CN109762503A - 用于热封胶带的tpu粘接层、包括该tpu粘接层的三层热封胶带及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于热封胶带的TPU粘接层、包括该TPU粘接层的三层热封胶带及其制备方法和应用，所述防水透湿的三层热封胶带包括基布、覆盖在基布上的防水膜层和覆盖在防水膜层上的TPU粘接层，基布为网布、四面弹布、雪纺布或牛津布，防水膜层为聚氨酯薄膜和聚四氟乙烯薄膜的一种或两种，TPU粘接层包括以下重量份的原料：亲水性TPU颗粒70‑95份、改性聚酯0‑15份、抗氧剂0.1‑1份、紫外线吸收剂0.1‑1份、无机硅化合物1‑10份和偶联剂0.5‑3份。其具有优秀的透湿性、粘接性、防水性、耐水洗性，可广泛地应用于冲锋衣、滑雪衣、防寒服、登山服、潜水服、运动服等防水产品中。

Description

用于热封胶带的TPU粘接层、包括该TPU粘接层的三层热封胶 带及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于高分子胶粘剂领域，具体涉及用于热封胶带的TPU粘接层、包括该TPU粘接层的防水透湿的三层热封胶带及其制备方法和应用。

背景技术

随着生活水平的日益提高，人们对纺织服装的功能性的要求越来越高，其中防水透湿功能作为户外运动服装的一项重要功能被越来越多的厂商及厂家关注与研究，如专利CN108454181A、CN106087454A、CN104742480A等均公开了一些制备防水透湿面料的方法，但普遍存在透湿性和防水性不兼备的问题。

热封胶带是利用压胶机或者热压机加热，粘贴在面料的车缝位处，达到较好密封效果的一种防水胶带，被广泛地应用于冲锋衣、滑雪衣、帐篷、防寒服、登山服、雨衣、潜水服等防水系列产品及其他的体育运动服。但是，由于受技术和材料的影响，现有普通的热封胶带大部分是由致密的胶膜和基布贴合而成，不透气，不吸湿，与面料粘接后，降低了服装面料本身的透湿性，若要胶带产生透气效果只有减少面层厚度，形成微孔，但这样一来就导致了热封胶带的防水、粘接性能下降。

因此，有必要研究一种既能有效防水，又能保持优良透湿性、粘接性的可用于户外运动服装的防水透湿的三层热封胶带。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种用于热封胶带的TPU粘接层，具有优秀的透湿性。本发明还提供一种防水透湿的三层热封胶带，手感柔软，具有优秀的透湿性、良好的防水性、粘接性及耐水洗性，使三层热封胶带更适用于户外运动服装。

本发明的另一个目的是提供所述防水透湿的三层热封胶带的制备方法，该方法工艺简单、易于操作，所需设备简单，易于实现工业化。

本发明还提供了所述防水透湿的三层热封胶带在户外运动服装中的应用，特别适用于冲锋衣、滑雪衣、帐篷、防寒服、登山服、雨衣、潜水服等防水系列产品及其他的体育运动服。

本发明采用的技术方案是：一种用于热封胶带的TPU粘接层，包括以下重量份的原料：

优选的，亲水性TPU颗粒选自聚乙二醇与已二酸(AA)系聚酯二醇共聚的聚酯型TPU颗粒、聚乙二醇与聚碳酸酯系聚酯二醇共聚的聚酯型TPU颗粒、聚乙二醇与苯酐(PA)系聚酯二醇共聚的聚酯型TPU颗粒和聚乙二醇与聚四氢呋喃二醇共聚的聚醚型TPU颗粒中的一种或几种。

具体的，亲水性TPU颗粒是由以下重量百分比的原料通过双螺杆挤出机制备得到：10-25％的聚乙二醇、30-79％多元醇、10-30％异氰酸酯和1-15％小分子二醇。

优选的，多元醇选自聚四氢呋喃二醇PTMG、已二酸(AA)系聚酯二醇(如聚已二酸丁二醇酯、聚已二酸乙二醇酯、聚已二酸丙二醇酯、聚已二酸丁二醇-丙二醇酯、聚已二酸丁二醇-辛戊二醇酯等)、苯酐(PA)系聚酯二醇和聚碳酸酯二醇中的一种或几种。

优选的，异氰酸酯选自1,3-苯二异氰酸酯、1,4-苯二异氰酸酯、甲苯基-2,4-二异氰酸酯、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,4-二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1,4-环亚己基二异氰酸酯、1,3-二(异氰酸酯甲基)环己烷、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。

优选的，小分子二醇选自乙二醇、三乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、甲基-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇和已二醇中的一种或几种。

