CN114379162A - 一种微孔结构的防水透气复合膜及其制备方法 - Google Patents
一种微孔结构的防水透气复合膜及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及防水透气膜制备技术领域,尤其是一种微孔结构的防水透气复合膜及其制备方法。一种微孔结构的防水透气复合膜,包括复合膜主体,复合膜主体边缘侧热压密封;复合膜主体包括第一透气层、胶黏层和第二透气层,第一透气层包括第一防水单元层和第一防水透气层;第二透气层包括第二防水单元层和第二防水透气层;第一防水透气层长度方向的平分线与第二防水透气层长度方向的平分线相垂直;第一防水透气层形成有第一透气微孔;第二防水透气层形成有直径小于第一透气微孔的第二透气微孔的直径。本申请中制备的防水透气复合膜具有良好的防水透气透湿性能,可用作瓜果鲜蔬的包装材料或服饰面料的防水透气外层。
Description
技术领域
本申请涉及防水透气膜制备技术领域,尤其是涉及一种微孔结构的防水透气复合膜及其制备方法。
背景技术
防水透气膜具有防水、透气、透湿性能,主要应用于服饰面料、汽车零部件、户外照明灯具、通信器材、农药化工包装、植保组培、连接器、新能源等不同领域。
公告号CN202658743U公开了一种建筑用复合透气薄膜,包括从上至下依次复合而成的上层、中层、下层,上层和下层均为无纺布层,中层为PE透气膜层。所述上层、中层与下层采用热熔胶点式或网状式粘合。
针对上述相关技术中的建筑用复合透气薄膜,申请人发现技术方案存在以下缺陷:相关技术中的防水透气膜虽然具有较好的防水性能,但是透气性相对较差,限制其使用范围。
发明内容
为了解决相关技术中存在的透气性能相对较差,限制其使用范围的问题,本申请提供了一种微孔结构的防水透气复合膜及其制备方法。
第一方面,本申请提供的一种微孔结构的防水透气复合膜,是通过以下技术方案得以实现的:
一种微孔结构的防水透气复合膜,包括复合膜主体,所述复合膜主体边缘侧热压密封;所述复合膜主体包括第一透气层、胶黏层和第二透气层,所述第一透气层是由沿宽度方向相互间隔排列的第一防水单元层和第一防水透气层构成;所述第二透气层是由沿宽度方向相互间隔排列的第二防水单元层和第二防水透气层构成;所述第一防水透气层长度方向的平分线与第二防水透气层长度方向的平分线相垂直;所述第一防水透气层一体加工成型有第一透气微孔;所述第二防水透气层一体加工成型有第二透气微孔;所述第一透气微孔的直径大于第二透气微孔的直径;所述胶黏层主要由多个呈点阵式分布的胶黏单元薄片构成;所述胶黏单元薄片粘结于第一透气层、第二透气层之间。
通过采用上述技术方案,本申请中制备的防水透气复合膜在受到单侧热场的影响时,因第一透气微孔的直径大于第二透气微孔的直径,第一透气层和第二透气层之间会形成“空腔”,水分受到防水透气复合膜中“空腔”影响不易向防水透气复合膜内部渗透,因此,本申请具有良好的防水性能同时具有较好的透湿、透气性能。
本申请中制备防水透气复合膜可作为瓜果鲜蔬的包装材料使用,可起到良好的保鲜作用。作为瓜果鲜蔬的包装材料使用时,第二透气层为内层,第一透气层为外层,瓜果鲜蔬呼吸作用产生热量和气体,因此,通过第二透气层的气体量大于通过第一透气层的气体量,第一透气层和第二透气层之间会形成“空腔”,第一透气层外部的水分受到防水透气复合膜中“空腔”影响不易向第二透气层内部渗透,从而保证瓜果鲜蔬与外界进行气体交换,保持瓜果鲜蔬的新鲜度,又能有效防水,避免包装袋进水影响瓜果鲜蔬新鲜度。
本申请中制备防水透气复合膜可作为服饰面料的防水透气外层使用,服饰面料为秋冬装。第二透气层通过点胶方式与服饰面料复合,人体穿戴复合有本申请制备的防水透气复合膜的服饰,在秋冬季节时,人体自身的温度大于外界的环境温度,因此防水透气复合膜在受到人体热场的影响,过第二透气层的气体量大于通过第一透气层的气体量,第一透气层和第二透气层之间形成“空腔”,不仅第一透气层外部的水分受到“空腔”影响,不易向第二透气层内部渗透,起到了较好的防水防风的作用,而且形成的“空腔”可减少热散失,起到保暖的效果,综上所述,采用本申请制备的服饰面料具有较好的防水防风保暖性能且兼具透气透湿性能,穿着舒适性较好。
优选的,所述胶黏单元薄片的垂直投影与第一防水单元层垂直投影和第二防水单元层垂直投影的重叠区域相重合。
通过采用上述技术方案,不仅可保证第一透气层、第二透气层的粘结强度,而且可改善本申请整体的透气透湿性能。
优选的,所述第一防水单元层的宽度是所述第一防水透气层的宽度的0.98-1.02倍;所述第二防水单元层的宽度是所述第二防水透气层宽度的0.98-1.02倍;所述第一防水单元层的宽度是所述第二防水单元层的宽度的0.98-1.02倍。
通过采用上述技术方案,可降低加工难度,进而降低整体的生产成本。
