CN109206593A - 一种防水透气增加强度的tpu薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于合成材料技术领域，尤其为一种防水透气增加强度的TPU薄膜，所述TPU薄膜包括聚四並甲基甲基醚二醇、多元醇、聚乙二醇、二异氰酸酯、几丁质纤维、扩链剂、十二叔胺醇、环氧氯烷、环氧酸、卤代烷。制备步骤如下：第一步：在搅拌状态下向反应容器中加入聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、十二叔胺醇和多元醇；第二步：将反应容器降温；第三步：预聚合完成后，再加入扩链剂，进行TPU合成反应；第四步：将反应容器升温，然后加入环氧氯烷、环氧酸和卤代烷并保温；第五步：在真空条件下加入溶剂，升温进行季铵化反应，得到所述防水透气增加强度的TPU薄膜。本发明TPU薄膜具有透气防水性能良好；且具有拉伸强度大、柔韧性高、材料硬度好的特点。

Description

一种防水透气增加强度的TPU薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于合成材料技术领域，具体涉及一种防水透气增加强度的TPU薄膜及其制备方法。
背景技术
防水透湿材料被广泛应用于军事、体育、医学等领域，如作战服、登山服、外科医生工作服、无尘室工作服等。而防水透湿性(又称防水透气)是指材料不允许水滴等液体渗透，但可使人体散发的水蒸汽自由透过。
热塑性聚氨酯(TPU)不仅具有交联性聚氨酯的高强度、高耐磨等橡胶特性，而且具备线性高分子材料的热塑性能，从而使其应用得以扩展到塑料领域。由于薄膜应用的范围不同，要求的特性会有很大的差别，目前还缺少一种容易量产、防水透气效果好以及强度高的薄膜。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种防水透气增加强度的TPU薄膜及其制备方法，具有防水透气效果好以及强度高等特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防水透气增加强度的TPU薄膜，所述TPU薄膜由以下重量份组成：
聚四並甲基甲基醚二醇：30-50
多元醇：20-30
聚乙二醇：25-60
二异氰酸酯：30-50
几丁质纤维：5-10
扩链剂：10-20
十二叔胺醇：60-80
环氧氯烷：20-40
环氧酸：20-30
卤代烷：10-20
优选的，所述多元醇为聚醚多元醇或聚酯多元醇，所述聚醚多元醇优选为聚氧化丙烯二醇和聚四氢呋喃二醇。
优选的，所述环氧氯烷为环氧氯丙烷和环氧庚氯烷两种的混合物。
优选的，所述环氧酸为环氧丙酸、2，3-环氧戊酸和2，3-环氧丁酸中的任意一种或两种的混合物。
优选的，所述聚乙二醇的数均分子量为3000-4000。
优选的，所述几丁质纤维由干虾皮制取。
优选的，所述扩链剂为1，4-丁二醇、乙二醇、1，3-丙二醇、2，3-丁二醇、二乙二醇或己二醇中的任意一种或至少两种的混合物。
优选的，所述扩链剂为1，4-丁二醇或1，3-丙二醇和2，3-丁二醇的混合物。
优选的，所述原料还包括催化剂、增容剂、稳定剂、热稳定剂、抗水解剂或爽滑剂中的六种添加剂中任意一种或至少两种的混合物。
一种防水透气增加强度TPU薄膜的制备方法，包括如下步骤：
第一步：在搅拌状态下向反应容器中加入聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、十二叔胺醇和多元醇在真空状态下脱水；
第二步：将反应容器降温，并在保护性气氛下加入二异氰酸酯用高分子共混设备进行预聚合反应；
第三步：预聚合完成后，先加入几丁质纤维，再加入扩链剂以及任选地催化剂、增容剂、稳定剂、热稳定剂、抗水解剂或爽滑剂中的六种添加剂中任意一种或至少两种的混合物，进行TPU合成反应；
第四步：将反应容器升温，然后加入环氧氯烷、环氧酸和卤代烷并保温；
第五步：在真空条件下加入溶剂，升温进行季铵化反应，得到所述防水透气增加强度的TPU薄膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用多元醇和聚乙二醇(PEG)作为多元醇，与二异氰酸酯反应生成聚氨酯，在TPU薄膜中引入了亲水基，经过亲水团的亲水特性使水滴无法穿透而水汽能够自在透过，保证产品自身透气防水性能的稳定性与运用寿命的耐久性；以廉价且易得的干虾皮为原材料，制得的薄膜具有拉伸强度大、柔韧性高、材料硬度好的特点。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供以下技术方案：一种防水透气增加强度的TPU薄膜，所述TPU薄膜由以下重量份组成：
聚四並甲基甲基醚二醇：45
多元醇：28