由于聚乙二醇是一种亲水性高分子材料，可以通过调节聚乙二醇的用量来为聚氨酯提供适当的透湿性，但添加量不能过多；如果聚乙二醇的用量过多，由其所制备的聚氨酯虽然透湿性高，但因亲水基团过多，其耐水解稳定性变差、聚氨酯的本身强度、粘接性等物理性能下降；因此，当聚乙二醇与其它高分子二醇材料聚合成聚氨酯时，该聚氨酯具有透湿性，同时又可以防止水滴通过，有较好的物理性能。优选的，聚乙二醇的重量百分比在10-25％之间。

优选的，根据目标产品的强度、粘接、加工等物性，亲水性TPU颗粒的熔体质量流动速率在35-50g/10分钟(170℃，2.16Kg)，熔体粘度为8000-20000mPa.s。更优选的，亲水性TPU颗粒的熔体质量流动速率在40-45g/10分钟(170℃，2.16Kg)，熔体粘度为11000-15000mPa.s。

优选的，改性聚酯选自熔点在100-130℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇-丁二醇酯、聚间苯二甲酸丙二醇-乙二醇酯、改性共聚酯(COPES)中的一种或两种。

在用于热封胶带的TPU粘接层中引入改性聚酯、含聚乙二醇的亲水性TPU颗粒等亲水链段，使聚氨酯热封胶带能够以分子结构中的亲水链段作为桥梁，将水分子按“吸附－扩散－解吸”方式由高湿度侧传递到低湿度侧来达到透湿性，同时结合具有高透湿性的聚氨酯薄膜或聚四氟乙烯薄膜，获得手感柔软，具有优秀的透湿性、良好的防水性、粘接性及耐水洗性的热封胶带。

优选的，抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种，如：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯抗氧剂1010、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯抗氧剂1076、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯抗氧剂168、亚磷酸三苯酯抗氧剂TPP、复合型抗氧剂B215等。

优选的，紫外线吸收剂选自选自二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂和受阻胺类紫外线吸收剂中的一种或几种，如：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮紫外线吸收剂UV-9、2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑紫外线吸收剂UV-P、2-[2-羟基-3,5-二(1,1-二甲基丙基苯基)]-2H-苯并三唑紫外线吸收剂UV-328、2-(2'-羟基-5'-特辛基苯基)苯并三唑紫外线吸收剂UV-5411、聚丁二酸(4-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯受阻胺吸收剂UV-622、复合型UV-B2500吸收剂等。

优选的，无机硅化合物为纳米级二氧化硅。

在粘接层的聚氨酯树脂中添加相溶性好的纳米二氧化硅，能够改善TPU颗粒在耐热性能及本身强度、加工性能上的不足，大大提高了粘接层的耐热性及加工性能，同时又能在聚氨酯膜中形成“微孔”(纳米二氧化硅与热塑性TPU分子间由于不完全连接形成微孔)来进一步提高材料的透湿性能，而且纳米二氧化硅的加入，还降低了聚氨酯粘接层的成本，成为高性价比的一种优质原料。

优选的，偶联剂为硅烷偶联剂和/或硅烷偶联剂的齐聚物，选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、羟基硅烷齐聚物和氟烃基硅烷齐聚物中的一种或几种。

在粘接层的聚氨酯树脂中添加硅烷偶联剂，进一步提升了无机化合物纳米二氧化硅材料与聚氨酯的相溶性，形成稳定的有机-无机相溶体系，同时硅烷又能够在树脂中与被粘接底材之间形成化学或物理的键合，形成分子桥，提高附着力。

一种防水透湿的三层热封胶带，包括基布、覆盖在基布上的防水膜层和覆盖在防水膜层上的TPU粘接层。

优选的，所述TPU粘接层的厚度不少于0.05毫米；更优选的，所述TPU粘接层的厚度为0.10-0.15毫米。

三层热封胶带的粘接层不宜太厚或太薄，粘接层越薄，有利于提高聚氨酯的透湿性，柔软性，但胶膜对被粘接面料的车缝位的密封性变差，粘接强度下降，导致三层热封胶带的防水静水压变差；而涂层变厚，聚氨酯的防水静水压、粘接性能虽然变好，但其透湿性变差，且被粘物变得厚实，笨重，不美观。当所述TPU粘接层的厚度为0.10-0.15毫米时，既能保证三层热封胶带的防水性，又能保持其透湿性。