优选的,所述第一防水单元层是由TPU树脂A加工而成;所述TPU树脂A主要由异氰酸酯组合物、多元醇、扩链剂、催化剂和助剂制备而成;所述多元醇为聚碳酸酯多元醇搭配聚醚多元醇、聚酯多元醇中的至少一种;所述扩链剂为1,4丁二醇搭配1,6-己二醇、1, 5戊二醇中的至少一种;所述多元醇中羟基的总摩尔量与扩链剂中羟基的总摩尔量之比为 1:6-7;所述异氰酸酯组合物中-NCO摩尔量是多元醇和扩链剂中羟基的总摩尔量的0.97-0.99倍。
通过采用上述技术方案,可制备得到具有良好力学性能、防水性能和韧性的第一防水单元层,进而保证本申请中制备的防水透气复合膜具有较好的防水性能和较长的使用寿命。
优选的,所述异氰酸酯组合物为芳香族二异氰酸酯搭配脂肪族二异氰酸酯;所述芳香族二异氰酸酯中-NCO摩尔量是脂肪族二异氰酸酯中-NCO摩尔量的9-19:1;所述芳香族二异氰酸酯为二苯甲烷二异氰酸酯MDI、甲苯二异氰酸酯TDI中的至少一种;所述脂肪族二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯HDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI中的至少一种;所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛癸酸铋中的一种;所述催化剂的质量与异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的比值为1:1000-10000;所述助剂的质量与异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的比值为1-5:100;所述助剂包括阻燃剂、润滑剂、抗氧化剂;所述聚碳酸酯多元醇为己内酯型聚碳酸酯二醇;所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃;所述聚酯多元醇是由己二酸、 1,4丁二醇、1,6-己二醇制备而成。
通过复配二异氰酸酯、多元醇,可制备得到具有良好力学性能、阻燃性、抗老化性能、防水性能和韧性的第一防水单元层,进而保证本申请中制备的防水透气复合膜的质量。
优选的,所述第一防水透气层是由TPU树脂B加工而成;所述TPU树脂B与TPU 树脂A的区别在于:TPU树脂B的组分中包含有开孔填料A;所述开孔填料A的质量与异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的比值为3-10:100;所述开孔填料A为轻质碳酸钙、硫酸钡、二氧化钛中的一种或多种组合;所述开孔填料A的平均粒径控制在0.5-5微米。
通过采用上述技术方案,可制备得到具有良好力学性能、阻燃性、抗老化性、防水透气性、韧性的第一防水透气层,进而保证本申请中制备的防水透气复合膜的质量。
优选的,所述第二防水单元层是由TPU树脂C加工而成;所述TPU树脂C与TPU 树脂A的区别在于:TPU树脂C的组分中包含有增韧剂、爽滑剂;所述增韧剂的质量与异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的比值为3-8:100;所述增韧剂为聚三氟丙基甲基硅氧烷搭配改性羟基硅氧烷;所述改性羟基硅氧烷为分子量为15000的FM-DA26羟基硅氧烷或者分子量为10000的FM-0425羟基硅氧烷;所述爽滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁中的一种。
通过采用上述技术方案,可制备得到具有良好力学性能、阻燃性、抗老化性、防水性、韧性的第一防水透气层,进而保证本申请中制备的防水透气复合膜的质量。此外,加入的聚三氟丙基甲基硅氧烷,可降低第二防水单元层的界面张力,避免第二防水单元层和第一防水单元层粘结,影响“空腔”的形成,从而改善整体的防水透气性能。本申请中改性羟基硅氧烷的添加,可进一步改善第二防水单元层的韧性,进而保证本申请整体的力学强度和使用寿命。
优选的,所述第二防水透气层是由TPU树脂D加工而成;所述TPU树脂D与TPU 树脂C的区别在于:TPU树脂D的组分中还包含有开孔填料B;所述开孔填料B为轻质碳酸钙、硫酸钡、二氧化钛中的一种或多种组合;所述开孔填料B的平均粒径控制在5-10微米;所述开孔填料B的平均粒径大于开孔填料A。
通过采用上述技术方案,可制备得到具有良好力学性能、阻燃性、抗老化性、防水透气性、韧性的第二防水透气层,进一步保证本申请的防水透气性能。
第二方面,本申请提供的一种微孔结构的防水透气复合膜的制备方法,是通过以下技术方案得以实现的:
一种微孔结构的防水透气复合膜的制备方法,包括以下步骤:
步骤一,TPU树脂A、TPU树脂B、TPU树脂C、TPU树脂D的制备;
步骤二,采用TPU树脂A、TPU树脂B制备第一透气膜,采用TPU树脂C、TPU树脂D制备第二透气膜;
步骤三,裁切第一透气膜和第二透气膜,得到规格相同的第一透气层和第二透气层;
