CN111349333A - 一种用于冲浪风筝的tpu薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于冲浪风筝的TPU薄膜及其制备方法，按重量份计，所述用于冲浪风筝的TPU薄膜包括如下组分：热塑性聚氨酯70‑90重量份；聚甲基丙烯酸甲酯30‑50重量份；硅酮耐磨剂2‑5重量份；润滑剂1‑4重量份；碳纳米管1‑3重量份；偶联剂0.1‑1重量份；抗氧化剂0.1‑0.3重量份。本发明提供的TPU薄膜耐水性好、不易发黄，并且柔软性好，适用于冲浪风筝。

Description

一种用于冲浪风筝的TPU薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，涉及一种用于冲浪风筝的TPU薄膜及其制备方法。
背景技术
软质聚氨酯(PU)主要是具有热塑性的线性结构，它比PVC发泡材料有更好的稳定性、耐化学性、回弹性和力学性能，具有更小的压缩变型性。隔热、隔音、抗震、防毒性能良好。因此用作包装、隔音、过滤材料。硬质PU塑料质轻、隔音、绝热性能优越、耐化学药品，电性能好，易加工，吸水率低。它主要用于建筑、汽车、航空工业、保温隔热的结构材料。聚氨酯弹性体性能介于塑料和橡胶之间，耐油，耐磨，耐低温，耐老化，硬度高，有弹性。主要用于制鞋工业和医疗业。聚氨酯还可以制作粘合剂、涂料、合成革等。
冲浪风筝是一项借助充气风筝，脚踩冲浪板的一种集聚刺激、惊险的水上运动，所谓的风筝滑浪，其原理相当简单，就是将充气风筝用两条或四条强韧的绳子连接到手持横杆上，借着操作横杆来控制风筝之上升、下降及转向，并结合脚下踩着的各式滑板，就可在海面、湖面、沙滩、雪地上滑行或甚至将人带离水面作各种花式动作(如果结合滑轮车就可在草地或干涸湖面滑行)。风筝冲浪是风筝运动中驱动行驶的工具，风筝冲浪所使用的风筝大都采取立体设计，目的是能够吸收更多的风向，而风筝的种类亦有非常多的选择，但大致上可分为「充气式」和「支架式」。充气式的风筝材质是使用塑料制造，所以在使用及收藏上非常方便，而它最大的优点便是当风筝掉到水中时，还可以再升上空中继续飞行，初学者适合选择这类型的风筝。而「支架式」的风筝则与一般的技术风筝差不多，适合对于风筝控制非常熟练的好手，因为这种风筝只要掉到水中，要再飞起来就很困难。
CN108025811A公开了一种顶篷，特别是用于滑翔伞、降落伞、柔性风筝或冲浪风筝该顶篷由上帆和下帆以及形成轮廓的轮廓肋组成，其特征在于，在顶篷中形成具有不同的打开时间和排空时间的至少两个独立的压力区。CN204619343U公开了一种冲浪风筝运动护具，包括护身衣装置，所述护身衣装置由防撞击外层和漂浮内层组成，所述防撞击外层内设有护颈套、护肩垫、护胸板和护脊板，护颈套、护肩垫、护胸板和护脊板通过粘胶分别连接在防撞击外层内部，所述防撞击外层正面设有可拆卸口袋，可拆卸口袋通过加强拉链连接在防撞击外层上，可拆卸口袋内设有语音通话机，所述护身衣装置设有求救哨，本技术方案所述护身衣装置通过设有的防撞击外层和漂浮内层分别采用ABS塑料材料、浮力材料制成。上述专利申请虽然均涉及了冲浪风筝，但是并没有针对冲浪风筝所使用的材料进行探究。
因此，需要开发一种可用于冲浪风筝的材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于冲浪风筝的TPU薄膜及其制备方法。本发明提供的TPU薄膜耐水性好、不易发黄，并且柔软性好，适用于冲浪风筝。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于冲浪风筝的TPU薄膜，其特征在于，按重量份计，所述用于冲浪风筝的TPU薄膜包括如下组分：
Figure BDA0002459336050000021
Figure BDA0002459336050000031
本发明在用于冲浪风筝的TPU薄膜中添加了聚甲基丙烯酸甲酯，可以使最后制备得到的薄膜表面摩擦系数低，进而减少使用过程中的风阻；同时，本发明添加了一定的聚四氟乙烯纤维，一方面，与碳纳米管配合增加薄膜的耐磨性，另一方面，可以增加薄膜的耐水性；而碳纳米管在增加薄膜的耐磨性的同时，具有防静电的作用，避免了材料带静电影响其使用。
在本发明中，所述TPU颗粒70-90份，例如75份、80份、85份等。
在本发明中，所述聚甲基丙烯酸甲酯20-40份，例如25份、30份、35份等。
在本发明中，所述聚四氟乙烯纤维5-10份，例如6份、7份、8份、9份等。
在本发明中，所述润滑剂1-4份，例如2份、3份等。
在本发明中，所述碳纳米管1-3份，例如1份、2份、3份等。
在本发明中，所述偶联剂0.1-1份，例如0.2份、0.5份、0.8份等。
在本发明中，所述抗氧化剂0.1-0.3份，例如0.1份、0.2份、0.3份等。
优选地，所述TPU颗粒选自聚醚型热塑性聚氨酯和/或聚酯型热塑性聚氨酯。
本发明优选聚醚性热塑性聚氨酯，相比较聚酯TPU而言耐水解，在使用一定时间后其内部物质不会溶解于水、不易发黄、较聚酯型柔软、适用于水上产品
优选的，所述润滑剂选自硬脂酸。
优选的，所述偶联剂选自KH550和/或KH560。
优选的，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂264、抗氧剂TPP或抗氧剂TNP中的任意一种或至少两种的混合物。