优选的，基布选自网布、四面弹布、雪纺布或牛津布。

优选的，基布由尼龙、涤纶和锦纶中的一种或几种材料做成。

更优选的，基布为尼龙网布或涤纶网布。

优选的，防水膜层是微孔或无孔的薄膜，选自聚氨酯薄膜和聚四氟乙烯薄膜的一种或两种。更优选的，防水膜层选自聚四氟乙烯薄膜。

防水膜层采用具有高透湿性能的聚氨酯薄膜或聚四氟乙烯薄膜作防水层，使其具有优秀的亲水性。

所述的防水透湿的三层热封胶带的制备方法，包括以下步骤：

1)将基布和防水膜层连接，得到布类基材；

2)将亲水性TPU颗粒、改性聚酯和偶联剂混合，然后加入抗氧剂、紫外线吸收剂和无机硅化合物，得到TPU粘接层混合料；

3)将步骤2)得到的TPU粘接层混合料涂布于步骤1)的布类基材的防水膜层上，得到防水透湿的三层热封胶带。

优选的，步骤1)中，将基布和防水膜层通过点贴或层压的方式加工成一个整体，得到布类基材。

优选的，步骤2)中，将亲水性TPU颗粒、改性聚酯和偶联剂添加在高速分散机中分散10-20分钟，使树脂粒子表面粘附偶联剂，再加入抗氧剂、紫外线吸收剂和无机硅化合物，得到TPU粘接层混合料。

优选的，步骤3)中，将步骤2)得到的TPU粘接层混合料加入到挤出涂布机中，在120-160℃的温度条件下熔融、挤出、涂布于步骤1)的布类基材的防水膜层上，得到防水透湿的三层热封胶带。

更优选的，所述挤出涂布机为单螺杆流延机。

更优选的，单螺杆流延机的温度设置如下：料筒温度为140-160℃；滤网温度为140-150℃；模头温度为135-155℃，转速设定为150-200rpm。

更优选的，所述TPU粘接层的厚度不少于0.05毫米；更优选的，所述TPU粘接层的厚度为0.10-0.15毫米。

所述防水透湿的三层热封胶带在户外运动服装中的应用，特别适用于冲锋衣、滑雪衣、帐篷、防寒服、登山服、雨衣、潜水服等防水系列产品及其他的体育运动服。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1.本发明通过在热封胶带的粘接基体树脂中引入改性聚酯、含聚乙二醇的亲水性TPU颗粒等亲水链段，使聚氨酯热封胶带能够以分子结构中的亲水链段作为桥梁，将水分子按“吸附－扩散－解吸”方式由高湿度侧传递到低湿度侧来达到透湿性；同时在贴合防水膜时采用具有高透湿性能的聚氨酯薄膜或聚四氟乙烯薄膜作防水层，使其具有优秀的亲水性。

2.通过本发明得到的防水透湿的三层热封胶带，手感柔软，具有优秀的透湿性、良好的防水性、粘接性及耐水洗性。适用于户外运动服装，可广泛地应用于冲锋衣、滑雪衣、防寒服、登山服、潜水服、运动服等防水系列产品及其他的体育运动服。

3.本发明的防水透湿的三层热封胶带的制备方法工艺简单、易于操作，所需设备简单，易于实现工业化。

附图说明

图1为实施例1-4的防水透湿的三层热封胶带的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

一种防水透湿的三层热封胶带，包括基布、覆盖在基布上的防水膜层和覆盖在防水膜层上的TPU粘接层。

其中，基布为20D尼龙网布；防水膜层是聚四氟乙烯薄膜；TPU粘接层的原料重量份数如表1所示。

所述的防水透湿的三层热封胶带的制备方法，包括以下步骤：

1)将基布和防水膜层进行热复合，得到布类基材；

2)TPU粘接层混合料的制备：将亲水性TPU颗粒、改性聚酯和偶联剂添加在高速分散机中分散10-20分钟，使树脂粒子表面粘附偶联剂，再加入抗氧剂、紫外线吸收剂和无机硅化合物，得到TPU粘接层混合料；

3)将步骤2)得到的TPU粘接层混合料经单螺杆流延机挤出、流延成0.10mm厚的涂层涂布于步骤1)的布类基材的防水膜层上，得到防水透湿的三层热封胶带，并裁切成20mm宽。单螺杆流延机的温度设置如下：料筒温度为160℃；滤网温度为150℃；模头温度为140℃，转速设定为200rpm。