步骤四,第一透气层表面点阵式复合上胶黏单元薄片形成胶黏层;
步骤五,旋转第二透气层使得第一防水透气层长度方向的平分线与第二防水透气层长度方向的平分线相垂直,将第二透气层复合于第一透气层,得半成品;
步骤六,将所得半成品进行边缘热压处理,得成品复合膜。
通过采用上述技术方案,可制备得到具有良好防水透气性能。且本申请中所提供的制备方法相对简单,便于进行工业化批量生产。
优选的,所述采用TPU树脂A、TPU树脂B制备第一透气膜的具体方法主要包括以下步骤,步骤一,按配比称量TPU树脂A、TPU树脂B共混,干燥,备用;步骤二,将TPU 树脂A挤出,加料段和均化段的温度为160-180℃,模头温度为220-230℃,挤出熔体输入薄膜分配器,将TPU树脂B挤出,加料段和均化段的温度为160-180℃,模头温度为220-230℃,挤出熔体输入薄膜分配器;步骤三,流延,冷却辊温度为20-60℃;步骤四,双向拉伸后进行热定型,热定型温度为65-80℃,得到第一透气膜;采用TPU树脂C、TPU树脂D制备第二透气膜的方法与采用TPU树脂A、TPU树脂B制备第一透气膜的方法相同。
通过采用上述技术方案,可较为简单且快速制备得到具有良好防水透气性能的第一透气膜和第二透气膜。
综上所述,本申请具有以下优点:
1、本申请中制备的防水透气复合膜具有良好的防水透气性。
2、本申请中制备的防水透气复合膜作为服饰面料的防水透气外层时,可赋予服饰面料具有较好的防水保暖性能、防水透气透湿性能,使得服饰面料穿着更加舒适。
3、本申请中制备的防水透气复合膜作为瓜果鲜蔬的包装材料使用时,可起到良好的保鲜作用。
4、本申请中制备的防水透气复合膜具有较好的力学性能和韧性性,可改善本申请整体的使用寿命,更具市场竞争优势。
附图说明
图1是本申请中实施例1整体结构的剖视图。
图2是本申请中实施例1中第一透气层的结构示意图。
图3是本申请中实施例1中第二透气层的结构示意图。
图4是本申请中实施例1的整体结构示意图。
图5是本申请实施例10的整体结构示意图。
图6是本申请中薄膜分配器的整体结构示意图。
图7是图6中A-A处的剖视图。
图8是图6中B-B处的剖视图。
图中,1、第一透气层;10、复合膜主体;100、热压线;11、第一防水单元层;12、第一防水透气层;121、第一透气微孔;2、胶黏层;20、胶黏单元薄片;3、第二透气层;31、第二防水单元层;32、第二防水透气层;321、第二透气微孔;4、薄膜分配主体;40、薄膜分配器;5、第一物料进口;50、第一物料出口;6、第二物料进口;60、第二物料出口;7、第一物料储存空腔;71、第一连通道;72、第二连通道;73、第一汇集流道;8、第二物料储存空腔;81、第三连通道;82、第四连通道;83、第二汇集流道;9、导向合流件;91、并流通道。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。
原料
设备
参照图6,薄膜分配器40,包括薄膜分配主体4,薄膜分配主体4的几何形状呈长方体。薄膜分配主体4的上表面一体加工成型有第一物料进口5和第二物料进口6。薄膜分配主体4 的下表面一体加工成型有十二个第一物料出口50,第一物料出口50沿薄膜分配主体4的长度方向设置,且第一物料进口5皆与十二个第一物料出口50相连通。
参照图6,薄膜分配主体4的下表面一体加工成型有十二个第二物料出口60。第二物料出口60沿薄膜分配主体4的长度方向设置,且十二个第二物料出口60皆与第二物料进口 6连通。第二物料出口60位于相邻的第一物料进口5之间,且第一物料出口50的中轴线与第二物料出口60的中轴线处于同一平面内。第一物料出口50的中轴线与第二物料出口60的中轴线处于的平面位于薄膜分配主体4长度方向的垂直平分面内,即第一物料出口50的出口端圆心和第二物料出口60的出口端圆心连线呈直线。
参照图6和图7,薄膜分配主体4内一体加工成型有第一物料储存空腔7。第一物料储存空腔7呈圆柱形状且第一物料储存空腔7中轴线方向与薄膜分配主体4的长度方向一致。薄膜分配主体4内一体加工成型有第一连通道71,第一连通道71与第一物料储存空腔7连通。薄膜分配主体4内一体加工成型有十个与第一物料储存空腔7相连通的第二连通道72,第二连通道72的截面呈U架形。薄膜分配主体4内一体加工成型有十个第一汇集流道73。单个第一汇集流道73一端连通于单个第二连通道72,且另一端与单个第一物料出口50连通。
参照图6和图8,薄膜分配主体4内一体加工成型有第二物料储存空腔8。第二物料储存空腔8呈圆柱形状,且第二物料储存空腔8中轴线方向与薄膜分配主体4的长度方向一致。薄膜分配主体4内一体加工成型有第三连通道81,第三连通道81与第二物料储存空腔8相连通。薄膜分配主体4内一体加工成型有十个截面呈U形的第四连通道82,第四连通道 82与第二物料储存空腔8相连通。薄膜分配主体4内一体加工成型有十个第二汇集流道83。单个第二汇集流道83一端连通于单个第四连通道82且另一端连通于第二物料出口60。
