CN107177193A - 一种透明抗静电tpu薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了透明抗静电TPU薄膜及其制备方法，本发明利用40‑60重量份TPU颗粒、30‑40重量份环氧树脂、10‑20重量份聚碳酸酯颗粒、5‑10重量份K胶、5‑10重量份玻璃纤维和2‑5重量份抗氧剂制备得到TPU薄膜。TPU薄膜的各原料组分之间相互配合，协同作用，使得TPU薄膜的透明度为6‑8mm，拉伸强度为72‑77MPa，断裂伸长率为365‑390％，获得了较高的透明度、较好的抗静电性能以及良好的机械性能。

Description

一种透明抗静电TPU薄膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及一种透明抗静电TPU薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
TPU(Thermoplastic polyyrethane，热塑性聚氨脂)是一种新型的有机高分子合成材料，各项性能优异，可以代替橡胶，软性聚氯乙烯材料PVC。TPU具有优异的物理性能，例如耐磨性，回弹力都好过普通聚氨酯PU、PVC，耐老化性好过橡胶，可以说是替代PVC和PU的最理想的材料，被国际上称为新型聚合物材料。
基于TPU的各种优异性能，其用途十分广泛，然而，在导光板材料中的应用，常常因为其透明度而受到一定限制，目前一些学者致力于提高TPU薄膜的透明度。静电电荷可以在电绝缘体或被这种绝缘体绝缘的制品或人身上出现，一般这是不利的、有损害的或是有危险的。因此，目前，对于抗静电材料的研究成为热点。
CN104193957A公开了一种透明TPU薄膜及其制备方法，所述TPU薄膜按重量份包括如下组分：20-30份的聚醚多元醇、25-40份的聚酯多元醇、30-40份的多异氰酸酯化合物和5～7份的扩链剂混合物；采用间歇式工艺两步法和吹膜工艺制得热塑性聚氨酯弹性体薄膜。虽然该发明得到的TPU薄膜具有95％以上的透光率，但是该薄膜的硬度过高。
CN101410444A公开了一种抗静电性聚氨酯，其含有含离子液体的抗静电添加剂。该发明通过含离子液体的添加剂来增强聚氨酯的抗静电性能，使得聚氨酯具有较低表面电阻率，但是在该发明中抗静电性聚氨酯的制备需要通过化学反应对材料进行改性，方法比较复杂。
因此，在本领域，如何得到一种高透明度并具有抗静电功能的TPU薄膜是亟需解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种透明抗静电TPU薄膜及其制备方法和应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种透明抗静电TPU薄膜，所述TPU薄膜主要由以下重量份的原料制备得到：
在本发明的透明抗静电TPU薄膜的原料中，所述TPU颗粒为聚酯型TPU颗粒和/或聚醚型TPU颗粒。
在本发明的透明抗静电TPU薄膜的原料中，所述TPU颗粒的用量为40-60重量份，例如40重量份、42重量份、44重量份、46重量份、48重量份、50重量份、53重量份、55重量份、58重量份或60重量份。
在本发明的透明抗静电TPU薄膜的原料中，所述环氧树脂的用量为30-40重量份，例如30重量份、31重量份、32重量份、33重量份、34重量份、35重量份、36重量份、37重量份、38重量份、39重量份或40重量份。
在本发明的透明抗静电TPU薄膜的原料中，所述聚碳酸酯颗粒为聚亚乙基碳酸酯颗粒和/或聚三亚甲基碳酸酯颗粒。
在本发明的透明抗静电TPU薄膜的原料中，所述聚碳酸酯颗粒的用量为10-20重量份，例如10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份或20重量份。
在本发明的透明抗静电TPU薄膜的原料中，所述K胶的用量为5-10重量份，例如5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份或10重量份。
在本发明的透明抗静电TPU薄膜的原料中，玻璃纤维的用量为5-10重量份，例如5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份或10重量份。
在本发明的透明抗静电TPU薄膜的原料中，所述抗氧剂的用量为2-5重量份，例如2重量份、2.3重量份、2.5重量份、2.8重量份、3重量份、3.2重量份、3.5重量份、3.8重量份、4重量份、4.3重量份、4.5重量份、4.8重量份或5重量份。
另一方面，本发明提供了如第一方面所述的透明抗静电TPU薄膜的制备方法，所述方法为将各原料成分预先干燥，混合均匀，挤出得到所述透明抗静电TPU薄膜。
在本发明所述透明抗静电TPU薄膜的制备方法中，所述干燥温度为60-70℃，例如60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃或70℃、干燥时间为2-4h，例如2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h、3.3h、3.5h、3.8h、3.9h或4h。
