9份的爽滑剂和8份的雾面剂；其中，聚四亚甲基醚二醇45份、复合二异氰酸酯27份(其为甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的组合物，甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1:3)、乙二醇乙醚醋酸酯6份和、二醋酸二丁基锡2份和苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯7份；
接着，将上述原料在料桶中搅拌均匀；
然后，经除湿机烘干，控制上述原料的含水率小于等于0.02％；
接着，经挤出机螺杆塑化后，经模头模口挤出成型；所述挤出机螺杆塑化时分五段控温，其温度分别为：180℃、190℃、205℃、210℃和205℃；所述螺杆塑化的速度控制在0.25-0.3m/s；
然后经内外风环冷却、再经旋转牵引、定边机定边、两边切边后收卷而成；所述旋转牵引时的温度控制在175-185℃。
制得的热塑性聚氨酯薄膜的厚度为0.01-0.02mm。
实施例二
首先，选取热塑性聚氨酯薄膜的制备原料：80份的热塑性聚氨酯、8份的爽滑剂和7份的雾面剂；其中，聚四亚甲基醚二醇40份、复合二异氰酸酯25份(其为甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的组合物，甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1:2)、乙二醇乙醚醋酸酯5份和、二醋酸二丁基锡1份和苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯5份；
接着，将上述原料在料桶中搅拌均匀；
然后，经除湿机烘干，控制上述原料的含水率小于等于0.02％；
接着，经挤出机螺杆塑化后，经模头模口挤出成型；所述挤出机螺杆塑化时分五段控温，其温度分别为：180℃、190℃、205℃、210℃和205℃；所述螺杆塑化的速度控制在0.25-0.3m/s；
然后经内外风环冷却、再经旋转牵引、定边机定边、两边切边后收卷而成；所述旋转牵引时的温度控制在175-185℃。
制得的热塑性聚氨酯薄膜的厚度为0.01-0.02mm。
实施例三：
除了热塑性聚氨酯薄膜的制备原料为85份的热塑性聚氨酯、10份的爽滑剂和10份的雾面剂；其中，聚四亚甲基醚二醇50份、复合二异氰酸酯30份(其为甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的组合物，甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1:4)、乙二醇乙醚醋酸酯8份和、二醋酸二丁基锡3份和苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯8份外，其他制备方法均与实施例1中相同。
对比例1：
CN 104448788A中实施例1制备得到的热塑性聚氨酯弹性体。
对比例2：
除了二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯外，其他物料用量与制备方法均与实施例1中相同，制得热塑性聚氨酯弹性体。
对比例3：
除了二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯外，其他物料用量与制备方法均与实施例1中相同，制得热塑性聚氨酯弹性体。
对比例4：
除了不添加苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯外，他物料用量与制备方法均与实施例1中相同，制得热塑性聚氨酯弹性体。
对上述实施例1-3和对比例1-4中制得的热塑性聚氨酯弹性体进行性能测试，耐候性按紫外线老化试验中的表观颜色测试；耐腐蚀性在酸碱溶液中静置48h后看其质量损失率，测试结果列于表1中。
表1：实施例1-3和对比例1-4制得的热塑性聚氨酯弹性体性能测试表
综合实施例1-3和对比例1-4的结果可以看出，本发明通过添加复合二异氰酸酯，调控复合二异氰酸酯中各组成的配比，利用二者的协同作用，并添加苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯，制备得到的热塑性聚氨酯薄膜，不仅具有良好的防水透湿性能，同时兼具良好耐腐蚀性能和耐候性能，经紫外老化试验测试，8天仍无变化，用强酸和/或强碱对其进行耐腐蚀性性能测试，其耐腐蚀速率仅为0.3mm/a左右，质量损失率仅为10％左右。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种热塑性聚氨酯薄膜，其特征在于，包括按重量份组成的下列成分：80-85份的热塑性聚氨酯、8-10份的爽滑剂和7-10份的雾面剂；其中，所述热塑性聚氨酯的制备原料包括：聚四亚甲基醚二醇40-50份、复合二异氰酸酯25-30份、乙二醇乙醚醋酸酯5-8份和、二醋酸二丁基锡1-3份和苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯5～8份。
2.根据权利要求1所述的塑性聚氨酯薄膜，其特征在于，所述热塑性聚氨酯薄膜包括按重量份组成的下列成分：83份的热塑性聚氨酯、9份的爽滑剂和8份的雾面剂；
其中，所述热塑性聚氨酯的制备原料包括：聚四亚甲基醚二醇45份、复合二异氰酸酯27份、乙二醇乙醚醋酸酯6份和、二醋酸二丁基锡2份和苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯7份。
3.根据权利要求1或2所述的塑性聚氨酯薄膜，其特征在于，所述复合二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的组合物，甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1:(2～4)，进一步优选为1:3。
4.根据权利要求1-3任一项所述的热塑性聚氨酯薄膜，其特征在于，所述防水透湿型热塑性聚氨酯薄膜的厚度为0.01-0.02mm。
5.一种根据权利要求1-4任一所述的热塑性聚氨酯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将热塑性聚氨酯、爽滑剂和雾面剂在料桶中搅拌均匀；然后经除湿机烘干，控制含水率小于等于0.02％；接着经挤出机螺杆塑化后，经模头模口挤出成型；然后经内外风环冷却、再经旋转牵引、定边机定边、两边切边后收卷而成。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述挤出机螺杆塑化时分五段控温，其温度分别为：180℃、190℃、205℃、210℃和205℃。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述螺杆塑化的速度控制在0.25-0.3m/s。
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述旋转牵引时的温度控制在175-185℃。
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