参照图6,薄膜分配主体4下表面卡接有导向合流件9。导向合流件9一体成型有并流通道91。并流通道91与第一物料出口50相连通,且并流通道91也与第二物料出口60相连通。并流通道91与第一物料出口50、第二物料出口60相连通的一端的开口长度大于并流通道91背向第一物料出口50一端的开口长度。
制备例
制备例1
聚乙二酸丁二醇乙二醇酯二醇的制备方法,包括以下步骤:
步骤一,投料,以摩尔比2:1.06:1.06将计量准确的2922.80g的己二酸、955.27g的1,4丁二醇和1252.60g的1,6己二醇投入至反应釜中混合均匀,然后加入2.0g的钛酸四异丙酯,混合均匀,备用;
步骤二,升温至130.0-135.0℃,反应至出水;
步骤三,升温至220-230℃,酯交换反应2.0h;
步骤四,检测反应釜中物料的酸值,当检测酸值高于25mgKOH/g,则继续酯交换反应10min 再对物料的酸值进行检测,直至物料酸值低于25mgKOH/g,则开始抽真空,表压抽至0.098MPa, OH-值控制在56±3,得分子量为2000的聚乙二酸丁二醇乙二醇酯二醇。
制备例2
TPU树脂A是由MDI、HDI、重均分子量为2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、重均分子量为 2000的聚四氢呋喃PTMEG、1,4丁二醇、1,6-己二醇、辛癸酸铋、亚磷酸三苯酯、氢氧化铝和硬脂酸钙制备而成。
重均分子量为2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、重均分子量为2000的聚四氢呋喃PTMEG中羟基总摩尔量与1,4丁二醇、1,6-己二醇中羟基的总摩尔量之比为1:7。MDI、 HDI中-NCO摩尔量是重均分子量为2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、重均分子量为2000的聚四氢呋喃PTMEG、1,4丁二醇、1,6-己二醇中羟基的总摩尔量的0.985倍。1,4丁二醇与1,6-己二醇的摩尔比为6:1。MDI与HDI的摩尔比是19:1。
TPU树脂A的配料参数,参见下表:
表1 是TPU树脂A的具体配料参数
TPU树脂A的制备方法,包括以下步骤:
S1,将540.72g的1,4丁二醇和118.17g的1,6-己二醇投入双螺杆挤出机的第一料槽中,将 1800g的己内酯型聚碳酸酯二醇、200g的聚四氢呋喃PTMEG投入双螺杆挤出机的第二料槽中,同时将计量准确的1639.15g的二苯甲烷二异氰酸酯MDI、58.86g的六亚甲基二异氰酸酯 HDI、0.22g的辛癸酸铋、43.57g的亚磷酸三苯酯、43.57g的氢氧化铝、20.00g的硬脂酸钙搅拌均匀后投入双螺杆挤出机的第三料槽中,双螺杆挤出机中的机筒段温度控制在210-220℃,使用齿轮泵将材料从挤出机中排出;
S2,水冷粒化后在流化床干燥器中于85℃下干燥所得粒料,停留时间为500s,至水含量低于 0.05%,随后在80℃下,进行20h的热调整,得TPU树脂。
制备例3
制备例3与制备例2的区别在于:MDI与HDI的摩尔比是9:1。
本制备例中TPU树脂A的配料参数,参见下表:
表2 是制备例3中的TPU树脂A的配料参数
原料 | 用量g |
二苯甲烷二异氰酸酯MDI,分子量250.252 | 1554.06 |
六亚甲基二异氰酸酯HDI,分子量168.17 | 116.04 |
己内酯型聚碳酸酯二醇,分子量2000 | 1800.00 |
聚四氢呋喃PTMEG,分子量2000 | 200.00 |
1,4丁二醇分子量90.12 | 540.72 |
1,6-己二醇,分子量118.17 | 118.17 |
催化剂-辛癸酸铋 | 0.22 |
抗氧化剂:亚磷酸三苯酯 | 43.29 |
阻燃剂-氢氧化铝 | 43.29 |
润滑剂-硬脂酸钙 | 30.00 |
制备例4
制备例4与制备例2的区别在于:异氰酸酯组合物为TDI和IPDI,TDI和IPDI的的摩尔比是15:1。
本制备例中TPU树脂A的配料参数,参见下表:
表3 是制备例4中TPU树脂A的配料参数
原料 | 用量g |
甲苯二异氰酸酯TDI,分子量174.156 | 1140.72 |
异佛尔酮二异氰酸酯IPDI,分子量222.32 | 77.81 |
己内酯型聚碳酸酯二醇,分子量2000 | 1800.00 |
聚四氢呋喃PTMEG,分子量2000 | 200.00 |
1,4丁二醇分子量90.12 | 540.72 |
1,6-己二醇,分子量118.17 | 118.17 |
催化剂-辛癸酸铋 | 0.19 |
抗氧化剂:亚磷酸三苯酯 | 38.77 |
阻燃剂-氢氧化铝 | 38.77 |
润滑剂-硬脂酸钙 | 27.00 |
制备例5
