CN107083048A - 一种用于高铁贴膜的高透明tpu薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜及其制备方法，所述TPU薄膜包括如下重量份的原料：脂环族二异氰酸酯10‑15份；甲苯二异氰酸酯7‑13份；聚碳酸酯多元醇20‑30份；聚己内酯多元醇20‑30份；扩链剂1‑4份；消泡剂0.2‑0.8份；氧化锡锑2‑4份；氧化锌镓0.4‑1.6份；聚四氟乙烯0.5‑1.5份。本发明的TPU薄膜透光率达到98％以上，眩光指数低于10，邵氏硬度为80‑100A，能对车窗进行有效补强，优化乘车体验，提高安全性。

Description

一种用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及合成材料技术领域，具体涉及一种用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜及其制备方法。
背景技术
TPU(Thermoplasticpolyyrethane，热塑性聚氨脂)是一种新型的有机高分子合成材料，具有优异的性能；例如耐磨性和回弹力都优于普通聚氨酯和PVC，耐老化性优于橡胶，是替代PVC和PU的理想的材料，是国际公认的新型聚合物材料。
我们都知道，机场有去鸟装置和专门人员，为的是保证飞行安全，狭小的鸟儿撞上高速飞行的飞机，产生的瞬间撞击力足以使飞机挡风玻璃破碎，产生重大危险。高铁作为目前速度仅次于飞机的大众交通工具，也会产生类似的问题。由杭州开往北京安站的G38次高铁，曾在行经镇江时被一只飞鸟撞到了挡风玻璃，导致玻璃大面积开裂，列车开至南京南站后全体乘客换车。另外，普通玻璃存在一定的光畸变，透过玻璃看景物会产生变形，同时，对于高速运动的景物会产生速度的叠加，造成晃眼，带来晕眩感。
因此设计一种高透光率、防眩光、高机械强度的高铁贴膜具有重要的意义。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜及其制备方法。所述高透明指透光率大于98％，所述高热稳定性指其开始降解的温度为480℃以上，即在480℃以下都可以保持薄膜性质的稳定。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种高透明和高热稳定性的TPU薄膜，所述TPU薄膜包括如下重量份的原料：
本发明选用特定比例的聚碳酸酯多元醇与聚己内酯多元醇，与特定比例的脂环族二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯进行TPU合成反应，在结构上互相协同，生成多元共聚的TPU薄膜，打破分子的对称性，使分子呈不规则排列，进一步提高其透明度和机械性能，降低眩光指数，且相较于现有技术能在保证相同透光率的前提下降低扩链剂的使用量。
脂环族二异氰酸酯可以是10重量份、11重量份、11.5重量份、12重量份、12.5重量份、13重量份、13.5重量份、14重量份、14.5重量份或15重量份；甲苯二异氰酸酯可以是7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份、10重量份、10.5重量份、11重量份、11.5重量份、12重量份、12.5重量份或13重量份；聚碳酸酯多元醇可以是20重量份、22重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份、29重量份或30重量份；聚己内酯多元醇可以是20重量份、22重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份、29重量份或30重量份；扩链剂可以是1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份或4重量份；消泡剂可以是0.2重量份、0.25重量份、0.3重量份、0.35重量份、0.4重量份、0.45重量份、0.5重量份、0.55重量份、0.6重量份、0.65重量份、0.7重量份、0.75重量份或0.8重量份；氧化锡锑可以是2重量份、2.25重量份、2.5重量份、2.75重量份、3重量份、3.25重量份、3.5重量份、3.75重量份或4重量份；氧化锌镓可以是0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1重量份、1.1重量份、1.2重量份、1.3重量份、1.4重量份、1.5重量份或1.6重量份；聚四氟乙烯可以是0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1重量份、1.1重量份、1.2重量份、1.3重量份、1.4重量份或1.5重量份。
消泡剂、氧化锡锑、氧化锌镓和聚四氟乙烯的选择及其配比能够使TPU薄膜保持持久的良好透明度，不会因长期氧化等环境因素引起透明度降低。氧化锡锑、氧化锌镓与其他原料配伍能进一步提高TPU薄膜的机械性能。
优选地，所述原料还包括0.2-0.6重量份的纳米水滑石，(例如可以是0.2重量份、0.25重量份、0.3重量份、0.35重量份、0.4重量份、0.45重量份、0.5重量份、0.55重量份或0.6重量份)和1.2-1.4重量份的硬脂酸盐(例如可以是1.2重量份、1.22重量份、1.24重量份、1.26重量份、1.28重量份、1.3重量份、1.32重量份、1.34重量份、1.36重量份、1.38重量份或1.4重量份)。纳米水滑石和硬脂酸盐的加入有助于TPU薄膜的硬度；此外，聚四氟乙烯也能透明度的耐久性。