实施例2

一种防水透湿的三层热封胶带，包括基布、覆盖在基布上的防水膜层和覆盖在防水膜层上的TPU粘接层。

其中，基布为20D尼龙四面弹网布；防水膜层是聚四氟乙烯薄膜；TPU粘接层的原料重量份数如表1所示。

所述的防水透湿的三层热封胶带的制备方法，包括以下步骤：

1)将基布和防水膜层进行热复合，得到布类基材；

2)TPU粘接层混合料的制备：将亲水性TPU颗粒、改性聚酯和偶联剂添加在高速分散机中分散10-20分钟，使树脂粒子表面粘附偶联剂，再加入抗氧剂、紫外线吸收剂和无机硅化合物，得到TPU粘接层混合料；

3)将步骤2)得到的TPU粘接层混合料经单螺杆流延机挤出、流延成0.10mm厚的涂层涂布于步骤1)的布类基材的防水膜层上，得到防水透湿的三层热封胶带，并裁切成20mm宽。单螺杆流延机的温度设置如下：料筒温度为155℃；滤网温度为150℃；模头温度为150℃，转速设定为200rpm。

实施例3

一种防水透湿的三层热封胶带，包括基布、覆盖在基布上的防水膜层和覆盖在防水膜层上的TPU粘接层。

其中，基布为30D涤纶四面弹布；防水膜层是聚氨酯薄膜；TPU粘接层的原料重量份数如表1所示。

所述的防水透湿的三层热封胶带的制备方法，包括以下步骤：

1)将基布和防水膜层进行热复合，得到布类基材；

2)TPU粘接层混合料的制备：将亲水性TPU颗粒、改性聚酯和偶联剂添加在高速分散机中分散10-20分钟，使树脂粒子表面粘附偶联剂，再加入抗氧剂、紫外线吸收剂和无机硅化合物，得到TPU粘接层混合料；

3)将步骤2)得到的TPU粘接层混合料经单螺杆流延机挤出、流延成0.15mm厚的涂层涂布于步骤1)的布类基材的防水膜层上，得到防水透湿的三层热封胶带，并裁切成20mm宽。单螺杆流延机的温度设置如下：料筒温度为150℃；滤网温度为150℃；模头温度为135℃，转速设定为200rpm。

实施例4

一种防水透湿的三层热封胶带，包括基布、覆盖在基布上的防水膜层和覆盖在防水膜层上的TPU粘接层。

其中，基布为20D涤纶雪纺布；防水膜层是聚四氟乙烯薄膜；TPU粘接层的原料重量份数如表1所示。

所述的防水透湿的三层热封胶带的制备方法，包括以下步骤：

1)将基布和防水膜层进行热复合，得到布类基材；

2)TPU粘接层混合料的制备：将亲水性TPU颗粒、改性聚酯和偶联剂添加在高速分散机中分散10-20分钟，使树脂粒子表面粘附偶联剂，再加入抗氧剂、紫外线吸收剂和无机硅化合物，得到TPU粘接层混合料；

3)将步骤2)得到的TPU粘接层混合料经单螺杆流延机挤出、流延成0.1mm厚的涂层涂布于步骤1)的布类基材的防水膜层上，得到防水透湿的三层热封胶带，并裁切成20mm宽。单螺杆流延机的温度设置如下：料筒温度为145℃；滤网温度为140℃；模头温度为140℃，转速设定为150rpm。

实施例1-4制备的防水透湿的三层热封胶带的结构示意图如图1所示，包括基布、覆盖在基布上的防水膜层和覆盖在防水膜层上的TPU粘接层。

对比例1

一种三层热封胶带，包括基布、覆盖在基布上的防水膜层和覆盖在防水膜层上的TPU粘接层。

其中，基布为20D尼龙网布；防水膜层是聚四氟乙烯薄膜；TPU粘接层的原料重量份数如表1所示。

所述的防水透湿的三层热封胶带的制备方法，包括以下步骤：

1)将基布和防水膜层进行热复合，得到布类基材；

2)TPU粘接层混合料的制备：将亲水性TPU颗粒和偶联剂添加在高速分散机中分散10-20分钟，使树脂粒子表面粘附偶联剂，再加入抗氧剂、紫外线吸收剂和无机硅化合物，得到TPU粘接层混合料；

3)将步骤2)得到的TPU粘接层混合料经单螺杆流延机挤出、流延成0.10mm厚的涂层涂布于步骤1)的布类基材的防水膜层上，得到三层热封胶带，并裁切成20mm宽。单螺杆流延机的温度设置如下：料筒温度为160℃；滤网温度为150℃；模头温度为140℃，转速设定为200rpm。

表1实施例1-4和对比例1的TPU粘接层的原料重量份数

聚乙二醇与已二酸系(AA)聚酯二醇共聚的聚酯型TPU颗粒是由以下重量百分比的原料通过双螺杆挤出机制备得到：20％的聚乙二醇3000、30％聚已二酸丁二醇酯1500、10％聚已二酸乙二醇酯1500、30％4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI和10％已二醇。

