CN113651940A - 高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的配方及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的配方及其制备方法。该配方组成成分包括：聚醚多元醇或聚酯多元醇、小分子二元醇和二异氰酸酯；其中，聚醚多元醇或聚酯多元醇、小分子二元醇和二异氰酸酯的重量比为0.2‑0.5：0.5‑0.8：1。该制备方法包括以下步骤：称取配方原料；将聚醚多元醇或聚酯多元醇与小分子二元醇加入到反应釜中，对其进行除水，得到第一浇注料；将二异氰酸酯加入到另一反应釜中，并加热，得到第二浇注料；将第一浇注料与第二浇注料在充分混合，并将其浇注到模具中，让其形成板材；对板材进行造粒；挤出成型，得到热塑性聚氨酯弹性体橡胶胶片。本申请的胶片无色透明，透光率＞88％，粘接强度＞15Mpa，拉伸强度＞35Mpa，断裂伸长率＞400％。
Description
技术领域
本申请涉及一种TPU胶片，特别是涉及一种高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的配方及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体橡胶(Thermoplasticpolyurethanes，TPU)胶片是一种热塑性聚氨酯功能薄膜，其具有强度高、韧性好、耐寒、耐油、耐老化、环保无毒、可分解等特性，可广泛应用于各领域。但是本申请人发现：目前国内尚没有量产的无色透明的高性能TPU胶片，其主要是依赖于进口。因此急需一种TPU胶片配方以及挤出成型方法，解决目前国内尚没有量产的无色透明的高性能TPU胶片的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的配方及其制备方法，解决目前国内尚没有量产的无色透明的高性能TPU胶片的问题。
为解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
第一方面，提供一种高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的配方，其组成成分包括：聚醚多元醇或聚酯多元醇、小分子二元醇和二异氰酸酯；其中，聚醚多元醇或聚酯多元醇、小分子二元醇和二异氰酸酯的重量比为0.2-0.5：0.5-0.8：1。
在第一方面的第一种可能实现方式中，聚醚多元醇或聚酯多元醇的分子量为250～2000。
在第一方面的第二种可能实现方式中，小分子二元醇包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇和1,6-己二醇中的一种或两种。
在第一方面的第三种可能实现方式中，二异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。
第二方面，提供一种高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的制备方法，其包括以下步骤：(a)称取聚醚多元醇或聚酯多元醇、小分子二元醇和二异氰酸酯，其中聚醚多元醇或聚酯多元醇、小分子二元醇和二异氰酸酯的重量比为0.2-0.5：0.5-0.8：1；(b)将聚醚多元醇或聚酯多元醇与小分子二元醇加入到反应釜中，设置反应釜温度，对其进行除水，得到第一浇注料；(c)将二异氰酸酯加入到另一反应釜中，并加热，再投入总质量0.1％-0.2％的硅烷偶联剂、总质量0.01％-0.02％的催化剂、总质量0.2％-0.5％的抗氧剂和0.1％-0.2％的抗紫外助剂，得到第二浇注料；(d)将第一浇注料与第二浇注料在充分混合，得到浇注料，并将其浇注到模具中，固化，让其形成板材；(e)对板材进行造粒，获得热塑性聚氨酯弹性体橡胶粒子；(f)将热塑性聚氨酯弹性体橡胶粒子挤出成型，得到热塑性聚氨酯弹性体橡胶胶片。
在第二方面的第一种可能实现方式中，聚四氢呋喃醚二元醇的分子量为650-1000；小分子二元醇包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇和1,6-己二醇中的一种或两种；二异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。
在第二方面的第二种可能实现方式中，在步骤(b)中，在除水时，先将反应釜的温度设置为100℃，除水时间为1-2h，并且在除水完成之后，再将反应釜的温度设置为40℃。
在第二方面的第三种可能实现方式中，在步骤(c)中，加热二异氰酸酯的温度设置为40℃。
在第二方面的第四种可能实现方式中，在步骤(d)中，第一浇注料与第二浇注料是在40℃的条件下混合的，且混合时间为1-2分钟；浇注料在固化时，其固化温度为94℃，固化时间大于等于8小时。
在第二方面的第五种可能实现方式中，在步骤(f)中，热塑性聚氨酯弹性体橡胶粒子在挤出成型时，其挤出温度为110-150℃。
本申请与现有技术相比具有的优点有：
