CN108274864A - 一种改性tpu薄膜织物复合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性TPU薄膜织物复合物及其制备方法。该薄膜织物复合物依序包括改性TPU面膜层、PU面粘合层、聚乙烯纤维增强尼龙基布、PU底粘合层、改性TPU底膜层；其是将TPU改性剂与聚醚型TPU树脂按比例混合干燥，挤出流延成膜，再将所得改性TPU膜层与经除湿、上糊、干燥后的尼龙基布进行预热后再经过两支镜面辊对压贴合、收卷。本发明通过改进传统的薄膜织物复合物的制备工艺，为氧化石墨烯改性TPU薄膜织物复合物提供了一种新型的生产方法与工艺，且其所得薄膜织物复合物具有良好的拉伸强度、撕裂强度、剥离牢度，同时有抗菌抑菌性能。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种改性TPU薄膜织物复合物及其制备方法。
背景技术
TPU作为一种新型的环保高分子材料，被广泛应用于医疗、食品、卫生等行业。石墨烯是近20年新起的一种纳米材料，由于其自身优异的性能在各个领域都受到了关注。石墨烯作为改性剂加入到高分子材料中，会显著提高高分子材料的力学性能，特别是拉伸强度、延伸率、撕裂强度、耐摩擦性能等。但是石墨烯现行的制备方法无法大规模生产，并且在聚合物中分散效果不好，导致了石墨烯在聚合物复合物领域的应用受到了限制。
传统工艺在生产织物薄膜复合物时是采用薄膜与上糊布直接贴合的方法，但这种方法会导致膜在生产过程中产生的应力无法消除，在静置一段时间后会出现产品卷曲、翘边、变形的情况。同时，因为基布层存在超高分子量聚乙烯纤维，导致其加工温度不能超过120℃，而改性TPU的加工一般应为190~200℃，故不能直接在同一温度下进行流延贴合。
本发明通过将氧化石墨烯作为TPU改性剂加入到TPU薄膜的制备中，以增加TPU的阻隔性能；同时，本发明采取新的贴合工艺，将改性TPU薄膜生产出来后，先静置一段时间，待膜内应力全部释放后再与上糊布通过镜面对压进行贴合，使所制备的薄膜织物复合物不仅拥有优秀的力学性能，并且拥有抗菌抑菌性能，也防止了传统工艺中常见的产品卷边翘曲的情况，更解决了薄膜加工温度与基布加工温度差别过大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性TPU薄膜织物复合物及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种改性TPU薄膜织物复合物，其依序包括改性TPU面膜层、PU面粘合层、聚乙烯纤维增强尼龙基布、PU底粘合层、改性TPU底膜层；
所述改性TPU面膜层及改性TPU底膜层均由以下重量份组分制成：TPU改性剂4-8份、聚醚型TPU树脂100份。
所述TPU改性剂为氧化石墨烯与聚醚型TPU树脂挤出共混复合物，其制备方法为：将氧化石墨烯、聚醚型TPU树脂、Licowax E滑剂按质量比50:100:15混合，采用同向双螺杆挤出造粒制成；
所述聚醚型TPU树脂，其合成所用软段PTMEG的分子量为1100~1200，羟值为110~115 mgKOH/g，邵氏硬度为90A~95A，重均分子量为10~11万，熔程为190~200℃。
所述聚乙烯纤维增强尼龙基布是在尼龙基布上编制若干网络状的超高分子量的聚乙烯纤维，以形成超高分子量聚乙烯纤维骨架；其中，编制的网孔大小为5mm×5mm，聚乙烯纤维占尼龙基布重量的3-5%；所述超高分子量的聚乙烯纤维的相对分子量为250-300万。
所述PU面粘合层及PU底粘合层均由以下重量份组分制成：聚氨酯PU胶100份、封闭型水性固化剂10-14份、丁酮溶剂5-10份；所述封闭型水性固化剂的主要组份为封闭性多异氰酸酯。
所述改性TPU薄膜织物复合物的制备方法包括如下步骤：
1）将聚乙烯纤维增强尼龙基布在95-105℃的条件下烘干定型；
2）将烘干定型的基布预热后通过发送装置送入涂布机，将由聚氨酯PU胶、封闭型水性固化剂、丁酮溶剂制得的胶水按上胶量150-300g/m2均匀涂抹在基布的一面上，然后送入110-120℃的烘箱中除去溶剂，得到一面带有粘合层的上糊布；重复该步骤，得到带有PU面粘合层及PU底粘合层的上糊布；