制备例5与制备例2的区别在于:多元醇为己内酯型聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃PTMEG和制备例1中的分子量为2000的聚乙二酸丁二醇乙二醇酯二醇。己内酯型聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃PTMEG和制备例1中的分子量为2000的聚乙二酸丁二醇乙二醇酯二醇的摩尔比为3: 1:1。多元醇中羟基的总摩尔量与1,4丁二醇、1,6-己二醇中羟基的总摩尔量之比为1:7。
本制备例中TPU树脂A的配料参数,参见下表:
表4 是本制备例中TPU树脂A的配料参数
原料 | 用量g |
二苯甲烷二异氰酸酯MDI,分子量250.252 | 1639.15 |
六亚甲基二异氰酸酯HDI,分子量168.17 | 58.86 |
己内酯型聚碳酸酯二醇,分子量2000 | 1200.00 |
聚四氢呋喃PTMEG,分子量2000 | 400.00 |
制备例1中的聚酯多元醇 | 400.00 |
1,4丁二醇分子量90.12 | 540.72 |
1,6-己二醇,分子量118.17 | 118.17 |
催化剂-辛癸酸铋 | 0.22 |
抗氧化剂:亚磷酸三苯酯 | 43.56 |
阻燃剂-氢氧化铝 | 43.56 |
润滑剂-硬脂酸钙 | 30.00 |
制备例6
制备例6与制备例5的区别在于:多元醇为己内酯型聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃PTMEG和制备例1中的分子量为2000的聚乙二酸丁二醇乙二醇酯二醇。己内酯型聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃PTMEG和制备例1中的分子量为2000的聚乙二酸丁二醇乙二醇酯二醇的摩尔比为3: 1:1。多元醇中羟基的总摩尔量与1,4丁二醇、1,6-己二醇中羟基的总摩尔量之比为1:6。
本制备例中TPU树脂A的配料参数,参见下表:
表5 是本制备例中TPU树脂A的配料参数
制备例7
TPU树脂B与制备例2中TPU树脂A的区别在于:TPU树脂B的组分中包含有开孔填料A。开孔填料A的质量与异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的比值为3:100。开孔填料A为粒度为2-3μm的轻质碳酸钙、粒度为2-3μm的硫酸钡。轻质碳酸钙和硫酸钡的质量比为1:1。
本制备例中TPU树脂B的配料参数,参见下表:
表6 是本制备例中TPU树脂B的配料参数
原料 | 用量g |
二苯甲烷二异氰酸酯MDI,分子量250.252 | 1639.15 |
六亚甲基二异氰酸酯HDI,分子量168.17 | 58.86 |
己内酯型聚碳酸酯二醇,分子量2000 | 1800.00 |
聚四氢呋喃PTMEG,分子量2000 | 200.00 |
1,4丁二醇分子量90.12 | 540.72 |
1,6-己二醇,分子量118.17 | 118.17 |
催化剂-辛癸酸铋 | 0.22 |
抗氧化剂:亚磷酸三苯酯 | 43.57 |
阻燃剂-氢氧化铝 | 43.57 |
润滑剂-硬脂酸钙 | 30.00 |
轻质碳酸钙,粒度为2-3μm | 65.36 |
沉淀硫酸钡,粒度为2-3μm | 65.36 |
制备例8
TPU树脂B与制备例2中TPU树脂A的区别在于:TPU树脂BTPU树脂B的组分中包含有开孔填料A。开孔填料A的质量与异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的比值为10:100。开孔填料A为粒度为2-3μm的轻质碳酸钙、粒度为2-3μm的硫酸钡。轻质碳酸钙和硫酸钡的质量比为1:1。
本制备例中TPU树脂B的配料参数,参见下表:
表7 是本制备例中TPU树脂B的配料参数
制备例9
TPU树脂B与制备例6中TPU树脂A的区别在于:TPU树脂B的组分中包含有开孔填料A。开孔填料A的质量与异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的比值为8:100。开孔填料A为粒度为2-3μm的轻质碳酸钙、粒度为2-3μm的硫酸钡。轻质碳酸钙和硫酸钡的质量比为1:1。
本制备例中TPU树脂B的配料参数,参见下表:
表8 是本制备例中TPU树脂B的配料参数
原料 | 用量g |
二苯甲烷二异氰酸酯MDI,分子量250.252 | 1639.15 |
六亚甲基二异氰酸酯HDI,分子量168.17 | 58.86 |
己内酯型聚碳酸酯二醇,分子量2000 | 1028.57 |
聚四氢呋喃PTMEG,分子量2000 | 342.86 |
制备例1中的聚酯多元醇 | 342.86 |
1,4丁二醇分子量90.12 | 540.72 |
