CN111393829B - 一种快递包装用tpu薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种快递包装用TPU薄膜及其制备方法，按重量份计，所述快递包装用TPU薄膜包括如下组分：TPU树脂50‑70份；玻璃纤维增强TPU材料30‑50份；耐磨添加剂10‑15份；色母粒5‑8份；滑剂0.5‑5份；抗UV剂1‑5份。本发明提供的TPU薄膜具有柔韧性好，耐磨性能高的优点，同时本发明提供的薄膜具有良好的透气性，制成的产品长时间使用后也不会有气味。

Description

一种快递包装用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，涉及一种快递包装用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。
如今，随着物流业的发展，以及生活和工作的快节奏，人们把购物重点选在了网上，网购量的不断增长，其用于包装物件的包装袋需要量也随着增大，每天大量的包裹需要包装、运送，大大超出物流人员的工作量，于是，对于包裹捆扎，物流人员基本上是手脚并用，捆好后直接丢上物流车。普通塑料袋在此过程中，容易被磨破、被挤压破。
CN109850341A公开了一种快递用塑料包装袋，它包括有内层、防压中间层和防磨外层，所述内层由可降解塑料制成，所述防震中间层为气垫膜制成，所述防磨外层的原料成分由聚乙烯、聚酰亚胺、玻璃纤维、滑石粉和聚苯硫醚组成；该专利申请提供的快递用包装袋具有优异的防磨性能，但是制备方法复杂，成本较高。CN109018661公开了一种快递专用塑料包装袋，包括内层、气垫膜层、耐磨层，所述气垫膜层设置在耐磨层和内层之间，所述耐磨层和气垫膜层之间设有气柱，所述耐磨层的周边与气垫膜层的周边粘合，所述气柱设置有五组，所述气垫膜层的四个直角处分别设有一组气柱，所述气垫膜层中心处设有一组气柱，所述一组气柱包括3-4个气柱，所述气柱的直径为1-2cm，所述气柱的高度为2-3mm，所述每组气柱中相邻的两个气柱间隔1-2cm；该专利申请提供的塑料包装袋可以降低包裹内物品被压坏的概率，但是成本较高，可用于一些易碎物品的运输，实用性较低。CN104859928A公开了一种快递用塑料包装袋的制作方法，它包括有内层、由气垫膜制成的防压中间层和防磨外层，制作方法为现将防磨外层的防磨塑料膜做好，然后将可降解塑料内层套在防磨外层内，再在这二者之间加入气垫膜，将三者缝制好，即得；该专利申请制备方法略复杂，不适用。
因此，希望开发一种新的快递包装用薄膜以满足应用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快递包装用TPU薄膜及其制备方法。本发明提供的TPU薄膜具有柔韧性好，耐磨性能高的优点，同时本发明提供的薄膜具有良好的透气性，制成的产品长时间使用后也不会有气味。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种快递包装用TPU薄膜，按重量份计，所述快递包装用TPU薄膜包括如下组分：
Figure BDA0002459333920000021
Figure BDA0002459333920000031
本发明特异性的优选了玻璃纤维增强TPU材料，其具有良好的透气性，可以使制成的产品在长时间使用后，也不会有气味；同时，玻璃纤维增强TPU材料具有较高的弹性模量以及强度较高，因此，本发明选用玻璃纤维增强TPU材料可以赋予材料优异的韧性。在本发明中，通过玻璃纤维增强TPU材料和耐磨添加剂的配合，可以极大地提高材料的耐磨性，延长材料的使用寿命，并且其适用性广，二者缺一不可。本发明添加的色母粒可以满足市场对制品的颜色外观的不同需要。
在本发明中，所述TPU树脂50-70份，例如55份、60份、65份等。
在本发明中，所述玻璃纤维增强TPU材料30-50份，例如35份、40份、45份等。
在本发明中，所述耐磨添加剂10-15份，例如11份、13份、14份等。
在本发明中，所述色母粒5-8份，例如6份、7份等。
在本发明中，所述滑剂0.5-5份，例如1份、3份等。
在本发明中，所述抗UV剂1-5份，例如2份、3份、4份等。
在本发明中，所述玻璃纤维增强TPU材料的制备方法如下：
(1)将玻璃纤维与硅烷偶联剂混合，得到混合添加剂；
(2)将混合添加剂与TPU颗粒混合，然后利用螺杆挤出机熔融挤出，造粒，得到所述玻璃纤维增强TPU材料。