优选地，所述硬脂酸盐为硬脂酸钙、硬脂酸钡或硬脂酸镁中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是硬脂酸钙，硬脂酸钙和硬脂酸钡的组合，或硬脂酸钙、硬脂酸钡和硬脂酸镁的组合。
优选地，所述原料还包括0.5-0.9重量份的羟烷基咪唑啉酮(例如可以是0.5重量份、0.55重量份、0.6重量份、0.65重量份、0.7重量份、0.75重量份、0.8重量份、0.85重量份或0.9重量份)、1.5-4.5重量份的聚碳化二亚胺(例如可以是1.5重量份、1.75重量份、2重量份、2.25重量份、2.5重量份、2.75重量份、3重量份、3.25重量份、3.5重量份、3.75重量份、4重量份、4.25重量份或4.5重量份)和3-5重量份的羟基苯甲酮(例如可以是3重量份、3.2重量份、3.4重量份、3.6重量份、3.8重量份、4重量份、4.2重量份、4.4重量份、4.6重量份、4.8重量份或5重量份)。
优选地，所述扩链剂为1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇或1,5-戊二醇中的一种或至少两种的混合物，例如可以是1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的混合物，或者1,4-丁二醇、2,3-丁二醇和1,5-戊二醇的混合物，优选为1,4-丁二醇。
作为优选技术方案，所述TPU薄膜包括如下重量份的原料：
优选地，所述TPU薄膜的厚度为0.1-0.5mm，例如可以是0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm或0.5mm，优选为0.2-0.3mm。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配方量将所述各组分预先干燥后混合；
(2)将混合后的各组分经挤出机挤出，得到高透明和高热稳定性的TPU薄膜。
优选地，步骤(1)所述干燥的温度为90-110℃，例如可以是90℃、92℃、94℃、96℃、98℃、100℃、102℃、104℃、106℃、108℃或110℃。
优选地，步骤(1)所述干燥的时间为4-8h，例如可以是4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h或8h，优选为5-6h。
优选地，步骤(2)所述挤出机的固体输送区温度为260-440℃，例如可以是260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃、390℃、400℃、410℃、420℃、430℃或440℃。
优选地，步骤(2)所述挤出机的物料塑化区温度为180-860℃，例如可以是180℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃、360℃、380℃、400℃、420℃、440℃、460℃、480℃、500℃、520℃、540℃、560℃、580℃、600℃、620℃、640℃、660℃、680℃、700℃、750℃、800℃或860℃。
优选地，步骤(2)所述挤出机的熔体输送区温度为320-420℃，例如可以是320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃、390℃、400℃、410℃或420℃。
作为本发明优选的技术方案，所述用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜的制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量将所述各组分预先在90-110℃干燥4-8h后混合；
(2)设置所述挤出机的固体输送区温度为260-440℃，物料塑化区温度为180-860℃，熔体输送区温度为320-420℃，将混合后的各组分经挤出机挤出，得到所述用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的TPU薄膜透光率达到98％以上，眩光指数低于10，用于高铁贴膜可较少眩光和光变形对司机和乘客的视线干扰，。
(2)本发明的TPU薄膜邵氏硬度为80-100A，能对车窗进行有效补强，降低意外撞击造成的毁损。
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，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜，采用以下方法制备：
1)原料及配比：
2)制备方法：
①按配方量将所述各组分在90℃干燥8h，然后混合；
②将混合后的各组分经挤出机挤出，挤出机的固体输送区温度为260℃，物料塑化区温度为180℃，熔体输送区温度为320℃。
实施例2
一种用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜，采用以下方法制备：
1)原料及配比：
2)制备方法：
①按配方量将所述各组分在110℃干燥4h，然后混合；
②将混合后的各组分经挤出机挤出，挤出机的固体输送区温度为440℃，物料塑化区温度为860℃，熔体输送区温度为420℃。
实施例3
一种用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜，采用以下方法制备：
1)原料及配比：
2)制备方法：
①按配方量将所述各组分在100℃干燥6h，然后混合；
