CN113214633A - 一种抗uv耐黄变tpu母粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗UV耐黄变TPU母粒，包括以下重量份数的各组分：紫外线吸收剂2～5、光稳定剂0.5～2.5、主抗氧化剂2～5、辅助抗氧化剂0.5～2.5、热塑性聚氨酯85～98。本发明，通过提供一种TPU抗紫外线耐黄变母粒，大大提高了，本发明，通过引入紫外线吸收剂来吸收紫外线从而降低紫外线照射对TPU制品的老化作用，并通过光稳定剂提高制品的颜色保持性和稳定性，通过主抗氧化剂阻止制品使用过程中的氧化，通过辅助抗氧化剂阻止制品在加工过程中高温氧化，延缓TPU制品在加工和使用各阶段中因光照、高温等因素造成的氧化老化，大大提高了TPU制品的抗氧化性和耐黄变性。
Description
技术领域
本发明涉及TPU耐黄变技术领域，具体涉及一种抗UV耐黄变TPU母粒及其制备方法。
背景技术
TPU(Thermoplastic polyurethanes)名称为热塑性聚氨酯弹性体橡胶，是由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇(扩链剂)共同反应聚合而成的高分子材料。TPU具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性，是一种成熟的环保材料，其具有其它塑料材料所无法比拟的强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候等特性，同时他具有高防水性透湿性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外线以及能量释放等许多优异的功能，是公认的PVC材料的完美替代材料。目前TPU已被光放应用于鞋材、服装、玩具、运动器材、医疗器材、健身器材、汽车座椅、雨衣雨具、皮箱皮包等塑料制品。
但是，由于热塑性聚氨酯材料耐黄变性较差，在紫外线较强的使用环境中或在高温加工条件下，很容易黄变老化，这就导致制品颜色变黄、物理性能降低、进而影响制品的美感以及使用寿命。
为此，中国发明专利提供了一种高透明和高热稳定性的TPU薄膜及其制备方法。所述TPU薄膜按重量份主要由以下原料制备得到：12～18重量份脂环族二异氰酸酯、7～13重量份甲苯二异氰酸酯、35～55重量份聚酯多元醇、6～12重量份扩链剂、0.2～0.8重量份消泡剂、2～4重量份紫外线吸收剂、0.4～1.6重量份抗黄变剂和0.5～1.5重量份聚四氟乙烯。所述TPU薄膜的制备方法为：先按配方量将各组分预先干燥并混合，然后经挤出机挤出制备而成。根据该方案制备的TPU薄膜可以在一定程度上提高TPU制品的抗黄边性、热稳定性和机械性能。
但是，上述方案存在工艺复杂、工艺要求和备料要求高的缺点，并且TPU制品根据其应用的场景不同需要采用不同配比的辅料来制成具有性能的TPU材料，市面上常见的TPU薄膜原料配比应用于鞋材、服装、玩具等材料时，容易存在成品性能不稳定、不能满足应用需要的情况。
有鉴于此，急需一种抗UV耐黄变TPU母粒及其制备方法，以稳定耐黄变TPU材料的性能、适用于不同种类材料的应用，提高其适用性。
发明内容
针对上述缺陷，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中耐黄变TPU材料成品性能不稳定、不能满足应用需要的问题。
为此，本发明提供的一种抗UV耐黄变TPU母粒，包括以下重量份数的各组分：紫外线吸收剂2～5、光稳定剂0.5～2.5、主抗氧化剂2～5、辅助抗氧化剂0.5～2.5、热塑性聚氨酯85～98。
在上述方案中，优选的，所述紫外线吸收剂为二苯甲酮类和苯并三唑类有机物。
在上述方案中，优选的，所述紫外线吸收剂为UV234、326、328、571中的一种或多种。
在上述方案中，优选的，所述光稳定剂为受阻胺类有机物。
在上述方案中，优选的，所述光稳定剂为UV622、766、770、944中的一种或多种。