优选地，所述玻璃纤维、硅烷偶联剂和TPU颗粒的质量比为(5-10):(5-10):30。
在本发明中，选用的玻璃纤维增强TPU材料为玻璃纤维含量较高的增强TPU材料母粒，本发明的玻璃纤维增强TPU材料中玻璃纤维较高，进而可以确保最后得到的材料中玻璃纤维的含量适中。若玻璃纤维含量较高或硅烷偶联剂的添加量过小，则在玻璃纤维增强TPU材料中，玻璃纤维极有可能分散不均，进而导致最后的材料中玻璃纤维分散不均，容易团聚，而影响其透气性，柔韧性等；若玻璃纤维含量较低，则同样会影响最后的材料透气性和柔韧性等。若硅烷偶联剂的添加量过大，则有可能降低最后的材料的力学性能。
所述5-10可以是6、7、8、9等。
优选地，所述硅烷偶联剂选自KH550和/或KH560。
优选地，所述熔融挤出的温度为180-200℃，例如185℃、190℃、195℃等。
优选地，所述耐磨添加剂包括聚四氟乙烯纤维、二硫化钼、石墨或聚酰亚胺纤维中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选聚四氟乙烯纤维和/或聚酰亚胺纤维。
本发明选择聚四氟乙烯纤维和聚酰亚胺纤维与聚氨酯的相容性较好。
优选地，所述滑剂选自芥酸酰胺、油酸酰胺、C蜡或蒙旦蜡中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述色母粒选自酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、耐晒大红、大分子红、大分子黄、永固黄、永固紫或偶氮红中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述抗UV剂包括水杨酸酯类抗UV剂、苯酮类抗UV剂、苯并三唑类抗UV剂、取代丙烯腈类抗UV剂、三嗪类抗UV剂或受阻胺类抗UV剂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述TPU薄膜还包括抗氧化剂1-3份，例如1.5份、2份、2.5份等。
优选地，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。
优选地，所述TPU薄膜还包括聚碳酸酯3-5份，例如3.5份、4份、4.5份等。
第二方面，本发明提供了根据第一方面所述的快递包装用TPU薄膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将配方量的各组分混合，得到混合料；
(2)将混合料熔融、吹塑成膜，得到所述快递包装用TPU薄膜。
优选地，在步骤(1)混合前，将各组分进行干燥。
优选地，步骤(2)具体步骤为：将混合料利用单螺杆挤出机熔融挤出，然后冷却拉伸，收卷，得到所述快递包装用TPU薄膜。
优选地，所述熔融挤出的温度为170-200℃，例如175℃、180℃、185℃、190℃、195℃等，压力为10-20MPa，例如12MPa、15MPa、18MPa等，挤出量为10-20kg/min，例如12kg/min、15kg/min、18kg/min等。
优选地，所述单螺杆挤出机的转速为20-100r/min，例如30r/min、50r/min、70r/min、80r/min、90r/min等。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明特异性的优选了玻璃纤维增强TPU材料，其具有良好的透气性，可以使制成的产品在长时间使用后，也不会有气味；同时，玻璃纤维增强TPU材料具有较高的弹性模量以及强度较高，因此，本发明选用玻璃纤维增强TPU材料可以赋予材料优异的韧性。在本发明中，通过玻璃纤维增强TPU材料和耐磨添加剂的配合，可以极大地提高材料的耐磨性，延长材料的使用寿命，并且其适用性广，二者缺一不可；本发明添加的色母粒可以满足市场对制品的颜色外观的不同需要；
(2)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，弹性模量在300MPa以上，断裂伸长率在300-390％之间，磨耗小于113mg，透气性在1100mm/s以上。
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
聚氨酯 德国巴斯夫 S90A
聚氨酯 东莞瑞环 RH-7010D
玻璃纤维 九江爱民玻纤 -
聚四氟乙烯纤维 美国杜邦 100AF
聚酰亚胺纤维 奥神新材料 -