1,6-己二醇,分子量118.17 | 118.17 |
催化剂-辛癸酸铋 | 0.20 |
抗氧化剂:亚磷酸三苯酯 | 40.71 |
阻燃剂-氢氧化铝 | 40.71 |
润滑剂-硬脂酸钙 | 30.00 |
轻质碳酸钙,粒度为2-3μm | 174.28 |
沉淀硫酸钡,粒度为2-3μm | 174.28 |
制备例10
TPU树脂C与制备例2中TPU树脂A的区别在于:TPU树脂C的组分中包含有二氧化硅、聚三氟丙基甲基硅氧烷和分子量为15000的FM-DA26羟基硅氧烷。聚三氟丙基甲基硅氧烷的质量占异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的3%。分子量为15000的FM-DA26 羟基硅氧烷的质量占异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的4%。二氧化硅占异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的1.0%。
本制备例中TPU树脂C的配料参数,参见下表:
表9 是本制备例中TPU树脂C的配料参数
制备例11
TPU树脂C与制备例2中TPU树脂A的区别在于:TPU树脂C的组分中包含有聚三氟丙基甲基硅氧烷、分子量为10000的FM-0425羟基硅氧烷和二氧化硅。聚三氟丙基甲基硅氧烷的质量占异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的3%。分子量为10000的FM-0425羟基硅氧烷的质量占异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的4%。二氧化硅占异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的1.0%
本制备例中TPU树脂C的配料参数,参见下表:
表10 是本制备例中TPU树脂C的配料参数
原料 | 用量g |
二苯甲烷二异氰酸酯MDI,分子量250.252 | 1639.15 |
六亚甲基二异氰酸酯HDI,分子量168.17 | 58.86 |
己内酯型聚碳酸酯二醇,分子量2000 | 1800.00 |
聚四氢呋喃PTMEG,分子量2000 | 200.00 |
1,4丁二醇分子量90.12 | 540.72 |
1,6-己二醇,分子量118.17 | 118.17 |
聚三氟丙基甲基硅氧烷 | 130.71 |
FM-0425羟基硅氧烷 | 174.28 |
催化剂-辛癸酸铋 | 0.22 |
抗氧化剂:亚磷酸三苯酯 | 43.57 |
阻燃剂-氢氧化铝 | 43.57 |
润滑剂-硬脂酸钙 | 30.00 |
爽滑剂-二氧化硅 | 43.57 |
制备例12
TPU树脂D与制备例10中TPU树脂C的区别在于:TPU树脂D的组分中还包含有开孔填料B。开孔填料B为粒度为8-12μm的轻质碳酸钙、粒度为8-12μm的硫酸钡。轻质碳酸钙和硫酸钡的质量比为1:1。开孔填料B的质量与异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的比值为6:100。
本制备例中TPU树脂D的配料参数,参见下表:
表11 是本制备例中TPU树脂D的配料参数
原料 | 用量g |
二苯甲烷二异氰酸酯MDI,分子量250.252 | 1639.15 |
六亚甲基二异氰酸酯HDI,分子量168.17 | 58.86 |
己内酯型聚碳酸酯二醇,分子量2000 | 1800.00 |
聚四氢呋喃PTMEG,分子量2000 | 200.00 |
1,4丁二醇分子量90.12 | 540.72 |
1,6-己二醇,分子量118.17 | 118.17 |
聚三氟丙基甲基硅氧烷 | 130.71 |
FM-DA26羟基硅氧烷 | 174.28 |
催化剂-辛癸酸铋 | 0.22 |
抗氧化剂:亚磷酸三苯酯 | 43.57 |
阻燃剂-氢氧化铝 | 43.57 |
润滑剂-硬脂酸钙 | 30.00 |
爽滑剂-二氧化硅 | 43.57 |
轻质碳酸钙,粒度为8-12μm | 174.28 |
沉淀硫酸钡,粒度为8-12μm | 174.28 |
制备例13
TPU树脂D与制备例11中TPU树脂C的区别在于:TPU树脂D的组分中还包含有开孔填料B。开孔填料B为粒度为8-12μm的轻质碳酸钙、粒度为8-12μm的硫酸钡。轻质碳酸钙和硫酸钡的质量比为1:1。开孔填料B的质量与异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的比值为6:100。
本制备例中TPU树脂D的配料参数,参见下表:
表12 是本制备例中TPU树脂D的配料参数
原料 | 用量g |
二苯甲烷二异氰酸酯MDI,分子量250.252 | 1639.15 |