本申请的高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的配方及其制备方法，其通过化学合成的方法，合成TPU板材，经造粒得到TPU粒子。TPU粒子在160-180℃条件下挤出成型，得到TPU胶片。该胶片无色透明，透光率＞88％，粘接强度＞15Mpa，拉伸强度＞35Mpa，断裂伸长率＞400％。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本申请第一、第二实施例的高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的制备方法的步骤流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的第一实施例中，按配方组成成分别称取：聚四氢呋喃醚二元醇、乙二醇、1,5-戊二醇和二异氰酸酯，其中聚四氢呋喃醚二元醇、乙二醇、1,5-戊二醇和二异氰酸酯的重量比为0.2：0.4：0.4：1。可选地，聚四氢呋喃醚二元醇的分子量介于250-1000之间。
请参考图1，其示出了本申请第一实施例的高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的制备方法的步骤流程示意图。按照上述配方制作TUP胶片，高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的制备方法1包括以下步骤101至步骤105，其中：
步骤101，制备第一浇注料。将聚醚多元醇或聚酯多元醇与小分子二元醇加入到反应釜中，设置反应釜温度，对其进行除水，得到第一浇注料。具体在除水时，先将反应釜的温度设置为100℃，除水时间优选为1-2h，在除水完成之后，再将反应釜的温度降至40℃。
步骤102，制备第二浇注料。将二异氰酸酯加入到另一反应釜中，并加热，该加热温度优选为40℃。然后再投入总质量0.1％-0.2％的硅烷偶联剂、总质量0.01％-0.02％的催化剂、总质量0.2％-0.5％的抗氧剂和0.1％-0.2％的抗紫外助剂，得到第二浇注料。
步骤103，浇注形成板材。将第一浇注料与第二浇注料在充分混合，得到浇注料，并将其浇注到模具中，固化，让其形成板材。具体的，使用浇注设备将两个反应釜中的第一浇注料与第二浇注料在40℃的条件下充分混合1-2min后，再浇注到模具中，然后将模具放入烘箱中加热固化，固化温度优选为94℃，固化时间大于等于8小时。
步骤104，制备TPU粒子。对板材进行造粒，获得热塑性聚氨酯弹性体橡胶粒子。将固化好的板材从模具中脱模，并送入造粒机，通过造粒机将其滚切成颗粒状，获得TPU粒子。
步骤105，制备TPU胶片。将热塑性聚氨酯弹性体橡胶粒子挤出成型，得到热塑性聚氨酯弹性体橡胶胶片。具体的，将TPU粒子加入到挤出机中，通过挤出机料筒和螺杆间的作用，使其边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成TPU胶片。优选的，TPU粒子的挤出温度为110-150℃，例如为110℃、130℃或者150℃，但并不以此为限。
测试根据上述配方所制备的TPU胶片的透光率、粘接强度、拉伸强度和拉伸断裂伸长率，其透光率为87％，粘接强度为15.2Mpa，拉伸强度为37Mpa，断裂伸长率＞426％。
本申请的第二实施例中，按配方组成成分别称取：聚四氢呋喃醚二元醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇和二异氰酸酯，其中聚四氢呋喃醚二元醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇和二异氰酸酯的重量比为0.4：0.3：0.3：1。可选地，聚四氢呋喃醚二元醇的分子量介于250-1000之间。
请参考图1，其示出了本申请第二实施例的高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的制备方法的步骤流程示意图。按照上述配方制作TUP胶片，高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的制备方法1包括以下步骤101至步骤105，其中：
步骤101，制备第一浇注料。将聚醚多元醇或聚酯多元醇与小分子二元醇加入到反应釜中，设置反应釜温度，对其进行除水，得到第一浇注料。具体在除水时，先将反应釜的温度设置为100℃，除水时间优选为1-2h，在除水完成之后，再将反应釜的温度降至40℃。
步骤102，制备第二浇注料。将二异氰酸酯加入到另一反应釜中，并加热，该加热温度优选为40℃。然后再投入总质量0.1％-0.2％的硅烷偶联剂、总质量0.01％-0.02％的催化剂、总质量0.2％-0.5％的抗氧剂和0.1％-0.2％的抗紫外助剂，得到第二浇注料。
步骤103，浇注形成板材。将第一浇注料与第二浇注料在充分混合，得到浇注料，并将其浇注到模具中，固化，让其形成板材。具体的，使用浇注设备将两个反应釜中的第一浇注料与第二浇注料在40℃的条件下充分混合1-2min后，再浇注到模具中，然后将模具放入烘箱中加热固化，固化温度优选为94℃，固化时间大于等于8小时。
步骤104，制备TPU粒子。对板材进行造粒，获得热塑性聚氨酯弹性体橡胶粒子。将固化好的板材从模具中脱模，并送入造粒机，通过造粒机将其滚切成颗粒状，获得TPU粒子。
步骤105，制备TPU胶片。将热塑性聚氨酯弹性体橡胶粒子挤出成型，得到热塑性聚氨酯弹性体橡胶胶片。具体的，将TPU粒子加入到挤出机中，通过挤出机料筒和螺杆间的作用，使其边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成TPU胶片。优选的，TPU粒子的挤出温度为110-150℃，例如为110℃、130℃或者150℃，但并不以此为限。