聚乙二醇：55
二异氰酸酯：45
几丁质纤维：10
扩链剂：20
十二叔胺醇：80
环氧氯烷：40
环氧酸：30
卤代烷：20
具体的，所述多元醇为聚醚多元醇或聚酯多元醇，所述聚醚多元醇优选为聚氧化丙烯二醇和聚四氢呋喃二醇。
具体的，所述环氧氯烷为环氧氯丙烷和环氧庚氯烷两种的混合物。
具体的，所述环氧酸为环氧丙酸、2，3-环氧戊酸和2，3-环氧丁酸中的任意一种或两种的混合物。
具体的，所述聚乙二醇的数均分子量为3000-4000。
具体的，所述几丁质纤维由干虾皮制取，干虾皮易获取，价格低廉，几丁质纤维可以提升薄膜的强度，使得薄膜的拉伸时不易断裂。
具体的，所述扩链剂为1，4-丁二醇、乙二醇、1，3-丙二醇、2，3-丁二醇、二乙二醇或己二醇中的任意一种或至少两种的混合物。
具体的，所述扩链剂为1，4-丁二醇或1，3-丙二醇和2，3-丁二醇的混合物。
具体的，所述原料还包括催化剂、增容剂、稳定剂、热稳定剂、抗水解剂或爽滑剂中的六种添加剂中任意一种或至少两种的混合物。
一种防水透气增加强度TPU薄膜的制备方法，包括如下步骤：
第一步：在搅拌状态下向反应容器中加入聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、十二叔胺醇和多元醇在真空状态下脱水；
第二步：将反应容器降温，并在保护性气氛下加入二异氰酸酯用高分子共混设备进行预聚合反应；
第三步：预聚合完成后，先加入几丁质纤维，再加入扩链剂以及任选地催化剂、增容剂、稳定剂、热稳定剂、抗水解剂或爽滑剂中的六种添加剂中任意一种或至少两种的混合物，进行TPU合成反应；
第四步：将反应容器升温，然后加入环氧氯烷、环氧酸和卤代烷并保温；
第五步：在真空条件下加入溶剂，升温进行季铵化反应，得到所述防水透气增加强度的TPU薄膜。
实施例2
本发明提供以下技术方案：一种防水透气增加强度的TPU薄膜，所述TPU薄膜由以下重量份组成：
聚四並甲基甲基醚二醇：40
多元醇：25
聚乙二醇：35
二异氰酸酯：40
几丁质纤维：8
扩链剂：15
十二叔胺醇：70
环氧氯烷：25
环氧酸：25
卤代烷：15
具体的，所述多元醇为聚醚多元醇或聚酯多元醇，所述聚醚多元醇优选为聚氧化丙烯二醇和聚四氢呋喃二醇，选择多元醇和聚乙二醇(PEG)作为多元醇，与二异氰酸酯反应生成聚氨酯，在TPU薄膜中引入了亲水基，经过亲水团的亲水特性使水滴无法穿透而水汽能够自在透过，保证产品自身透气防水性能的稳定性与运用寿命的耐久性。
具体的，所述环氧氯烷为环氧氯丙烷和环氧庚氯烷两种的混合物。
具体的，所述环氧酸为环氧丙酸、2，3-环氧戊酸和2，3-环氧丁酸中的任意一种或两种的混合物。
具体的，所述聚乙二醇的数均分子量为3000-4000。
具体的，所述几丁质纤维由干虾皮制取。
具体的，所述扩链剂为1，4-丁二醇、乙二醇、1，3-丙二醇、2，3-丁二醇、二乙二醇或己二醇中的任意一种或至少两种的混合物。
具体的，所述扩链剂为1，4-丁二醇或1，3-丙二醇和2，3-丁二醇的混合物。
具体的，所述原料还包括催化剂、增容剂、稳定剂、热稳定剂、抗水解剂或爽滑剂中的六种添加剂中任意一种或至少两种的混合物。
一种防水透气增加强度TPU薄膜的制备方法，包括如下步骤：
第一步：在搅拌状态下向反应容器中加入聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、十二叔胺醇和多元醇在真空状态下脱水；
第二步：将反应容器降温，并在保护性气氛下加入二异氰酸酯用高分子共混设备进行预聚合反应；
第三步：预聚合完成后，先加入几丁质纤维，再加入扩链剂以及任选地催化剂、增容剂、稳定剂、热稳定剂、抗水解剂或爽滑剂中的六种添加剂中任意一种或至少两种的混合物，进行TPU合成反应；
第四步：将反应容器升温，然后加入环氧氯烷、环氧酸和卤代烷并保温；
第五步：在真空条件下加入溶剂，升温进行季铵化反应，得到所述防水透气增加强度的TPU薄膜。
实施例3
本发明提供以下技术方案：一种防水透气增加强度的TPU薄膜，所述TPU薄膜由以下重量份组成：
聚四並甲基甲基醚二醇：30
多元醇：20
聚乙二醇：25
二异氰酸酯：30
几丁质纤维：5
扩链剂：10
十二叔胺醇：60
环氧氯烷：20
环氧酸：20
卤代烷：10
具体的，所述多元醇为聚醚多元醇或聚酯多元醇，所述聚醚多元醇优选为聚氧化丙烯二醇和聚四氢呋喃二醇。
具体的，所述环氧氯烷为环氧氯丙烷和环氧庚氯烷两种的混合物。
具体的，所述环氧酸为环氧丙酸、2，3-环氧戊酸和2，3-环氧丁酸中的任意一种或两种的混合物。
具体的，所述聚乙二醇的数均分子量为3000-4000。
具体的，所述几丁质纤维由干虾皮制取。
具体的，所述扩链剂为1，4-丁二醇、乙二醇、1，3-丙二醇、2，3-丁二醇、二乙二醇或己二醇中的任意一种或至少两种的混合物。
