CN106084743A - 一种耐强酸强碱tpu薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐强酸强碱TPU薄膜及其制备方法，所述耐强酸强碱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、高炉矿渣微粉1‑3份、二硫化钼微粉1‑5份、胶体石墨微粉1‑3份、快压出炭黑N550 2‑8份、巴西棕榈蜡2‑6份、三氧化二铝4‑9份、滑石粉3‑9份和氨基硅油1‑5份。本发明所提供的TPU薄膜具有优异的耐强酸强碱性能。

Description

一种耐强酸强碱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，尤其涉及一种耐强酸强碱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。
研究聚氨酯弹性体的耐腐蚀性能，提高聚氨酯材料的酸碱稳定性，延长聚氨酯材料及制品的寿命，无论是对社会还是聚氨酯工业，都具有非常重要的意义。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种耐强酸强碱TPU薄膜及其制备方法。
为达此目的，本发明采用了以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种耐强酸强碱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、高炉矿渣微粉1-3份、二硫化钼微粉1-5份、胶体石墨微粉1-3份、快压出炭黑N550 2-8份、巴西棕榈蜡2-6份、三氧化二铝4-9份、滑石粉3-9份和氨基硅油1-5份。
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60-80份，进一步优选为72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16-30份，进一步优选为23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7-32份，进一步优选为25份。
本发明的TPU薄膜的原料中，所述高炉矿渣微粉的含量为1-3份，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份或3份，优选为1-2份，进一步优选为1份；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份或5份，优选为1-3份，进一步优选为1份；所述胶体石墨微粉的含量为1-3份，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份或3份，优选为1-2份，进一步优选为2份；所述快压出炭黑N550的含量为2-8份，例如可以是2份、3份、4份、5份、6份、7份或8份，优选为2-5份，进一步优选为3份；所述巴西棕榈蜡的含量为2-6份，例如可以是2份、3份、4份、5份或6份，优选为2-5份，进一步优选为3份；所述三氧化二铝的含量为4-9份，例如可以是4份、5份、6份、7份、8份或9份，优选为4-7份，进一步优选为5份；所述滑石粉的含量为3-9份，例如可以是3份、4份、6份、7份或9份，优选为3-7份，进一步优选为5份；所述氨基硅油的含量为1-5份，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份、4份或5份，优选为1-4份，进一步优选为2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60-80份、二异氰酸酯16-30份、扩链剂7-32份、高炉矿渣微粉1-3份、二硫化钼微粉1-3份、胶体石墨微粉1-2份、快压出炭黑N550 2-5份、巴西棕榈蜡2-5份、三氧化二铝4-7份、滑石粉3-7份和氨基硅油1-4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72份、二异氰酸酯23份、扩链剂25份、高炉矿渣微粉1份、二硫化钼微粉1份、胶体石墨微粉2份、快压出炭黑N550 3份、巴西棕榈蜡3份、三氧化二铝5份、滑石粉5份和氨基硅油2份。
根据本发明，所述聚酯二元醇为聚己内酯二醇、聚四氢呋喃二醇和聚己二酸乙二醇酯二醇的混合物；所述聚己内酯二醇、聚四氢呋喃二醇和聚己二酸乙二醇酯二醇的质量比为1:(1-5):(3-7)，优选为1:3:6。
根据本发明，所述聚己内酯二醇的数均相对分子质量为5000-8000，聚四氢呋喃二醇的数均相对分子质量为5000-8000，聚己二酸乙二醇酯二醇的数均相对分子质量为8000-10000。
根据本发明，所述二异氰酸酯为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。
根据本发明，所述扩链剂为二羟甲基丙酸、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。