在本发明所述透明抗静电TPU薄膜的制备方法中，所述挤出利用流延机挤出。
优选地，所述流延机的各段温度设置如下：料筒温度为120-125℃；滤网温度为130-150℃；弯头温度为140-160℃；连接温度为140-150℃；模头温度为170-180℃。
作为本发明的优选技术方案，本发明所述透明抗静电TPU薄膜的制备方法包括以下步骤：
将各原料成分预先在60-70℃下干燥2-4h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为120-125℃；滤网温度为130-150℃；弯头温度为140-160℃；连接温度为140-150℃；模头温度为170-180℃，得到所述透明抗静电TPU薄膜。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明利用40-60重量份TPU颗粒、30-40重量份环氧树脂、10-20重量份聚碳酸酯颗粒、5-10重量份K胶、5-10重量份玻璃纤维和2-5重量份抗氧剂制备得到TPU薄膜。TPU薄膜的各原料组分之间相互配合，协同作用，使得TPU薄膜的透明度为6-8mm，拉伸强度为72-77MPa，断裂伸长率为365-390％，获得了较高的透明度、较好的抗静电性能以及良好的机械性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。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
在本实施例中，TPU薄膜主要由以下重量份的原料制备得到：
将各原料成分预先在60℃下干燥4h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为120℃；滤网温度为130℃；弯头温度为150℃；连接温度为140℃；模头温度为170℃，得到所述透明抗静电TPU薄膜。
实施例2
在本实施例中，TPU薄膜主要由以下重量份的原料制备得到：
将各原料成分预先在70℃下干燥2h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为125℃；滤网温度为150℃；弯头温度为160℃；连接温度为150℃；模头温度为180℃，得到所述透明抗静电TPU薄膜。
实施例3
在本实施例中，TPU薄膜主要由以下重量份的原料制备得到：
将各原料成分预先在65℃下干燥3h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为125℃；滤网温度为140℃；弯头温度为140℃；连接温度为140℃；模头温度为175℃，得到所述透明抗静电TPU薄膜。
实施例4
在本实施例中，TPU薄膜主要由以下重量份的原料制备得到：
将各原料成分预先在70℃下干燥3h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为125℃；滤网温度为130℃；弯头温度为160℃；连接温度为150℃；模头温度为180℃，得到所述透明抗静电TPU薄膜。
实施例5
在本实施例中，TPU薄膜主要由以下重量份的原料制备得到：
将各原料成分预先在60℃下干燥2h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为120℃；滤网温度为140℃；弯头温度为150℃；连接温度为150℃；模头温度为170℃，得到所述透明抗静电TPU薄膜。
对比例1
该对比例与实施例1不同之处仅在于所用原料中不包含聚碳酸酯颗粒和K胶，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例2
该对比例与实施例1不同之处仅在于所用原料中不包含聚碳酸酯颗粒，K胶用量为23重量份，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例3
该对比例与实施例1不同之处仅在于所用原料中不包含K胶，聚碳酸酯颗粒用量为23重量份，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例4
该对比例与实施例1不同之处仅在于所用原料中不包含碳纳米管和玻璃纤维，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例5
该对比例与实施例1不同之处仅在于所用原料中不包含碳纳米管，玻璃纤维的用量为15重量份，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例6
该对比例与实施例1不同之处仅在于所用原料中不包含玻璃纤维，碳纳米管的用量为15重量份，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例7
该对比例与实施例1不同之处仅在于所用原料中TPU颗粒的用量为35重量份，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例8
该对比例与实施例2不同之处仅在于所用原料中TPU颗粒的用量为65重量份，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例2相同。