六亚甲基二异氰酸酯HDI,分子量168.17 | 58.86 |
己内酯型聚碳酸酯二醇,分子量2000 | 1800.00 |
聚四氢呋喃PTMEG,分子量2000 | 200.00 |
1,4丁二醇分子量90.12 | 540.72 |
1,6-己二醇,分子量118.17 | 118.17 |
聚三氟丙基甲基硅氧烷 | 130.71 |
FM-0425羟基硅氧烷 | 174.28 |
催化剂-辛癸酸铋 | 0.22 |
抗氧化剂:亚磷酸三苯酯 | 43.57 |
阻燃剂-氢氧化铝 | 43.57 |
润滑剂-硬脂酸钙 | 43.57 |
爽滑剂-二氧化硅 | 30.00 |
轻质碳酸钙,粒度为8-12μm | 174.28 |
沉淀硫酸钡,粒度为8-12μm | 174.28 |
实施例
实施例1
参照图1,本申请公开的一种微孔结构的防水透气复合膜,包括复合膜主体10,复合膜主体10边缘侧热压密封。复合膜主体10包括第一透气层1、胶黏层2和第二透气层3。
参照图1和图2,第一透气层1是由沿宽度方向相互间隔排列的第一防水单元层11和第一防水透气层12构成。第一防水单元层11的宽度是第一防水透气层12的宽度的0.98-1.02 倍。第一防水透气层12一体加工形成有第一透气微孔121。
参照图1和图3,第二透气层3是由沿宽度方向相互间隔排列的第二防水单元层31和第二防水透气层32构成。第二防水单元层31的宽度是第二防水透气层32宽度的0.98-1.02 倍。第二防水透气层32一体加工形成有第二透气微孔221。第一透气微孔121的直径大于第二透气微孔221。
参照图4,第一防水单元层11的宽度是第二防水单元层31的宽度的0.98-1.02倍。第一防水透气层12长度方向的平分线与第二防水透气层32长度方向的平分线相垂直。
参照图4,结合图1,胶黏层2主要由多个呈点阵式分布的胶黏单元薄片20构成。胶黏单元薄片20粘结于第一透气层、第二透气层之间。胶黏单元薄片20的垂直投影与第一防水单元层11垂直投影和第二防水单元层31垂直投影的重叠区域相重合。胶黏单元薄片20选择10±0.5微米厚的硅橡胶粘结片。
一种微孔结构的防水透气复合膜的制备方法,包括以下步骤:
步骤一,TPU树脂A的制备参见制备例2、TPU树脂B的制备参见制备例7、TPU树脂C的制备参见制备例10、TPU树脂D的制备的制备参见制备例12;
步骤二,第一透气膜和第二透气膜的制备;
采用制备例2的TPU树脂A、制备例7中的TPU树脂B制备第一透气膜,具体制备步骤如下:先将制备例2中的TPU树脂A、制备例7中的TPU树脂B混合均匀后,置于80℃的烘箱中进行2.0h的干燥,备用;然后将完成烘干的TPU树脂A加入螺杆挤出机中,加料段和均化段的温度为170-175℃,模头温度为220℃,挤出的TPU熔体A输入薄膜分配器40的第一物料进口5,将完成烘干的TPU树脂B加入螺杆挤出机中,加料段和均化段的温度为 175-178℃,模头温度为220℃,挤出的TPU熔体B输入薄膜分配器40的第二物料进口6, TPU熔体A和TPU熔体B在导向合流件9的并流通道91中合并流出,流延,冷却辊温度为 25℃,得铸片;再对铸片进行纵向拉伸,铸片预热置于155℃,在165℃下进行纵向拉伸,纵向拉伸完成后再进行横向拉伸,预热置于155℃,在165℃下进行横向拉伸,横向拉伸完成后进行热定型,热定型温度为120℃,得到膜厚在4-6微米的第一透气膜;
采用制备例10中的TPU树脂C、制备例12中的TPU树脂D制备第二透气膜,具体制备步骤如下:先将制备例10中的TPU树脂C、制备例12中的TPU树脂D混合均匀后,置于80℃的烘箱中进行2h的干燥,备用,然后将完成烘干的TPU树脂C加入螺杆挤出机中,加料段和均化段的温度为170-175℃,模头温度为220℃,挤出的TPU熔体C输入薄膜分配器40的第一物料进口5,将完成烘干的TPU树脂D加入螺杆挤出机中,加料段和均化段的温度为 175-178℃,模头温度为220℃,挤出的TPU熔体D输入薄膜分配器40的第二物料进口6, TPU熔体A和TPU熔体B在导向合流件9的并流通道91中合并流出,流延,冷却辊温度为 25℃,得铸片,对铸片先进行纵向拉伸,铸片预热置于155℃,在165℃下进行纵向拉伸,纵向拉伸完成后再进行横向拉伸,预热置于155℃,在165℃下进行横向拉伸,横向拉伸完成后进行热定型,热定型温度为120℃,得到膜厚在15-20微米的第二透气膜;
步骤三,裁切第一透气膜和第二透气膜呈正方形,得到规格相同的第一透气层11和第二透气层22;
步骤四,第一透气层1表面点阵式复合上胶黏单元薄片20形成胶黏层2;
步骤五,旋转第二透气层22,使得第一防水透气层12长度方向的平分线与第二防水透气层 32长度方向的平分线相垂直,将第二透气层22复合于第一透气层1,得半成品;