②将混合后的各组分经挤出机挤出，挤出机的固体输送区温度为350℃，物料塑化区温度为520℃，熔体输送区温度为370℃。
实施例4
一种用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜，采用以下方法制备：
1)原料及配比：
2)制备方法：
①按配方量将所述各组分在90℃干燥5h，然后混合；
②将混合后的各组分经挤出机挤出，挤出机的固体输送区温度为300℃，物料塑化区温度为300℃，熔体输送区温度为340℃。
实施例5
一种用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜，采用以下方法制备：
1)原料及配比：
2)制备方法：
①按配方量将所述各组分在100℃干燥5.5h，然后混合；
②将混合后的各组分经挤出机挤出，挤出机的固体输送区温度为330℃，物料塑化区温度为450℃，熔体输送区温度为355℃。
对比例1
与实施例5的区别仅在于：脂环族二异氰酸酯为7重量份。
对比例2
与实施例5的区别仅在于：甲苯二异氰酸酯为5重量份。
对比例3
与实施例5的区别仅在于：省去聚碳酸酯多元醇。
对比例4
与实施例5的区别仅在于：聚碳酸酯多元醇为15重量份。
对比例5
与实施例5的区别仅在于：省去聚己内酯多元醇。
对比例6
与实施例5的区别仅在于：聚己内酯多元醇为15重量份。
对比例7
与实施例5的区别仅在于：扩链剂为10重量份。
分别将上述各实施例和对比例中制备的TPU薄膜进行性能测试，将待测试样品在阳光下直射150天，然后按照GB/T2410-2008的方法测试其透光率，全部测试结果如表1所示。本发明实施例1-5的TPU薄膜的透光率达到98％以上，眩光指数低于10(眩光指数10为勉强感到有眩光；16为可以接受的眩光；19为眩光临界值)，邵氏硬度为80-100A，对比例1-7的TPU薄膜邵氏硬度为69A以下，透光率低于85％，眩光指数大于16。可见，本发明的各组分之间存在协同作用，省略任一组份或用量不再本发明的范围内则会导致TPU薄膜的透明度、机械性能以及眩光指数显著降低。
表1
测试对象 眩光指数 邵氏硬度A 透光率％
实施例1 9 81.2 98.5
实施例2 7 81.2 98.8
实施例3 6 86.2 99.8
实施例4 5 88.2 99.9
实施例5 4 98.2 99.9
对比例1 16 68.1 75.3
对比例2 17 60.2 76.2
对比例3 18 55.8 77.6
对比例4 16 60.3 80.5
对比例5 17 55.7 77.6
对比例6 16 60.1 80.5
对比例7 16 76.3 84.5
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用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 (10)

1.一种用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜，其特征在于，所述TPU薄膜包括如下重量份的原料：
2.根据权利要求1的TPU薄膜，其特征在于，所述原料还包括0.2-0.6重量份的纳米水滑石和1.2-1.4重量份的硬脂酸盐；
优选地，所述硬脂酸盐为硬脂酸钙、硬脂酸钡或硬脂酸镁中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的TPU薄膜，其特征在于，所述原料还包括0.5-0.9重量份的羟烷基咪唑啉酮、1.5-4.5重量份的聚碳化二亚胺和3-5重量份的羟基苯甲酮。
4.根据权利要求1-3之一所述的TPU薄膜，其特征在于，所述扩链剂为1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇或1,5-戊二醇中的一种或至少两种的混合物，优选为1,4-丁二醇。
5.根据权利要求1-4之一所述的TPU薄膜，其特征在于，所述TPU薄膜包括如下重量份的原料：
6.根据权利要求1-5之一所述的TPU薄膜，其特征在于，所述TPU薄膜的厚度为0.1-0.5mm，优选为0.2-0.3mm。
7.一种如权利要求1-6之一所述的用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按配方量将所述各组分预先干燥后混合；
(2)将混合后的各组分经挤出机挤出，得到所述用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述干燥的温度为90-110℃；
优选地，所述干燥的时间为4-8h，优选为5-6h。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述挤出机的固体输送区温度为260-440℃，优选300-350℃；
优选地，所述挤出机的物料塑化区温度为180-860℃，优选300-520℃；
优选地，所述挤出机的熔体输送区温度为320-420℃，优选340-370℃。
10.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按配方量将所述各组分预先在90-110℃干燥4-8h后混合；
(2)设置所述挤出机的固体输送区温度为260-440℃，物料塑化区温度为180-860℃，熔体输送区温度为320-420℃，将混合后的各组分经挤出机挤出，得到所述用于高铁贴膜的高透明TPU薄膜。
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