CN112661928A - 一种新型聚氨酯包装材料薄膜及其制备 - Google Patents

一种新型聚氨酯包装材料薄膜及其制备 Download PDF

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江贵长
纵宇浩
王旭辉
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Tianjin University of Science and Technology
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Abstract

本发明公开了一种新型聚氨酯包装材料薄膜及其制备，所述聚氨酯包装材料的合成使用以下原料：六亚甲基二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇、二甘醇和二月桂酸二丁基锡；其制备方法为使用油浴加热，在氮气保护氛围下，六亚甲基二异氰酸酯与聚碳酸酯二元醇反应生成预聚体，然后加入扩链剂二甘醇进行扩链反应，在催化剂二月桂酸二丁基锡的作用下最终合成聚氨酯材料，并使用聚四氟乙烯板进行流延成膜。本发明中的聚氨酯薄膜材料，配方合理，且制备得聚氨酯材料成本较低，其延展性良好，且力学性能及表面疏水性能优良。

Description

一种新型聚氨酯包装材料薄膜及其制备
技术领域
本发明涉及一种新型聚氨酯包装材料薄膜及其制备方法，特别是一种耐水和力学性能优异的新型聚氨酯包装材料薄膜及制备方法。
背景技术
聚氨酯是分子链中含有亚氨甲酸基(-NH-CO-O)的高分子聚合物总称，简称PU(Polyurethane)。通常由多元异氰酸酯与含有多羟基的化合物或者高聚物相互反应而制得。作为包装材料使用的聚氨酯薄膜，是热塑性聚氨酯弹性体(简称TPU)。聚氨酯弹性体是介于橡胶和塑料之间的高分子合成材料，其分子主链是由柔性链段和刚性链段镶嵌组合而成的。其结构中含有氨基甲酸酯基、酯基脲基等大量极性基团，这些极性基团的存在及其相互间的作用，赋予了聚氨酯弹性体一系列优异的性能，由于薄膜制品易使用，功能多样化等原因，使得聚氨酯薄膜得到了迅速的发展，并在众多领域中有着广泛和独特的应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，制备出力学性能良好，疏水性优异的聚氨酯薄膜，同时提供一种制备该薄膜的方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种新型聚氨酯包装材料薄膜，其组分及质量百分含量为：
二异氰酸酯：20.4％～28.7％，
聚酯多元醇：75.6％～67.4％，
扩链剂：4％～3.9％，
催化剂：0.05％～0.1％，
成膜溶液：90.2％～94.4％。
新型聚氨酯包装材料薄膜制备方法如下：
(1)原料预处理
将聚酯多元醇与扩链剂置于真空干燥箱内以80℃干燥24小时，二异氰酸酯需放在-3～0℃的冰箱里低温密封储存；
(2)预聚阶段
将油浴锅加热至60℃左右，将预先除完水的聚酯多元醇加入到通有氮气、冷凝管和机械搅拌桨的三口烧瓶中，待其温度上升到90℃左右，加入放在低温储存的二异氰酸酯，在此温度下反应2个小时，需在反应1.5小时的时候，加入催化剂；
(3)扩链阶段
待其反应2小时后，然后在此温度下加入扩链剂，继续进行扩链反应，若反应过程中的黏度较大需加入少量的溶剂使其黏度降低，此反应大约进行8小时，即可制得新型聚氨酯；
(4)成膜阶段
将聚氨酯产物溶于溶剂中，倒入四氟乙烯板上，60℃下使溶剂挥发，并在真空干燥箱中干燥至恒重，由此得到聚氨酯薄膜。
而且，所述聚酯多元醇为聚碳酸酯二元醇。
而且，所述二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯。
而且，所述扩链剂为二甘醇。
而且，所述催化剂为二月桂酸二基丁烯。
而且，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。
本发明的优点和积极效果是：
(1)本发明制备的聚氨酯薄膜具有良好的延展性，机械性能。
(2)本发明制备的聚氨酯薄膜具有良好的疏水性，美观性。
(3)本发明所制备的聚氨酯不含芳香族异氰酸酯，具有环保无害的特点。
附图说明
图1为本发明方法的流程图
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1
在此实施例中，我们采取表1中的配方进行实验研究：
表1聚氨酯薄膜配方
Figure BSA0000227833840000021
(1)原料预处理
将聚碳酸酯二元醇与二甘醇置于真空干燥箱内以80℃干燥24小时，六亚甲基二异氰酸酯需放在-3～0℃的冰箱里低温密封储存；
(2)预聚阶段
将油浴锅加热至60℃左右，将预先除完水的聚碳酸酯二元醇加入到通有氮气、冷凝管和机械搅拌桨的三口烧瓶中，待其温度上升到90℃左右，加入放在低温储存的六亚甲基二异氰酸酯，在此温度下反应2个小时，需在反应1.5小时的时候，加入催化剂；
(3)扩链阶段