第二方面，本发明提供了根据第一方面所述的用于冲浪风筝的TPU薄膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将碳纳米管、润滑剂、抗氧化剂和偶联剂混合，得到混合添加剂；
(2)将混合添加剂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯纤维和TPU颗粒混合，然后干燥，最后利用单螺杆挤出机挤出、流延、镜面对压、冷却、切边、加压收卷得到所述用于冲浪风筝的TPU薄膜。
优选地，步骤(1)所述混合时的搅拌速率为100-150r/min，例如110r/min、126r/min、131r/min、137r/min、142r/min、146r/min等。
优选地，步骤(2)所述的混合的搅拌速度为200-300r/min，例如204r/min、219r/min、233r/min、246r/min、258r/min、267r/min、289r/min等。
优选地，所述干燥的温度为85-100℃，例如88℃、90℃、92℃、95℃、98℃等，时间为4-6h，例如4.5h、5h、5.5h等。
优选地，所述单螺杆挤出机的喂料段温度为150-170℃，例如155℃、160℃、165℃等，混合段温度为160-180℃，例如165℃、170℃、175℃等，挤出段温度为190-200℃，例如192℃、195℃、198℃等，机头温度为180-190℃，例如182℃、185℃、188℃等。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明在用于冲浪风筝的TPU薄膜中添加了聚甲基丙烯酸甲酯，可以使最后制备得到的薄膜表面摩擦系数低，进而减少使用过程中的风阻；同时，本发明添加了一定的聚四氟乙烯纤维，一方面，与碳纳米管配合增加薄膜的耐磨性，另一方面，可以增加薄膜的耐水性；而碳纳米管在增加薄膜的耐磨性的同时，具有防静电的作用，避免了材料带静电影响其使用；
(2)本发明提供的TPU薄膜耐水性好、不易发黄，并且柔软性好，可用于冲浪风筝；其中，拉伸强度在25-26MPa以上，断裂伸长率在650％以上，浸水后拉伸强度几乎没有减小，静摩擦系数在0.049以下，耐黄变等级较高，为5级。
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。
下述实施例和对比例所涉及的材料及牌号信息如下：
样品 厂家 牌号
聚醚性聚氨酯 德国拜耳 DP 9386A
聚酯型聚氨酯 德国巴斯夫 1095A
聚甲基丙烯酸甲酯 德国德固赛 ZK6HC
聚四氟乙烯纤维 美国杜邦 100AF
硬脂酸 光迅贸易 -
碳纳米管 成都有机化学 TNIM3
抗氧化剂 德国巴斯夫 1010
实施例1
一种用于冲浪风筝的TPU薄膜，按重量份计，由如下组分组成：
Figure BDA0002459336050000051
Figure BDA0002459336050000061
制备方法如下：
(1)将碳纳米管、硬脂酸、抗氧剂1010和KH550在150r/min的搅拌速率下混合，得到混合添加剂；
(2)将混合添加剂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯纤维和TPU颗粒在200r/min的搅拌速率下混合，然后在100℃下干燥4h，最后利用单螺杆挤出机挤出、流延、镜面对压、冷却、切边、加压收卷得到用于冲浪风筝的TPU薄膜；
其中，单螺杆挤出机的喂料段温度为150℃，混合段温度为160℃，挤出段温度为190℃，机头温度为180℃。
实施例2
与实施例1的区别在于，在本实施例中，将聚醚性TPU颗粒替换为聚酯型聚氨酯。
实施例3
一种用于冲浪风筝的TPU薄膜，按重量份计，由如下组分组成：
Figure BDA0002459336050000062
Figure BDA0002459336050000071
制备方法如下：
(1)将碳纳米管、硬脂酸、抗氧剂1010和KH550在150r/min的搅拌速率下混合，得到混合添加剂；
(2)将混合添加剂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯纤维和TPU颗粒在200r/min的搅拌速率下混合，然后在100℃下干燥4h，最后利用单螺杆挤出机挤出、流延、镜面对压、冷却、切边、加压收卷得到用于冲浪风筝的TPU薄膜。
其中，单螺杆挤出机的喂料段温度为170℃，混合段温度为180℃，挤出段温度为200℃，机头温度为190℃。
实施例4
一种用于冲浪风筝的TPU薄膜，按重量份计，由如下组分组成：
Figure BDA0002459336050000072
制备方法如下：
(1)将碳纳米管、硬脂酸、抗氧剂1010和KH550在100r/min的搅拌速率下混合，得到混合添加剂；
(2)将混合添加剂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯纤维和TPU颗粒在300r/min的搅拌速率下混合，然后在85℃下干燥6h，最后利用单螺杆挤出机挤出、流延、镜面对压、冷却、切边、加压收卷得到用于冲浪风筝的TPU薄膜。
其中，单螺杆挤出机的喂料段温度为160℃，混合段温度为170℃，挤出段温度为195℃，机头温度为185℃。