聚乙二醇与聚碳酸酯系聚酯二醇共聚的聚酯型TPU颗粒是由以下重量百分比的原料通过双螺杆挤出机制备得到：10％的聚乙二醇2000、64％聚碳酸酯二醇2000、5％甲苯基-2,4-二异氰酸酯TDI、16％4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI和5％1,4-丁二醇。

聚乙二醇与聚四氢呋喃二醇共聚的聚醚型TPU颗粒是由以下重量百分比的原料通过双螺杆挤出机制备得到：15％的聚乙二醇2000、69％聚四氢呋喃二醇PTMG、14％异佛尔酮二异氰酸酯和2％1,4-丁二醇。

对实施例1-4和对比例1制备的热封胶带以及市售(美国ST-325)的热封胶带进行性能测定，测试方法如下：

1)透湿性测试：按照GB/T 12704-2009标准的B法测试

2)静水压测试：按测试剥离强度的方法制备测试样，依照ISO 811标准测试

3)水洗性测试：按照ISO 6330标准测试，40℃洗衣机中水洗10次，每次60分钟。

4)剥离强度：将热封胶带用热压机在530℃、0.6mPa风量、0.2mPa压力、3.5米/分钟的速度下压在面料的接缝处，冷却30分钟后，检测其剥离强度，结果如下表2所示。

表2热封胶带的性能

从表2可以看出，在用于热封胶带的TPU粘接层中引入改性聚酯、含聚乙二醇的亲水性TPU颗粒等亲水链段，使聚氨酯热封胶带能够以分子结构中的亲水链段作为桥梁，将水分子按“吸附－扩散－解吸”方式由高湿度侧传递到低湿度侧来改善透湿性，同时结合具有高透湿性的聚氨酯薄膜或聚四氟乙烯薄膜，获得手感柔软，具有优秀的透湿性、良好的防水性、粘接性及耐水洗性的热封胶带。

由本发明制备的防水透湿的三层热封胶带具有优秀的透湿性、良好的粘接性、防水性、耐水洗性，且对面料热封粘接后，没有降低面料太大的透湿性，优于市售产品，可以广泛地应用于冲锋衣、滑雪衣、防寒服、登山服、潜水服、运动服等防水产品中。

Claims (10)

1.用于热封胶带的TPU粘接层，其特征在于，包括以下重量份的原料：

2.根据权利要求1所述的TPU粘接层，其特征在于，亲水性TPU颗粒选自聚乙二醇与已二酸系聚酯二醇共聚的聚酯型TPU颗粒、聚乙二醇与聚碳酸酯系聚酯二醇共聚的聚酯型TPU颗粒、聚乙二醇与苯酐系聚酯二醇共聚的聚酯型TPU颗粒和聚乙二醇与聚四氢呋喃二醇共聚的聚醚型TPU颗粒中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的TPU粘接层，其特征在于，改性聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇-丁二醇酯、聚间苯二甲酸丙二醇-乙二醇酯和改性共聚酯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的TPU粘接层，其特征在于，抗氧剂选自选自受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种；紫外线吸收剂选自选自二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂和受阻胺类紫外线吸收剂中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的TPU粘接层，其特征在于，无机硅化合物为纳米级二氧化硅；偶联剂为硅烷偶联剂和/或硅烷偶联剂的齐聚物，选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、羟基硅烷齐聚物和氟烃基硅烷齐聚物中的一种或几种。

6.一种防水透湿的三层热封胶带，其特征在于，包括基布、覆盖在基布上的防水膜层和覆盖在防水膜层上的权利要求1-5中任一项所述的TPU粘接层。

7.根据权利要求6所述的三层热封胶带，其特征在于，基布选自网布、四面弹布、雪纺布或牛津布。

8.根据权利要求6所述的三层热封胶带，其特征在于，防水膜层是微孔或无孔的薄膜，选自聚氨酯薄膜和聚四氟乙烯薄膜的一种或两种。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的三层热封胶带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将基布和防水膜层连接，得到布类基材；

2)将亲水性TPU颗粒、改性聚酯和偶联剂混合，然后加入抗氧剂、紫外线吸收剂和无机硅化合物，得到TPU粘接层混合料；

3)将步骤2)得到的TPU粘接层混合料涂布于步骤1)的布类基材的防水膜层上，得到三层热封胶带。

10.根据权利要求6-8中任一项所述的三层热封胶带在户外运动服装中的应用。