测试根据上述配方所制备的TPU胶片的透光率、粘接强度、拉伸强度和拉伸断裂伸长率，其透光率为87％，粘接强度为16.2Mpa，拉伸强度为40Mpa，断裂伸长率435％。
结合上述第一至第二实施例的测试数据，可以明显的得到，根据本申请高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的配方和高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的制备方法，所制备的TPU胶片透光率大于85％，胶片粘接强度大于15MPa，胶片拉伸强度大于35MPa，断裂伸长率大于400％，且TPU胶片整体呈无色透明状。同时本申请的高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的制备方法步骤简单，易于操作，适合大批量生产。
综上所述，本申请提供了一种高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的配方及其制备方法，其通过化学合成的方法，合成TPU板材，经造粒得到TPU粒子。TPU粒子在160-180℃条件下挤出成型，得到TPU胶片。该胶片无色透明，透光率＞88％，粘接强度＞15Mpa，拉伸强度＞35Mpa，断裂伸长率＞400％。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (10)
1.一种高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的配方，其特征在于，其组成成分包括：
聚醚多元醇或聚酯多元醇、小分子二元醇和二异氰酸酯；
其中，所述聚醚多元醇或聚酯多元醇、所述小分子二元醇和所述二异氰酸酯的重量比为0.2-0.5：0.5-0.8：1。
2.根据权利要求1所述的高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的配方，其特征在于，所述聚醚多元醇或聚酯多元醇的分子量为250～2000。
3.根据权利要求1所述的高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的配方，其特征在于，所述小分子二元醇包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇和1,6-己二醇中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的配方，其特征在于，所述二异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。
5.一种高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)称取聚醚多元醇或聚酯多元醇、小分子二元醇和二异氰酸酯，其中所述聚醚多元醇或聚酯多元醇、所述小分子二元醇和所述二异氰酸酯的重量比为0.2-0.5：0.5-0.8：1；
(b)将所述聚醚多元醇或聚酯多元醇与所述小分子二元醇加入到反应釜中，设置反应釜温度，对其进行除水，得到第一浇注料；
(c)将所述二异氰酸酯加入到另一反应釜中，并加热，再投入总质量0.1％-0.2％的硅烷偶联剂、总质量0.01％-0.02％的催化剂、总质量0.2％-0.5％的抗氧剂和0.1％-0.2％的抗紫外助剂，得到第二浇注料；
(d)将所述第一浇注料与所述第二浇注料在充分混合，得到浇注料，并将其浇注到模具中，固化，让其形成板材；
(e)对所述板材进行造粒，获得热塑性聚氨酯弹性体橡胶粒子；
(f)将所述热塑性聚氨酯弹性体橡胶粒子挤出成型，得到热塑性聚氨酯弹性体橡胶胶片。
6.根据权利要求5所述的高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的制备方法，其特征在于，所述聚四氢呋喃醚二元醇的分子量为650-1000；所述小分子二元醇包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇和1,6-己二醇中的一种或两种；所述二异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。
7.根据权利要求5所述的高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的制备方法，其特征在于，在所述步骤(b)中，在除水时，先将所述反应釜的温度设置为100℃，除水时间为1-2h，并且在除水完成之后，再将所述反应釜的温度设置为40℃。
8.根据权利要求5所述的高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的制备方法，其特征在于，在所述步骤(c)中，加热所述二异氰酸酯的温度设置为40℃。
9.根据权利要求5所述的高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的制备方法，其特征在于，在所述步骤(d)中，所述第一浇注料与所述第二浇注料是在40℃的条件下混合的，且混合时间为1-2分钟；所述浇注料在固化时，其固化温度为94℃，固化时间大于等于8小时。
10.根据权利要求5所述的高粘接强度热塑性聚氨酯胶片的制备方法，其特征在于，在所述步骤(f)中，所述热塑性聚氨酯弹性体橡胶粒子在挤出成型时，其挤出温度为110-150℃。
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