CN114149680B - 一种聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒，按质量百分比计，主要组分为：热塑性聚酯型聚氨酯27～40%、无机白色颜料58～70%、分散剂0.50～2.1%、耐候剂0.4～0.9%，热塑性聚酯型聚氨酯的硬度为86～90A。该聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒配方中无机白色颜料含量高且分散良好，具有高遮盖力，应用于薄膜中可以降低添加比例。本发明还公开了一种聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒的制备方法。

Description

一种聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒及制备方法
技术领域
本发明涉及色母粒生产技术领域，具体涉及一种聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒及制备方法。
背景技术
白色母粒是由高比例的无机白色颜料、载体树脂以及各种助剂经过良好分散而制成的一种新型高分子复合材料，无机白色颜料是色母粒的基本组成部分，色母粒中无机白色颜料含量为20％～80％。树脂是白色母粒的载体，具有受热软化、冷却硬化的性能，而且不发生化学反应等特点。树脂经熔融剪切等工艺，使无机白色颜料均匀分布于其中。
聚氨酯是由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和大分子多元醇、扩链剂共同反应聚合而成的高分子材料(简称TPU)，广泛应用于薄膜、鞋材、胶粘剂、软管等领域。由于TPU原料属于吸湿性较强且对温度和剪切力比较敏感，当色母粒中颜料含量高于50％时，无机白色颜料容易凝聚无法均匀地分散于树脂当中，将上述色母粒应用于薄膜着色时容易出现颜料分散不良、透光率不稳定、色差不好控制以及水分含量较高等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒，无机白色颜料含量可高达70％且具有良好的分散性能。
为了实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒，按质量百分比计，主要组分为：热塑性聚酯型聚氨酯27～40％、无机白色颜料58～70％、分散剂0.50～2.1％、耐候剂0.4～0.9％，所述热塑性聚酯型聚氨酯的硬度为86～90A。
优选的技术方案为，以热塑性聚酯型聚氨酯和水分质量计，所述热塑性聚酯型聚氨酯的水分含量≤300ppm。水分含量过高，加工过程中容易产生气泡，水分含量越高气泡越多，且无机颜料无法均匀的分散于聚氨酯中，随着水分含量的增加会加速聚氨酯的降解。
优选的技术方案为，所述热塑性聚酯型聚氨酯熔融指数为10～15g/10min，测试条件为温度200℃、砝码重量2.16kg。
优选的技术方案为，所述无机白色颜料是由硫酸法制备的金红石型钛白粉，平均粒径为0.25～0.30μm。
优选的技术方案为，所述分散剂为选自霍尼韦尔AC-6A和巴斯夫A蜡中的至少一种。
优选的技术方案为，所述耐候剂由无酚结构羟胺类抗氧剂为双(十八烷基)羟胺和亚磷酸酯抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯组合使用，所述无酚结构羟胺类抗氧剂与亚磷酸酯抗氧剂的质量之比为1：(1.1～1.55)；进一步的，无酚结构羟胺类抗氧剂与亚磷酸酯抗氧剂的质量之比为1：(1.2～1.35)，可选1:1.2、1:1.25、1:1.3、1:1.35点值或者以上述任意两点值为端点值且包含点值的区间数值。
本发明的目的之二在于提供一种聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒的制备方法，按质量百分比计，聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒的主要组分为：热塑性聚酯型聚氨酯27～40％、无机白色颜料58～70％、分散剂0.50～2.1％、耐候剂0.4～0.9％，所述热塑性聚酯型聚氨酯的硬度为86～90A；制备方法包括以下步骤：
S1：按比例配置白色母粒原料组分；
S2：将S1的白色母粒组分置于双转子连续混炼机中混炼，所述双转子连续混炼机的混炼室温度为180～200℃，得高分散熔融混合物；
S3：将S2的高分散熔融混合物通过双螺杆挤出机挤出，挤出机前段温度为200～210℃，后段温度为210～220℃，模头温度为215～220℃；熔体温度保持在215～220℃挤出；
S4：S3挤出的高分散熔融混合物通过模头后切粒成圆形颗粒状，然后脱水、干燥、筛选大小均匀的聚氨酯白色母粒成品颗粒。更优选的，混炼室区域温度为185～190℃。
优选的技术方案为，S4为水下切粒，水下切粒的水温为30～37℃。水下切粒有利于提高母粒的纯净度，水温大于37℃出现缠刀情况无法采用水下切粒。
优选的挤出机温度、模头温度和水温协同作用，切粒出来的白色母粒品相好，水分含量低；而拉条切粒工艺粒子大小不均匀且聚氨酯热料冷却时暴露在空气中更容易吸潮导致水分含量较高以及容易受到污染。
优选的技术方案为，所述S2中双转子连续混炼机料口温度为80～120℃。基于上述料口温度范围，混炼机料口温度过低，聚氨酯树脂软化程度低，混炼设备密炼仓磨损更趋明显，并且原料在密炼仓中升温后混炼所需的混炼时间更长，双转子连续混炼机的生产效率低；混炼机料口温度过高，则会导致聚氨酯树脂在料口软化程度高，会增加物料在料口出现“架桥”的机率，导致料口堵塞。双转子连续混炼机料口温度具体可选80℃、90℃、100℃、110℃、120℃以及上述点值之间的区间任意一点值。更优选的，混炼机料口温度为95～100℃。
优选的技术方案为，所述双转子连续混炼机的双转子转速为400～500rpm。该转速条件下聚氨酯组分能充分混合，又不致明显影响聚氨酯白色母粒原料的剪切稳定性。双转子转速具体可选400rpm、440rpm、480rpm、500rpm以及上述点值之间的区间任意一点值。
本发明的优点和有益效果在于：
该聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒配方中无机白色颜料含量高且分散良好，具有高遮盖力，应用于薄膜中可以降低添加比例；
聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒的色差值、耐候性和水分含量均符合聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒的产品标准；
聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒的制备方法中采用双转子连续混炼机混炼材料，根据材料的性能选择合适的混炼工艺，实现混炼和挤出的连续作业，与密炼、加压混炼呈块状、破碎成粒状后加入双螺杆机的工艺相比，生产步骤少，产能高，母粒品质优良。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例
实施例1-3的原料按照下表配置：
Figure BDA0003408739330000041
实施例1-4聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒的制备方法为：
S1：将所有材料分别通过智能失重式计量称喂入混炼机中(1000Kg/h)；
S2：混炼机料口温度控制在95-100℃，混炼室区域温度控制在185-190℃，通过双转子以转速450rpm进行混炼，得高分散熔融混合物；
S3：混炼成的熔融混合物通过双螺杆挤出机挤出，挤出机前段温度控制在200-210℃，后段温度控制在210-220℃，模头温度215-220℃，熔体温度保持在215-220℃挤出；
S4：将挤出的高分散熔融混合物通过模头后采用水下切粒，水温工艺温度控制在35-37℃，切粒后的白色母粒依次经脱水、干燥、筛选，得到大小均匀的圆形颗粒成品，取样检测。
实施例5-8基于实施例2，区别在于：
实施例5的S2：混炼机料口温度控制在80-90℃，混炼室区域温度控制在180-185℃并通过双转子400rpm进行混炼成高分散熔融混合物；
实施例6的S2：混炼机料口温度控制在110-120℃，混炼室区域温度控制在195-200℃并通过双转子500rpm进行混炼成高分散熔融混合物；
实施例7的S4：水温工艺温度控制在33-35℃；
实施例8的S4：水温工艺温度控制在37-40℃。
实施例1-8的热塑性聚酯型聚氨酯的水分含量选择低于300ppm。
对比例1：聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒组分的原料组成为：聚氨酯聚酯型树脂25.45％、金红石型钛白粉颜料73％、AC-6A聚乙烯蜡1％、双(十八烷基)羟胺0.3％和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.4％。
聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒测试(平行测试20组数据，取平均值)：
1、颜料分散性能检测：测试标准HG/T4768.5-2014，合格品标准：
≤3.00bar/g；
2、色差值：测试标准GB/T3979-2008，合格品标准：△E≤0.3；
3、耐候性：测试标准ISO 4892-2，合格品标准：△E≤5.0；
4、水分含量：测试标准GB/T 6284-2006，合格品标准：≤1500ppm。
实施例和对比例聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒性能检测结果见下表：
Figure BDA0003408739330000051
Figure BDA0003408739330000061
实施例5聚氨酯树脂软化程度较实施例2低，且在密炼仓中所受剪切力也较实施例2低，聚氨酯中钛白粉的分散性能略变差，进而影响白色母粒的色差值和耐候性；实施例6混炼机料口温度和混炼室区域温度均较实施例2升高，剪切力更强，聚氨酯容易分解，导致聚氨酯中钛白粉的分散性能略变差；实施例7中水下切粒水温较实施例2略下降，水分含量增加，进而影响耐候性；实施例8水下切粒水温工艺偏高，出现缠刀情况无法水下切粒。
对比例1在应用于下游生产中时，由于钛白粉颜料含量过高，母粒的密度会随之增高，与塑料粒子密度相差过大，两种材料在混合时母粒容易下沉，导致熔体混合不均匀。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒的主要组分为：热塑性聚酯型聚氨酯27～40%、无机白色颜料58～70%、分散剂0.50～2.1%、耐候剂0.4～0.9%，所述热塑性聚酯型聚氨酯的硬度为86～90A；制备方法包括以下步骤：
S1：按比例配置白色母粒原料组分；
S2：将S1的白色母粒原料组分置于双转子连续混炼机中混炼，得到高分散熔融混合物，所述双转子连续混炼机的混炼室温度为185～190℃；
S3：将S2的高分散熔融混合物通过双螺杆挤出机挤出，挤出机前段温度为200～210℃，后段温度为210～220℃，模头温度为215～220℃；熔体温度保持在215～220℃挤出；
S4：S3挤出的高分散熔融混合物通过模头后切粒成圆形颗粒状，然后脱水、干燥、筛选大小均匀的聚氨酯白色母粒成品颗粒；
所述热塑性聚酯型聚氨酯熔融指数为10～15g/10min，测试条件为温度200℃、砝码重量2.16kg; 所述无机白色颜料为由硫酸法制备的金红石型钛白粉，平均粒径为0.25～0.30μm；
以热塑性聚酯型聚氨酯和水分质量计，所述热塑性聚酯型聚氨酯的水分含量≤300ppm；
S4为水下切粒，水下切粒的水温为35～37℃；
所述S2中双转子连续混炼机料口温度为95～100℃。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒的制备方法，其特征在于，所述分散剂选自霍尼韦尔AC-6A和巴斯夫A蜡中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒的制备方法，其特征在于，所述耐候剂由无酚结构羟胺类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂组合而成，所述无酚结构羟胺类抗氧剂与亚磷酸酯抗氧剂的质量之比为1：（1.1～1.55）。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯防水透湿膜专用白色母粒的制备方法，其特征在于，所述双转子连续混炼机的双转子转速为400～500rpm。
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