在上述方案中，优选的，所述主抗氧化剂为受阻酚类有机物。
在上述方案中，优选的，所述主抗氧化剂为抗氧剂1010、1076中的一种或多种。
在上述方案中，优选的，所述辅助抗氧化物为亚磷酸酯类有机物。
在上述方案中，优选的，所述辅助抗氧化剂为抗氧化剂168。
一种抗UV耐黄变TPU母粒的制备方法，包括以下步骤：
将各组分按重量份数比例及制备助剂加入高速混合机中进行混合，混合均匀后通过20#型双螺杆挤出机进行共混改性，经水冷拉条、切粒、干燥后得到抗UV耐黄变TPU母粒。
在上述方案中，优选地，所述挤出机进料口至模头的温度分别设定为：130℃、160℃、165℃、170℃、175℃、175℃、170℃、165℃。
本发明提供了一种TPU抗紫外线耐黄变母粒，通过引入紫外线吸收剂来吸收紫外线从而降低紫外线照射对TPU制品的老化作用，并通过光稳定剂提高制品的颜色保持性和稳定性，通过主抗氧化剂阻止制品使用过程中的氧化，通过辅助抗氧化剂阻止制品在加工过程中高温氧化，延缓TPU制品在加工和使用各阶段中因光照、高温等因素造成的氧化老化，大大提高了TPU制品的抗氧化性和耐黄变性。
附图说明
图1为本发明中空白薄膜和抗UV耐黄变TPU母粒的薄膜的紫外-可见光谱图；
图2为本发明中空白薄膜和抗UV耐黄变TPU母粒的薄膜的横向拉伸强度保留率的变化示意图；
图3为本发明中空白薄膜和抗UV耐黄变TPU母粒的薄膜的横向断裂伸长率保留率的变化示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种抗UV耐黄变TPU母粒，可与TPU基材混合使用，应用于鞋材、服装、玩具等制品，用以提高TPU材料制品的抗UV老化性以及耐黄变性，从而延长制品的使用寿命和提高制品性能。具体如下：
本发明提供的一种抗UV耐黄变TPU母粒，包括以下重量份数的各组分：紫外线吸收剂2～5、光稳定剂0.5～2.5、主抗氧化剂2～5、辅助抗氧化剂0.5～2.5、热塑性聚氨酯85～98。
紫外线吸收剂为微黄色粉末，具有低挥发性、特殊的吸光特性，它是一种可利用自身分子结构将光能转化为热能，从而减少材料因紫外线照射而发生老化的助剂。具体类别为：二苯甲酮类和苯并三唑类有机物，如：UV234、326、328、571中的一种或多种。所述紫外线吸收剂为二苯甲酮类和苯并三唑类有机物。
光稳定剂为白色至浅黄色自由流动粉末，具有捕获自由基、分解过氧化物和猝灭单线态氧的功能性。其用于透明或浅色TPU制品时，它可以为制品提供高效的颜色保持性、增强稳定性。在本申请的一个实施例中，光稳定剂为受阻胺类有机物，具体地，可为UV622、766、770、944中的一种或多种。
主抗氧剂为白色粉末，主抗氧化剂为制品提供使用过程中的氧化防护，阻止制品的老化并延长其使用寿命。在本申请的一个实施例中，主抗氧化剂为受阻酚类有机物，具体地，可为抗氧剂1010、1076中的一种或多种。
辅助抗氧剂为白色粉末。它防止制品在加工过程中高温氧化。在本申请的一个实施例中，辅助抗氧剂为亚磷酸酯类有机物，具体地，可为抗氧剂168。
热塑性聚氨酯(TPU)为抗UV防紫外线防氧化耐黄变功能母粒基材。
一种抗UV耐黄变TPU母粒的制备方法，包括以下步骤：
将各组分按重量份数比例及制备助剂加入高速混合机中进行混合，混合均匀后通过20#型双螺杆挤出机进行共混改性，经水冷拉条、切粒、干燥后得到抗UV耐黄变TPU母粒。
其中，挤出机进料口至模头的温度分别设定为：130℃、160℃、165℃、170℃、175℃、175℃、170℃、165℃。
下面结合具体实施方式对本发明做出详细说明。
实施例1
实施例2
实施例3
本发明的使用方法如下：
制备抗UV耐黄变TPU薄膜：按照相应比例将TPU抗UV防紫外线防氧化耐黄变母粒及其他辅料与TPU基材混合，再将混合后的物料在除湿机中干燥3～4h，设置干燥温度为80～90℃，然后通过流延设备制备流延膜。