3）将聚醚型TPU树脂、TPU改性剂干燥除湿后搅拌均匀，于190-200℃流延机中流延成膜；
4）将步骤3）所得TPU膜与步骤2）所得上糊布分别经过两支不同温度的预热辊牵引至镜面全自动对位贴合机上，经镜面对压将上糊布与TPU膜进行贴合，加压收卷。
其中，牵引TPU膜的预热辊的温度为130℃，牵引上糊布的预热辊的温度为120℃。
镜面对压采用的两支镀铬钢辊的镀铬层厚度为0.01~0.015mm，位置中钢辊的直径为400mm，位置后钢辊的直径为500mm，两支钢辊的中高度为0.20~0.25mm；位置中钢辊的温度设定为20~25℃，位置后钢辊的温度设定为35~40℃，对压压力为10~15kgf/cm2。
所述加压收卷是在60-65A液体硅胶胶辊上加压收卷，加压压力为5~8kgf/cm2。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明所用TPU改性剂不使用任何溶剂，避免了在生产过程中引入有害物质，影响产品的使用。
（2）本发明采用双预热辊贴合工艺，分别将改性TPU膜与聚乙烯纤维增强尼龙基布分别加工处理后再经过两支温度不同的预热辊进行贴合，可以保证改性TPU薄膜在流延成膜时的温度不会因为聚乙烯纤维增强尼龙基布层中有聚乙烯纤维而受到影响。
（3）本发明通过将石墨烯衍生物——氧化石墨烯作为TPU改性剂加入到TPU薄膜的制备中，以增加TPU薄膜的阻隔性能。同时，本发明采取新的贴合工艺，防止了传统工艺中常见的产品卷边翘曲的情况，并解决了基布与TPU膜加工温度相差过大导致的加工难题，同时在加入氧化石墨烯后，可使所得产品拥有更加良好的拉伸强度、撕裂强度、剥离牢度、耐磨擦性能、抗菌抑菌性能。
附图说明
图1为本发明薄膜织物复合物制备过程中镜面对压贴合步骤的示意图。
具体实施方式
本发明通过以下实施例作进一步阐述，本发明中使用的基布均是1000D尼龙基布，其中超高分子量的聚乙烯纤维占4%。
实施例1
一种改性TPU薄膜织物复合物，其包括改性TPU面膜层、PU面粘合层、聚乙烯纤维增强尼龙基布、PU底粘合层、改性TPU底膜层；
所述改性TPU面膜层及改性TPU底膜层均由以下重量份组分制成：TPU改性剂4份、聚醚型TPU树脂100份。
所述TPU改性剂为氧化石墨烯与聚醚型TPU树脂挤出共混复合物，其制备方法为：将氧化石墨烯、聚醚型TPU树脂、Licowax E滑剂按质量比50:100:15混合，采用同向双螺杆挤出造粒制成。
所述聚醚型TPU，其合成所用软段PTMEG分子量为1100~1200，羟值为110~115 mgKOH/g，邵氏硬度为90A~95A，重均分子量为10~11万，熔程为190~200℃。
所述聚乙烯纤维增强尼龙基布是在尼龙基布上编制若干网络状的超高分子量的聚乙烯纤维，以形成超高分子量聚乙烯纤维骨架，其中，聚乙烯纤维占尼龙基布重量的3%；所述超高分子量的聚乙烯纤维的相对分子量为250-300万。
所述PU面粘合层及PU底粘合层均由以下重量份组分制成：聚氨酯PU胶100份、封闭型水性固化剂10份、丁酮溶剂5份。
所述薄膜织物复合物的制备方法包括如下步骤：
1）将聚乙烯纤维增强尼龙基布在100±5℃的条件下烘干定型；
2）将烘干定型的基布预热后通过发送装置送入涂布机，将由聚氨酯PU胶、封闭型水性固化剂、丁酮溶剂制得的胶水按上胶量200g/m2均匀涂抹在基布的一面上，然后送入110-120℃的烘箱中除去溶剂，得到一面带有粘合层的上糊布；重复该步骤，得到带有PU面粘合层及PU底粘合层的上糊布；
3）将聚醚型TPU树脂、TPU改性剂干燥除湿后搅拌均匀，于190-200℃流延机中流延成膜；
4) 将步骤3）所得TPU膜与步骤2）所得上糊布分别经过两支不同温度的预热辊牵引至镜面全自动对位贴合机上，经镜面对压将上糊布与TPU膜进行贴合，加压收卷。