二硫化钼 鑫科化工 -
酞菁蓝 英蓝化工 -
抗紫外线吸收剂 昱信塑化 UV-531
抗氧化剂 德国巴斯夫 1010
聚碳酸酯 德国拜耳 -
制备例1
一种玻璃纤维增强TPU材料，制备方法如下：
(1)将8份玻璃纤维与8份硅烷偶联剂KH550混合，得到混合添加剂；
(2)将混合添加剂与30份TPU颗粒(RH-7010D)混合，然后利用螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为180℃，造粒，得到玻璃纤维增强TPU材料。
制备例2-5
与制备例1的区别在于，玻璃纤维、硅烷偶联剂和TPU颗粒的质量比为5:10:30(制备例2)、10:5:30(制备例3)、5:13:30(制备例4)、13:5:30(制备例5)。
制备例6
一种玻璃纤维增强TPU材料，制备方法如下：
(1)将7份玻璃纤维与9份硅烷偶联剂KH560混合，得到混合添加剂；
(2)将混合添加剂与30份TPU颗粒(RH-7010D)混合，然后利用螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为200℃，造粒，得到玻璃纤维增强TPU材料。
实施例1
一种快递包装用TPU薄膜，按重量份计，由如下组分组成：
Figure BDA0002459333920000071
其中，玻璃纤维增强TPU材料为制备例1提供的玻璃纤维增强TPU材料；耐磨添加剂为聚四氟乙烯纤维；色母粒为酞菁蓝；抗UV剂为抗UV剂UV-531；抗氧化剂为抗氧化剂1010；滑剂为芥酸酰胺。
制备方法如下：
(1)将配方量的各组分干燥后混合，得到混合料；
(2)将将混合料利用单螺杆挤出机熔融挤出，然后冷却拉伸，收卷，得到所述快递包装用TPU薄膜；
其中，熔融挤出的温度为180℃，压力为15MPa，挤出量为15kg/min，单螺杆挤出机的转速为60r/min。
实施例2-6
与实施例1的区别在于，本实施例中玻璃纤维增强TPU材料为制备例2-6提供的玻璃纤维增强TPU材料
实施例7-8
与实施例1的区别在于，本实施例中耐磨添加剂为聚酰亚胺纤维(实施例7)、二硫化钼(实施例8)。
实施例9
与实施例1的区别在于，本实施例中不包括聚碳酸酯。
实施例10
一种快递包装用TPU薄膜，按重量份计，由如下组分组成：
Figure BDA0002459333920000081
Figure BDA0002459333920000091
其中，玻璃纤维增强TPU材料为制备例1提供的玻璃纤维增强TPU材料；耐磨添加剂为聚四氟乙烯纤维；色母粒为酞菁蓝；抗UV剂为抗UV剂UV-531；抗氧化剂为抗氧化剂1010；滑剂为油酸酰胺。
制备方法如下：
(1)将配方量的各组分干燥后混合，得到混合料；
(2)将将混合料利用单螺杆挤出机熔融挤出，然后冷却拉伸，收卷，得到所述快递包装用TPU薄膜；
其中，熔融挤出的温度为170℃，压力为20MPa，挤出量为20kg/min，单螺杆挤出机的转速为100r/min。
实施例11
一种快递包装用TPU薄膜，按重量份计，由如下组分组成：
Figure BDA0002459333920000092
其中，玻璃纤维增强TPU材料为制备例1提供的玻璃纤维增强TPU材料；耐磨添加剂为聚四氟乙烯纤维；色母粒为酞菁蓝；抗UV剂为抗UV剂UV-531；抗氧化剂为抗氧化剂1010；滑剂为蒙旦蜡和C蜡按1:1的组合。
制备方法如下：
(1)将配方量的各组分干燥后混合，得到混合料；
(2)将将混合料利用单螺杆挤出机熔融挤出，然后冷却拉伸，收卷，得到所述快递包装用TPU薄膜；
其中，熔融挤出的温度为200℃，压力为10MPa，挤出量为10kg/min，单螺杆挤出机的转速为20r/min。
对比例1-2
与实施例1的区别仅在于，本实施例中的聚氨酯的含量为40重量份(对比例1)、80重量份(对比例2)。
对比例3-4
与实施例1的区别仅在于，本实施例中的玻璃纤维增强TPU材料的含量为20重量份(对比例3)、60重量份(对比例4)。
对比例5-6
与实施例1的区别仅在于，本实施例中的耐磨添加剂的含量为7重量份(对比例5)、17重量份(对比例6)。
对比例7
与实施例1的区别仅在于，本实施例中不添加玻璃纤维增强TPU材料，耐磨添加剂的用量为52份。
对比例8
与实施例1的区别仅在于，本实施例中不添加耐磨添加剂，玻璃纤维增强TPU材料的用量为52份。
性能测试