如图1所示，添加5％的抗UV耐黄变TPU母粒的TPU薄膜和未添加抗UV耐黄变TPU母粒的空白薄膜的紫外-可见光谱图。从图中能看到，在大于400nm的可见光区域内薄膜的吸光度均接近于零，表明在该浓度下可见光可完全透过样品，透光性较好。而在紫外线吸收区域(200～400nm)，两种薄膜均出现较强的吸收。不同的是，添加5％的抗UV耐黄变TPU母粒的TPU薄膜相比于空白薄膜的紫外吸收区域呈现出更为强烈的吸收，这表明本实验选择的抗UV耐黄变TPU母粒具有较好的紫外线吸收效果。
图2和图3用以显示添加5％的抗UV耐黄变TPU母粒的TPU薄膜和未添加抗UV耐黄变TPU母粒的空白薄膜在老化过程中其力学性能的变化。从图2和图3中可以看到，随着老化时间的延长，两种薄膜的横向拉伸强度和断裂伸长率保留率均不断减小，但添加5％的抗UV耐黄变TPU母粒的TPU薄膜在相同的老化时间下其拉伸强度和断裂伸长率保留率均高于空白薄膜。
因此，可以得出以下结论：抗UV耐黄变TPU母粒能有效延缓TPU薄膜的紫外老化过程。在相同的老化时间下，添加5％的抗UV耐黄变TPU母粒的TPU薄膜，其力学性能保留率均大于空白薄膜。
本发明，提供了一种抗UV耐黄变TPU母粒，通过引入紫外线吸收剂来吸收紫外线从而降低紫外线照射对TPU制品的老化作用，并通过光稳定剂提高制品的颜色保持性和稳定性，通过主抗氧化剂阻止制品使用过程中的氧化，通过辅助抗氧化剂阻止制品在加工过程中高温氧化，延缓TPU制品在加工和使用各阶段中因光照、高温等因素造成的氧化老化，大大提高了TPU制品的抗氧化性和耐黄变性。
本发明，可与TPU基料根据制品的工艺要求按比例混合加工成TPU制品，大大降低了抗UV耐黄变TPU制品的备料成本、生产成本和运输成本，在实际生产过程中，可根据不同TPU制品的生产需要控制母粒添加比例，大大降低了TPU材料的生产周期和对生产工艺的技术要求，提高了生产效率和TPU制品的品质，具有广阔的应用前景。
本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种抗UV耐黄变TPU母粒，其特征在于，包括以下重量份数的各组分：紫外线吸收剂2～5、光稳定剂0.5～2.5、主抗氧化剂2～5、辅助抗氧化剂0.5～2.5、热塑性聚氨酯85～98。
2.根据权利要求1所述的抗UV耐黄变TPU母粒，其特征在于，所述紫外线吸收剂为二苯甲酮类和苯并三唑类有机物。
3.根据权利要求2所述的抗UV耐黄变TPU母粒，其特征在于，所述紫外线吸收剂为UV234、326、328、571中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的抗UV耐黄变TPU母粒，其特征在于，所述光稳定剂为受阻胺类有机物。
5.根据权利要求4所述的抗UV耐黄变TPU母粒，其特征在于，所述光稳定剂为UV622、766、770、944中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的抗UV耐黄变TPU母粒，其特征在于，所述主抗氧化剂为受阻酚类有机物，所述辅助抗氧化物为亚磷酸酯类有机物。
7.根据权利要求6所述的抗UV耐黄变TPU母粒，其特征在于，所述主抗氧化剂为抗氧剂1010、1076中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的抗UV耐黄变TPU母粒，其特征在于，所述辅助抗氧化剂为抗氧化剂168。
9.一种抗UV耐黄变TPU母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将各组分按重量份数比例及制备助剂加入高速混合机中进行混合，混合均匀后通过20#型双螺杆挤出机进行共混改性，经水冷拉条、切粒、干燥后得到TPU抗UV耐黄变母粒。
10.根据权利要求9所述的抗UV耐黄变TPU母粒，其特征在于，所述挤出机进料口至模头的温度分别设定为：130℃、160℃、165℃、170℃、175℃、175℃、170℃、165℃。
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