对比例1-2
与实施例1的区别仅在于，本实施例中的TPU的含量为60重量份(对比例1)、100重量份(对比例2)。
对比例3-4
与实施例1的区别仅在于，本实施例中的聚甲基丙烯酸甲酯的含量为15重量份(对比例3)、45重量份(对比例4)。
对比例5-6
与实施例1的区别仅在于，本实施例中的碳纳米管的含量为0.1重量份(对比例5)、6重量份(对比例6)。
对比例7-8
与实施例1的区别仅在于，本实施例中的聚四氟乙烯纤维的含量为2重量份(对比例7)、13重量份(对比例8)。
对比例9
与实施例3的区别仅在于，本实施例中不添加聚四氟乙烯纤维，碳纳米管的用量为11份。
对比例10
与实施例3的区别仅在于，本实施例中不添加碳纳米管，聚四氟乙烯纤维的用量为11份。
性能测试
对实施例1-4和对比例1-10提供的用于冲浪风筝的TPU薄膜进行性能测试，方法如下：
(1)力学性能：依据GB/T 528-2009测试标准进行测试；
(2)耐水性：将材料浸泡于水中8h，然后取出擦干，测试其拉伸强度；
(3)硬度(HD)：依据GB/T 531.2-2009测试标准进行测试；
(4)静摩擦系数：按照GB10006进行测试，试验速度为100mm/min,滑块质量为20g；
(5)耐黄变性：按照HG/T3689-2001(Method A,96H)的测试方法进行；
测试结果见表1：
表1
Figure BDA0002459336050000091
Figure BDA0002459336050000101
由实施例和性能测试可知，本发明提供的TPU薄膜具有弹性模量高、柔韧性好、耐磨性能高的优点，同时具有良好的透气性；其中，拉伸强度在25-26MPa以上，断裂伸长率在650％以上，浸水后拉伸强度几乎没有减小，静摩擦系数在0.049以下，耐黄变等级较高，为5级。
由实施例1和实施例2的对比可知，在制备薄膜时，采用聚醚性聚氨酯具有更好的耐水解性以及柔软性更高。由实施例1和对比例1-8的对比可知，各组分的添加量需要在本发明的限定范围内，才能取得本发明的有益效果。由实施例1和对比例9-10的对比可知，在本发明中，硅酮耐磨剂和碳纳米管的配合使用，二者缺一不可。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的用于冲浪风筝的TPU薄膜及其制备方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。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 (10)

1.一种用于冲浪风筝的TPU薄膜，其特征在于，按重量份计，所述用于冲浪风筝的TPU薄膜包括如下组分：
Figure FDA0002459336040000011
2.根据权利要求1所述的用于冲浪风筝的TPU薄膜，其特征在于，所述TPU颗粒选自聚醚型热塑性聚氨酯和/或聚酯型热塑性聚氨酯。
3.根据权利要求2所述的用于冲浪风筝的TPU薄膜，其特征在于，所述TPU颗粒选自聚醚型热塑性聚氨酯。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的用于冲浪风筝的TPU薄膜，其特征在于，所述润滑剂选自硬脂酸。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的用于冲浪风筝的TPU薄膜，其特征在于，所述偶联剂选自KH550和/或KH560。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的用于冲浪风筝的TPU薄膜，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂264、抗氧剂TPP或抗氧剂TNP中的任意一种或至少两种的混合物。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的用于冲浪风筝的TPU薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将碳纳米管、润滑剂、抗氧化剂和偶联剂混合，得到混合添加剂；
(2)将混合添加剂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯纤维和TPU颗粒混合，然后干燥，最后利用单螺杆挤出机挤出、流延、镜面对压、冷却、切边、加压收卷得到所述用于冲浪风筝的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)所述混合时的搅拌速率为100-150r/min。
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)所述混合的搅拌速度为200-300r/min；
优选地，所述干燥的温度为85-100℃，时间为4-6h。
10.根据权利要求7-9中的任一项所述的制备方法，其特征在于，所述单螺杆挤出机的喂料段温度为150-170℃，混合段温度为160-180℃，挤出段温度为190-200℃，机头温度为180-190℃。
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