具体的，所述扩链剂为1，4-丁二醇或1，3-丙二醇和2，3-丁二醇的混合物。
具体的，所述原料还包括催化剂、增容剂、稳定剂、热稳定剂、抗水解剂或爽滑剂中的六种添加剂中任意一种或至少两种的混合物。
一种防水透气增加强度TPU薄膜的制备方法，包括如下步骤：
第一步：在搅拌状态下向反应容器中加入聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、十二叔胺醇和多元醇在真空状态下脱水；
第二步：将反应容器降温，并在保护性气氛下加入二异氰酸酯用高分子共混设备进行预聚合反应；
第三步：预聚合完成后，先加入几丁质纤维，再加入扩链剂以及任选地催化剂、增容剂、稳定剂、热稳定剂、抗水解剂或爽滑剂中的六种添加剂中任意一种或至少两种的混合物，进行TPU合成反应；
第四步：将反应容器升温，然后加入环氧氯烷、环氧酸和卤代烷并保温；
第五步：在真空条件下加入溶剂，升温进行季铵化反应，得到所述防水透气增加强度的TPU薄膜。
十二叔胺醇为反应中的封端剂，其不仅能使聚合反应终止，使缩聚的两个端基变为一个，还能在聚合反应生成物的两端引入叔胺基，从而进行下一步季铵化反应，本发明中的叔胺醇过量，一方面可以使生产的TPU保持稳定，另一方面可以提供碱性环境，利于后续季铵化反应的进行。
环氧氯烷、环氧酸和卤代烷可以与叔胺基发生季铵化反应，生成双链季铵盐和单链季铵盐的混合物。双链季铵盐具有两条碳链，在低浓度下即具有强烈的杀菌性，可以杀灭多种微生物，包括各类细菌、病毒和真菌等。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防水透气增加强度的TPU薄膜，其特征在于：所述TPU薄膜由以下重量份组成：
聚四並甲基甲基醚二醇：30-50
多元醇：20-30
聚乙二醇：25-60
二异氰酸酯：30-50
几丁质纤维：5-10
扩链剂：10-20
十二叔胺醇：60-80
环氧氯烷：20-40
环氧酸：20-30
卤代烷：10-20。
2.根据权利要求1所述的一种防水透气增加强度的TPU薄膜，其特征在于：所述多元醇为聚醚多元醇或聚酯多元醇，所述聚醚多元醇优选为聚氧化丙烯二醇和聚四氢呋喃二醇。
3.根据权利要求1所述的一种防水透气增加强度的TPU薄膜，其特征在于：所述环氧氯烷为环氧氯丙烷和环氧庚氯烷两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种防水透气增加强度的TPU薄膜，其特征在于：所述环氧酸为环氧丙酸、2，3-环氧戊酸和2，3-环氧丁酸中的任意一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种防水透气增加强度的TPU薄膜，其特征在于：所述聚乙二醇的数均分子量为3000-4000。
6.根据权利要求1所述的一种防水透气增加强度的TPU薄膜，其特征在于：所述几丁质纤维由干虾皮制取。
7.根据权利要求6所述的一种防水透气增加强度的TPU薄膜，其特征在于：所述扩链剂为1，4-丁二醇、乙二醇、1，3-丙二醇、2，3-丁二醇、二乙二醇或己二醇中的任意一种或至少两种的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种防水透气增加强度的TPU薄膜，其特征在于：所述扩链剂为1，4-丁二醇或1，3-丙二醇和2，3-丁二醇的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种防水透气增加强度的TPU薄膜，其特征在于：所述原料还包括催化剂、增容剂、稳定剂、热稳定剂、抗水解剂或爽滑剂中的六种添加剂中任意一种或至少两种的混合物。
10.一种防水透气增加强度TPU薄膜的制备方法，采用如权利要求1～9任一项所述原料制备而成，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：在搅拌状态下向反应容器中加入聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、十二叔胺醇和多元醇在真空状态下脱水；
第二步：将反应容器降温，并在保护性气氛下加入二异氰酸酯用高分子共混设备进行预聚合反应；
第三步：预聚合完成后，先加入几丁质纤维，再加入扩链剂以及任选地催化剂、增容剂、稳定剂、热稳定剂、抗水解剂或爽滑剂中的六种添加剂中任意一种或至少两种的混合物，进行TPU合成反应；
第四步：将反应容器升温，然后加入环氧氯烷、环氧酸和卤代烷并保温；
第五步：在真空条件下加入溶剂，升温进行季铵化反应，得到所述防水透气增加强度的TPU薄膜。
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