其中，所述镜面对压采用的两支镀铬钢辊的镀铬层厚度为0.01~0.015mm，位置中钢辊的直径为400mm，位置后钢辊的直径为500mm，两支钢辊的中高度为0.20~0.25mm；位置中钢辊的温度设定为20~25℃，位置后钢辊的温度设定为35~40℃，对压压力为10~15kgf/cm2。
所述加压收卷是在60~65A液体硅胶胶辊上加压收卷，加压压力为5~8kgf/cm2。
实施例2
一种改性TPU薄膜织物复合物，其包括改性TPU面膜层、PU面粘合层、聚乙烯纤维增强尼龙基布、PU底粘合层、改性TPU底膜层；
所述改性TPU面膜层及改性TPU底膜层均由以下重量份组分制成：TPU改性剂6份、聚醚型TPU树脂100份。
所述TPU改性剂为氧化石墨烯与聚醚型TPU树脂挤出共混复合物，其制备方法为：将氧化石墨烯、聚醚型TPU树脂、Licowax E滑剂按质量比50:100:15混合，采用同向双螺杆挤出造粒制成。
所述聚醚型TPU，其合成所用软段PTMEG分子量为1100~1200，羟值为110~115 mgKOH/g，邵氏硬度为90A~95A，重均分子量为10~11万，熔程为190~200℃。
所述聚乙烯纤维增强尼龙基布是在尼龙基布上编制若干网络状的超高分子量的聚乙烯纤维，以形成超高分子量聚乙烯纤维骨架，其中，聚乙烯纤维占尼龙基布重量的3%；所述超高分子量的聚乙烯纤维的相对分子量为250-300万。
所述PU面粘合层及PU底粘合层均由以下重量份组分制成：聚氨酯PU胶100份、封闭型水性固化剂12份、丁酮溶剂8份。
所述薄膜织物复合物的制备方法包括如下步骤：
1）将聚乙烯纤维增强尼龙基布在100±5℃的条件下烘干定型；
2）将烘干定型的基布预热后通过发送装置送入涂布机，将由聚氨酯PU胶、封闭型水性固化剂、丁酮溶剂制得的胶水按上胶量300g/m2均匀涂抹在基布的一面上，然后送入110-120℃的烘箱中除去溶剂，得到一面带有粘合层的上糊布；重复该步骤，得到带有PU面粘合层及PU底粘合层的上糊布；
3）将聚醚型TPU树脂、TPU改性剂干燥除湿后搅拌均匀，于190-200℃流延机中流延成膜；
4) 将步骤3）所得TPU膜与步骤2）所得上糊布分别经过两支不同温度的预热辊牵引至镜面全自动对位贴合机上，经镜面对压将上糊布与TPU膜进行贴合，加压收卷。
其中，所述镜面对压采用的两支镀铬钢辊的镀铬层厚度为0.01~0.015mm，位置中钢辊的直径为400mm，位置后钢辊的直径为500mm，两支钢辊的中高度为0.20~0.25mm；位置中钢辊的温度设定为20~25℃，位置后钢辊的温度设定为35~40℃，对压压力为10~15kgf/cm2。
所述加压收卷是在60~65A液体硅胶胶辊上加压收卷，加压压力为5~8kgf/cm2。
实施例3
一种改性TPU薄膜织物复合物，其包括改性TPU面膜层、PU面粘合层、聚乙烯纤维增强尼龙基布、PU底粘合层、改性TPU底膜层；
所述改性TPU面膜层及改性TPU底膜层均由以下重量份组分制成：TPU改性剂8份、聚醚型TPU树脂100份。
所述TPU改性剂为氧化石墨烯与聚醚型TPU树脂挤出共混复合物，其制备方法为：将氧化石墨烯、聚醚型TPU树脂、Licowax E滑剂按质量比50:100:15混合，采用同向双螺杆挤出造粒制成。
所述聚醚型TPU，其合成所用软段PTMEG分子量为1100~1200，羟值为110~115 mgKOH/g，邵氏硬度为90A~95A，重均分子量为10~11万，熔程为190~200℃。
所述聚乙烯纤维增强尼龙基布是在尼龙基布上编制若干网络状的超高分子量的聚乙烯纤维，以形成超高分子量聚乙烯纤维骨架，其中，聚乙烯纤维占尼龙基布重量的5%；所述超高分子量的聚乙烯纤维的相对分子量为250-300万。
所述PU面粘合层及PU底粘合层均由以下重量份组分制成：聚氨酯PU胶100份、封闭型水性固化剂14份、丁酮溶剂10份。
所述薄膜织物复合物的制备方法包括如下步骤：
1）将聚乙烯纤维增强尼龙基布在100±5℃的条件下烘干定型；
2）将烘干定型的基布预热后通过发送装置送入涂布机，将由聚氨酯PU胶、封闭型水性固化剂、丁酮溶剂制得的胶水按上胶量200g/m2均匀涂抹在基布的一面上，然后送入110-120℃的烘箱中除去溶剂，得到一面带有粘合层的上糊布；重复该步骤，得到带有PU面粘合层及PU底粘合层的上糊布；