对实施例1-11和对比例1-8提供的快递包装用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)磨耗：根据ISO 4649，方法A测试标准进行测试；
(3)透气性：根据GB/T 5453-1997纺织品织物透气性的测定标准进行测试；
测试结果见表1：
表1
Figure BDA0002459333920000111
Figure BDA0002459333920000121
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，弹性模量在300MPa以上，断裂伸长率在300-390％之间，磨耗小于113mg，透气性在1100mm/s以上。
由实施例1和实施例2-5的对比可知，在制备玻璃纤维增强TPU材料时，玻璃纤维、硅烷偶联剂和TPU颗粒的质量比为(5-10):(5-10):30，效果最好。由实施例1和实施例7-8的对比可知，耐磨添加剂优选聚四氟乙烯纤维和/或聚酰亚胺纤维。由实施例1和实施例9的对比可知，本发明中添加聚碳酸酯可以增强材料的弹性模量和耐磨性。由实施例1和对比例1-6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7-8的对比可知，在本发明中，玻璃纤维增强TPU材料和耐磨添加剂的配合使用，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快递包装用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 (11)

1.一种快递包装用TPU薄膜，其特征在于，按重量份计，所述快递包装用TPU薄膜包括如下组分：
Figure FDA0003087290020000011
所述玻璃纤维增强TPU材料的制备原料包括质量比为(5-10):(5-10):30的玻璃纤维、硅烷偶联剂和TPU颗粒；
所述玻璃纤维增强TPU材料的制备方法如下：
(1)将玻璃纤维与硅烷偶联剂混合，得到混合添加剂；
(2)将混合添加剂与TPU颗粒混合，然后利用螺杆挤出机熔融挤出，造粒，得到所述玻璃纤维增强TPU材料；
所述耐磨添加剂包括聚四氟乙烯纤维和/或聚酰亚胺纤维。
2.根据权利要求1所述的快递包装用TPU薄膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自KH550和/或KH560。
3.根据权利要求2所述的快递包装用TPU薄膜，其特征在于，所述熔融挤出的温度为180-200℃。
4.根据权利要求1所述的快递包装用TPU薄膜，其特征在于，所述滑剂选自芥酸酰胺、油酸酰胺、C蜡或蒙旦蜡中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1所述的快递包装用TPU薄膜，其特征在于，所述抗UV剂包括水杨酸酯类抗UV剂、苯酮类抗UV剂、苯并三唑类抗UV剂、取代丙烯腈类抗UV剂、三嗪类抗UV剂或受阻胺类抗UV剂中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1所述的快递包装用TPU薄膜，其特征在于，所述TPU薄膜还包括抗氧化剂1-3份。
7.根据权利要求6所述的快递包装用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。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的快递包装用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)将配方量的各组分混合，得到混合料；
(2)将混合料利用单螺杆挤出机熔融挤出，然后冷却拉伸，收卷，得到所述快递包装用TPU薄膜。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)混合前，将各组分进行干燥。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出的温度为170-200℃，压力为10-20MPa，挤出量为10-20kg/min。
11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述单螺杆挤出机的转速为20-100r/min。
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