对比例9
该对比例与实施例1不同之处仅在于所用原料中环氧树脂的用量为28重量份，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例10
该对比例与实施例2不同之处仅在于所用原料中环氧树脂的用量为43重量份，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例2相同。
对比例11
该对比例与实施例3不同之处仅在于所用原料中聚碳酸酯颗粒的用量为8重量份，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例3相同。
对比例12
该对比例与实施例5不同之处仅在于所用原料中聚碳酸酯颗粒的用量为22重量份，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例5相同。
对比例13
该对比例与实施例1不同之处仅在于所用原料中K胶的用量为4重量份，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例14
该对比例与实施例5不同之处仅在于所用原料中K胶的用量为11重量份，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例5相同。
对比例15
该对比例与实施例1不同之处仅在于所用原料中玻璃纤维用量为3重量份，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例16
该对比例与实施例1不同之处仅在于所用原料中玻璃纤维用量为13重量份，其余原料与原料用量，以及制备方法和条件均与实施例1相同。
表1
由表1可以看出，本发明制备的TPU薄膜的透明度为6-8mm，拉伸强度为72-77MPa，断裂伸长率为365-390％，具有良好的透明度以及良好的机械性能。而当原料中不包含聚碳酸酯颗粒和K胶其中一者或两者时(对比例1-3)，制备得到的TPU薄膜的透明度仅为3-4mm，机械性能也远不如本发明实施例制备得到的TPU薄膜的机械性能。由实施例1与对比例1-3的对比可以得出，聚碳酸酯颗粒和K胶在提高产品的透明度方面具有协同作用。
当原料中不包含碳纳米管和玻璃纤维时(例如对比例4-6)，制备得到的TPU薄膜的表面电阻率显著高于本发明制备的TPU薄膜的表面电阻率，并且可以看出，碳纳米管和玻璃纤维在降低产品的表面电阻率，提高产品的抗静电性能上具有协同作用。
当本发明使用的原料的用量过多或过少时均会对材料的某些性能产生影响(例如对比例7-18)，因此，本发明中TPU薄膜的各原料组分之间相互配合，协同作用，使得TPU薄膜获得了较高的透明度、较好的抗静电性能以及良好的机械性能。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的透明抗静电TPU薄膜及其制备方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。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)

1.一种透明抗静电TPU薄膜，其特征在于，所述TPU薄膜主要由以下重量份的原料制备得到：
2.根据权利要求1所述的透明抗静电TPU薄膜，其特征在于，所述TPU颗粒为聚酯型TPU颗粒和/或聚醚型TPU颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的透明抗静电TPU薄膜，其特征在于，所述聚碳酸酯颗粒为聚亚乙基碳酸酯颗粒和/或聚三亚甲基碳酸酯颗粒。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的透明抗静电TPU薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法为将各原料成分预先干燥，混合均匀，挤出得到所述透明抗静电TPU薄膜。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为60-70℃，干燥时间为2-4h。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述挤出利用流延机挤出；
优选地，所述流延机的各段温度设置如下：料筒温度为130-140℃；滤网温度为140-150℃；弯头温度为150-160℃；连接温度为135-150℃；模头温度为150-165℃。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述透明抗静电TPU薄膜的制备方法包括以下步骤：将各原料成分预先在60-70℃下干燥2-4h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为120-125℃；滤网温度为130-150℃；弯头温度为140-160℃；连接温度为140-150℃；模头温度为170-180℃，得到所述透明抗静电TPU薄膜。
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