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、高炉矿渣微粉、二硫化钼微粉、胶体石墨微粉、快压出炭黑N550、巴西棕榈蜡、三氧化二铝、滑石粉和氨基硅油进行混合，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。
本发明中所述TPU薄膜的制备方法不适用溶剂。
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薄膜在强酸和强碱中强度保持率高，衰减速度慢，具有极佳的耐酸碱性能。
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
将聚酯二元醇72kg(由数均相对分子质量为6000的聚己内酯二醇、数均相对分子质量为6000的聚四氢呋喃二醇和数均相对分子质量为9000的聚己二酸乙二醇酯二醇三者按质量比为1:3:6组成)、2，4-甲苯二异氰酸酯23kg、二羟基半酯25kg、高炉矿渣微粉1kg、二硫化钼微粉1kg、胶体石墨微粉2kg、快压出炭黑N550 3kg、巴西棕榈蜡3kg、三氧化二铝5kg、滑石粉5kg和氨基硅油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。
实施例2
将聚酯二元醇50kg(由数均相对分子质量为5000的聚己内酯二醇、数均相对分子质量为6500的聚四氢呋喃二醇和数均相对分子质量为8000的聚己二酸乙二醇酯二醇三者按质量比为1:1:6组成)、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯23kg、二羟甲基丙酸25kg、高炉矿渣微粉1kg、二硫化钼微粉1kg、胶体石墨微粉2kg、快压出炭黑N550 3kg、巴西棕榈蜡3kg、三氧化二铝5kg、滑石粉5kg和氨基硅油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。
实施例3
将聚酯二元醇80kg(由数均相对分子质量为5200的聚己内酯二醇、数均相对分子质量为6000的聚四氢呋喃二醇和数均相对分子质量为10000的聚己二酸乙二醇酯二醇三者按质量比为1:5:7组成)、异佛尔酮二异氰酸酯23kg、二氨基苯甲酸25kg、高炉矿渣微粉1kg、二硫化钼微粉1kg、胶体石墨微粉2kg、快压出炭黑N550 3kg、巴西棕榈蜡3kg、三氧化二铝5kg、滑石粉5kg和氨基硅油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。
实施例4
将聚酯二元醇100kg(由数均相对分子质量为8000的聚己内酯二醇、数均相对分子质量为6000的聚四氢呋喃二醇和数均相对分子质量为9500的聚己二酸乙二醇酯二醇三者按质量比为1:5:3组成)、六亚甲基二异氰酸酯23kg、N-甲基二乙醇胺25kg、高炉矿渣微粉1kg、二硫化钼微粉1kg、胶体石墨微粉2kg、快压出炭黑N550 3kg、巴西棕榈蜡3kg、三氧化二铝5kg、滑石粉5kg和氨基硅油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。
实施例5
将聚酯二元醇95kg(由数均相对分子质量为6000的聚己内酯二醇、数均相对分子质量为8000的聚四氢呋喃二醇和数均相对分子质量为10000的聚己二酸乙二醇酯二醇三者按质量比为1:3:3组成)、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯23kg、二羟基半酯25kg、高炉矿渣微粉1kg、二硫化钼微粉1kg、胶体石墨微粉2kg、快压出炭黑N550 3kg、巴西棕榈蜡3kg、三氧化二铝5kg、滑石粉5kg和氨基硅油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。
实施例6
将聚酯二元醇72kg(由数均相对分子质量为6000的聚己内酯二醇、数均相对分子质量为6000的聚四氢呋喃二醇和数均相对分子质量为9000的聚己二酸乙二醇酯二醇三者按质量比为1:3:6组成)、2，4-甲苯二异氰酸酯15kg、二氨基苯甲酸5kg、高炉矿渣微粉3kg、二硫化钼微粉3kg、胶体石墨微粉8kg、快压出炭黑N550 3kg、巴西棕榈蜡6kg、三氧化二铝5kg、滑石粉6kg和氨基硅油5kg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。
实施例7
将聚酯二元醇60kg(由数均相对分子质量为7500的聚己内酯二醇、数均相对分子质量为6800的聚四氢呋喃二醇和数均相对分子质量为9200的聚己二酸乙二醇酯二醇三者按质量比为1:5:3组成)、异佛尔酮二异氰酸酯30kg、二羟甲基丙酸30kg、高炉矿渣微粉1kg、二硫化钼微粉5kg、胶体石墨微粉1kg、快压出炭黑N550 8kg、巴西棕榈蜡6kg、三氧化二铝4kg、滑石粉3kg和氨基硅油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。
对比例1