3）将聚醚型TPU树脂、TPU改性剂干燥除湿后搅拌均匀，于190-200℃流延机中流延成膜；
4) 将步骤3）所得TPU膜与步骤2）所得上糊布分别经过两支不同温度的预热辊牵引至镜面全自动对位贴合机上，经镜面对压将上糊布与TPU膜进行贴合，加压收卷。
其中，所述镜面对压采用的两支镀铬钢辊的镀铬层厚度为0.01~0.015mm，位置中钢辊的直径为400mm，位置后钢辊的直径为500mm，两支钢辊的中高度为0.20~0.25mm；位置中钢辊的温度设定为20~25℃，位置后钢辊的温度设定为35~40℃，对压压力为10~15kgf/cm2。
所述加压收卷是在60~65A液体硅胶胶辊上加压收卷，加压压力为5~8kgf/cm2。
将实施例1-3所得产品与经传统工艺制备的常规产品进行性能测试，结果见表1。
表1 样品性能测试
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种改性TPU薄膜织物复合物，其特征在于：所述薄膜织物复合物依序包括改性TPU面膜层、PU面粘合层、聚乙烯纤维增强尼龙基布、PU底粘合层、改性TPU底膜层；
所述改性TPU面膜层及改性TPU底膜层均由以下重量份组分制成：TPU改性剂4-8份、聚醚型TPU树脂100份。
2.根据权利要求1所述的改性TPU薄膜织物复合物，其特征在于：所述TPU改性剂为氧化石墨烯与聚醚型TPU树脂挤出共混复合物，其制备方法为：将氧化石墨烯、聚醚型TPU树脂、Licowax E滑剂按质量比50:100:15混合，采用同向双螺杆挤出造粒制成。
3.根据权利要求1或2所述的改性TPU薄膜织物复合物，其特征在于：合成所述聚醚型TPU树脂的软段PTMEG的分子量为1100~1200，羟值为110~115 mg KOH/g，邵氏硬度为90A~95A，重均分子量为10~11万，熔程为190~200℃。
4.根据权利要求1所述的改性TPU薄膜织物复合物，其特征在于：所述聚乙烯纤维增强尼龙基布是在尼龙基布上编制网络状的超高分子量的聚乙烯纤维，以形成超高分子量聚乙烯纤维骨架；其中，聚乙烯纤维占尼龙基布重量的3-5%；
所述超高分子量的聚乙烯纤维的相对分子量为250-300万。
5.根据权利要求1所述的改性TPU薄膜织物复合物，其特征在于：所述PU面粘合层及PU底粘合层均由以下重量份组分制成：聚氨酯PU胶100份、封闭型水性固化剂10-14份、丁酮溶剂5-10份。
6.一种如权利要求1所述的改性TPU薄膜织物复合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）将聚乙烯纤维增强尼龙基布在95-105℃的条件下烘干定型；
2）将烘干定型的基布经过预热后送入涂布机，按上胶量150-300g/m2将胶水均匀涂抹在基布的一面上，然后送入110-120℃的烘箱中除去溶剂，得到一面带有粘合层的上糊布；重复该步骤，得到带有PU面粘合层及PU底粘合层的上糊布；
3）将聚醚型TPU树脂、TPU改性剂干燥除湿后搅拌均匀，于190-200℃下流延成膜；
4）将步骤3）所得TPU膜与步骤2）所得上糊布分别经过两支不同温度的预热辊牵引至镜面全自动对位贴合机上，经镜面对压将上糊布与TPU膜进行贴合，加压收卷。
7.根据权利要求6所述的改性TPU薄膜织物复合物的制备方法，其特征在于：镜面对压采用的两支镀铬钢辊的镀铬层厚度为0.01~0.015mm，位置中钢辊的直径为400mm，位置后钢辊的直径为500mm，两支钢辊的中高度为0.20~0.25mm；位置中钢辊的温度设定为20~25℃，位置后钢辊的温度设定为35~40℃，对压压力为10~15kgf/cm2。
8.根据权利要求6所述的改性TPU薄膜织物复合物的制备方法，其特征在于：所述加压收卷是在60-65A液体硅胶胶辊上加压收卷，加压压力为5~8kgf/cm2。
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