待其反应2小时后，然后在此温度下加入二甘醇，继续进行扩链反应，若反应过程中的黏度较大需加入少量的N，N-二甲基甲酰胺使其黏度降低，此反应大约进行8小时，即可制得新型聚氨酯；
(4)成膜阶段
将聚氨酯产物溶于溶剂中，倒入四氟乙烯板上，60℃下使溶剂挥发，并在真空干燥箱中干燥至恒重，由此得到聚氨酯薄膜。
(5)性能测试
①力学性能
按照ASTMD-882测试标准制备样条，测试薄膜的拉伸强度和断裂伸长率。测试结果见表6。
②水接触角
按照GB/T30693-2014测试标准制备样条，测试薄膜的水接触角。测试结果见表6。
实施例2
在此实施例中，我们采取表2中的配方进行实验研究：
表2聚氨酯薄膜配方
Figure BSA0000227833840000031
其它步骤与具体实施方式一相同。
性能测试
①力学性能
按照ASTMD-882测试标准制备样条，测试薄膜的拉伸强度和断裂伸长率。测试结果见表6。
②水接触角
按照GB/T30693-2014测试标准制备样条，测试薄膜的水接触角。测试结果见表6。
实施例3
在此实施例中，我们采取表3中的配方进行实验研究：
表3聚氨酯薄膜配方
Figure BSA0000227833840000041
其它步骤与具体实施方式一相同。
性能测试
①力学性能
按照ASTMD-882测试标准制备样条，测试薄膜的拉伸强度和断裂伸长率。测试结果见表6。
②水接触角
按照GB/T30693-2014测试标准制备样条，测试薄膜的水接触角。测试结果见表6。
实施例4
在此实施例中，我们采取表4中的配方进行实验研究：
表4聚氨酯薄膜配方
Figure BSA0000227833840000042
其它步骤与具体实施方式一相同。
性能测试
①力学性能
按照ASTMD-882测试标准制备样条，测试薄膜的拉伸强度和断裂伸长率。测试结果见表6。
②水接触角
按照GB/T30693-2014测试标准制备样条，测试薄膜的水接触角。测试结果见表6。
实施例5
在此实施例中，我们采取表5中的配方进行实验研究：
表5聚氨酯薄膜配方
Figure BSA0000227833840000051
其它步骤与具体实施方式一相同。
性能测试
①力学性能
按照ASTMD-882测试标准制备样条，测试薄膜的拉伸强度和断裂伸长率。测试结果见表6。
②水接触角
按照GB/T30693-2014测试标准制备样条，测试薄膜的水接触角。测试结果见表6。
表6实例一至五所得成品测试结果
Figure BSA0000227833840000052
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型聚氨酯包装材料薄膜，其组分及质量百分含量为：
二异氰酸酯：20.4％～28.7％，
聚酯多元醇：75.6％～67.4％，
扩链剂：4％～3.9％，
催化剂：0.05％～0.1％，
成膜溶液：90.2％～94.4％。
2.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯包装材料薄膜，其特征在于：所选的二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯包装材料薄膜，其特征在于：所选的聚酯多元醇是分子量为2000的聚碳酸酯二元醇。
4.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯包装材料薄膜，其特征在于：所选的小分子扩链剂为二甘醇。
5.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯包装材料薄膜，其特征在于：所选的催化剂为二月桂酸二丁基锡。
6.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯包装材料薄膜，其特征在于：所选的成膜溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。
7.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯包装材料薄膜，其特征在于：所述反应过程必须在氮气环境下进行。
8.一种新型聚氨酯包装材料薄膜的制备方法，其特征在于，方法如下：
(1)原料预处理
将聚酯多元醇与扩链剂置于真空干燥箱内以80℃干燥24小时，二异氰酸酯需放在-3～0℃的冰箱里低温密封储存；
(2)预聚阶段
将油浴锅加热至60℃左右，将预先除完水的聚酯多元醇加入到通有氮气、冷凝管和机械搅拌桨的三口烧瓶中，待其温度上升到90℃左右，加入放在低温储存的二异氰酸酯，在此温度下反应2个小时，需在反应1.5小时的时候，加入催化剂；
(3)扩链阶段
待其反应2小时后，然后在此温度下加入扩链剂，继续进行扩链反应，若反应过程中的黏度较大需加入少量的溶剂使其黏度降低，此反应大约进行8小时，即可制得新型聚氨酯；
(4)成膜阶段
将聚氨酯产物溶于溶剂中，倒入四氟乙烯板上，60℃下使溶剂挥发，并在真空干燥箱中干燥至恒重，由此得到聚氨酯薄膜。
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