与实施例1相比，除将聚酯二元醇组分替换为单一组分聚己内酯二醇(数均相对分子质量是6000)以外，其它与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，除将聚酯二元醇组分替换为单一组分聚四氢呋喃二醇(数均相对分子质量是6000)以外，其它与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，除将聚酯二元醇组分替换为单一组分聚己二酸乙二醇酯二醇(数均相对分子质量是9000)以外，其它与实施例1相同。
对比例4
与实施例1相比，除将聚酯二元醇组分中各组分的质量配比替换为2:3:6外，其它与实施例1相同。
对比例5
与实施例1相比，除将聚酯二元醇组分中各组分的质量配比替换为2:3:9外，其它与实施例1相同。
对比例6
与实施例1相比，除不加入高炉矿渣微粉、二硫化钼微粉、胶体石墨微粉、快压出炭黑N550、巴西棕榈蜡、三氧化二铝、滑石粉和氨基硅油这些组分外，其它与实施例1相同。
对比例7
与实施例1相比，除不加入高炉矿渣微粉外，其它与实施例1相同。
对比例8
与实施例1相比，除不加入二硫化钼微粉外，其它与实施例1相同。
对比例9
与实施例1相比，除不加入胶体石墨微粉外，其它与实施例1相同。
对比例10
与实施例1相比，除不加入快压出炭黑N550外，其它与实施例1相同。
对比例11
与实施例1相比，除不加入巴西棕榈蜡外，其它与实施例1相同。
对比例12
与实施例1相比，除不加入三氧化二铝外，其它与实施例1相同。
对比例13
与实施例1相比，除不加入滑石粉外，其它与实施例1相同。
对比例14
与实施例1相比，除不加入氨基硅油外，其它与实施例1相同。
耐酸碱实验按GB/T1690-2006标准，将实施例1-7和对比例1-14的样品分别置于50％硫酸、18％盐酸及48％氢氧化钠溶液中，保持72h后取出测试各样品的拉伸强度性能，拉伸强度测定方法：ISO37-2005，其在空白试验、50％硫酸、18％盐酸及48％氢氧化钠溶液中的拉伸强度变化如表1所示。
表1
通过上表可以看出，与对比例1-3相比，通过将聚己内酯二醇、聚四氢呋喃二醇和聚己二酸乙二醇酯二醇进行配合使用，相比采用单一组分的软段相组分，其获得的TPU薄膜具有更优异的耐酸碱性能；与对比例4-5相比，通过将软段相组分的质量配比设置为1:3:6，其获得的TPU薄膜相比其它质量配比时具有更优异的耐酸碱性能；与对比例6-14相比，通过同时加入高炉矿渣微粉、二硫化钼微粉、胶体石墨微粉、快压出炭黑N550、巴西棕榈蜡、三氧化二铝、滑石粉和氨基硅油这些组分，相比采用单一组分，其获得的TPU薄膜在强酸和强碱中强度保持率高，衰减速度慢，具有极佳的耐酸碱性能，说明各组分之间取得了协同增效作用。
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 (8)

1.一种耐强酸强碱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、高炉矿渣微粉1-3份、二硫化钼微粉1-5份、胶体石墨微粉1-3份、快压出炭黑N550 2-8份、巴西棕榈蜡2-6份、三氧化二铝4-9份、滑石粉3-9份和氨基硅油1-5份。
2.根据权利要求1所述的TPU薄膜，其特征在于，按重量份包括以下原料：聚酯二元醇60-80份、二异氰酸酯16-30份、扩链剂7-32份、高炉矿渣微粉1-3份、二硫化钼微粉1-3份、胶体石墨微粉1-2份、快压出炭黑N550 2-5份、巴西棕榈蜡2-5份、三氧化二铝4-7份、滑石粉3-7份和氨基硅油1-4份。
3.根据权利要求1或2所述的TPU薄膜，其特征在于，按重量份包括以下原料：聚酯二元醇72份、二异氰酸酯23份、扩链剂25份、高炉矿渣微粉1份、二硫化钼微粉1份、胶体石墨微粉2份、快压出炭黑N550 3份、巴西棕榈蜡3份、三氧化二铝5份、滑石粉5份和氨基硅油2份。
4.根据权利要求1-3之一所述的TPU薄膜，其特征在于，所述聚酯二元醇为聚己内酯二醇、聚四氢呋喃二醇和聚己二酸乙二醇酯二醇的混合物；所述聚己内酯二醇、聚四氢呋喃二醇和聚己二酸乙二醇酯二醇的质量比为1:(1-5):(3-7)。
5.根据权利要求1-4之一所述的TPU薄膜，其特征在于，所述聚己内酯二醇的数均相对分子质量为5000-8000，所述聚四氢呋喃二醇的数均相对分子质量为5000-8000，所述聚己二酸乙二醇酯二醇的数均相对分子质量为8000-10000。
6.根据权利要求1-5之一所述的TPU薄膜，其特征在于，所述二异氰酸酯为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。
7.根据权利要求1-6之一所述的TPU薄膜，其特征在于，所述扩链剂为二羟甲基丙酸、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。
8.根据权利要求1-7之一所述的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、高炉矿渣微粉、二硫化钼微粉、胶体石墨微粉、快压出炭黑N550、巴西棕榈蜡、三氧化二铝、滑石粉和氨基硅油进行混合，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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