步骤六,将所得半成品进行边缘热压处理,得成品复合膜。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在:采用制备例3的TPU树脂A、制备例7中的TPU树脂B制备第一透气膜,采用制备例10中的TPU树脂C、制备例12中的TPU树脂D制备第二透气膜。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在:采用制备例4的TPU树脂A、制备例7中的TPU树脂B制备第一透气膜,采用制备例10中的TPU树脂C、制备例12中的TPU树脂D制备第二透气膜。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在:采用制备例5的TPU树脂A、制备例7中的TPU树脂B制备第一透气膜,采用制备例10中的TPU树脂C、制备例12中的TPU树脂D制备第二透气膜。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在:采用制备例6的TPU树脂A、制备例7中的TPU树脂B制备第一透气膜,采用制备例10中的TPU树脂C、制备例12中的TPU树脂D制备第二透气膜。
实施例6
实施例6与实施例1的区别在:采用制备例5的TPU树脂A、制备例8中的TPU树脂B制备第一透气膜,采用制备例10中的TPU树脂C、制备例12中的TPU树脂D制备第二透气膜。
实施例7
实施例7与实施例1的区别在:采用制备例5的TPU树脂A、制备例9中的TPU树脂B制备第一透气膜,采用制备例10中的TPU树脂C、制备例12中的TPU树脂D制备第二透气膜。
实施例8
实施例8与实施例1的区别在:采用制备例5的TPU树脂A、制备例9中的TPU树脂B制备第一透气膜,采用制备例11中的TPU树脂C、制备例12中的TPU树脂D制备第二透气膜。
实施例9
实施例9与实施例1的区别在:采用制备例5的TPU树脂A、制备例9中的TPU树脂B制备第一透气膜,采用制备例11中的TPU树脂C、制备例13中的TPU树脂D制备第二透气膜。
实施例10
实施例10与实施例9的区别在:
参考图5,复合膜主体10热压形成有纵横交错的热压线100。相邻纵向的热压线的间距等于第一防水单元层11、第一防水透气层12两者宽度之和。相邻横向的热压线的间距等于第二防水单元层21、第二防水透气层22两者宽度之和。在纵横交错的热压线的密封下,复合膜主体10形成有多个防水透气单元,因此,即便部分防水透气单元的气密性被破坏,对整体的防水透气性影响也相对较小。
一种微孔结构的防水透气复合膜的制备方法上的区别在于:步骤六,将所得半成品进行边缘热压处理,边缘热压处理完成后进行线性热压形成有纵横交错的热压线100,得成品复合膜。
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于:胶黏层的垂直投影与第一透气层的垂直投影、第二透气层的垂直投影相重合。
性能检测试验
检测方法/试验方法
1、水蒸气透过量测试:按照ISO 2528-1995《薄页材料水蒸气透湿度的测定重量法标准》测试。对实施例1-10和对比例1中的成品复合膜进行水蒸气透过量测试。
2、防水性能测试:按照DIN EN 20811-1992中文名称:纺织品耐水渗透性的测定静水压试验,对实施例1-10和对比例1进行测试。
3、力学性能测试:按照GB/T1040-2006,将膜制成标准的哑铃样条,以100mm/min的速度拉伸,测定试样的拉伸强度(横向拉伸强度和纵向拉伸强度)和断裂伸长率。对实施例 1-10中制备的第一透气膜和第二透气膜进行力学性能测试。
数据分析
表13 是实施例1-10和对比例1的水蒸气透过量和防水性能的测试参数
水蒸气透过量g/(m<sup>2</sup>*24h) | 防水性/bar | |
实施例1 | 2.4*10<sup>3</sup> | 0.42 |
实施例2 | 2.3*10<sup>3</sup> | 0.47 |
实施例3 | 2.4*10<sup>3</sup> | 0.43 |
实施例4 | 2.5*10<sup>3</sup> | 0.43 |
实施例5 | 2.3*10<sup>3</sup> | 0.44 |
实施例6 | 3.1*10<sup>3</sup> | 0.40 |
实施例7 | 2.8*10<sup>3</sup> | 0.41 |
实施例8 | 2.8*10<sup>3</sup> | 0.44 |
实施例9 | 2.8*10<sup>3</sup> | 0.42 |
实施例10 | 2.5*10<sup>3</sup> | 0.49 |
对比例1 | 0.8*10<sup>3</sup> | 0.54 |
表14 是实施例1-10和对比例1中第一透气膜和第二透气膜的力学性能测试参数
结合实施例1-10和对比例1并结合表13可以看出,实施例1-10中制备的防水透气复合膜的水蒸气透过量在2.0*103g/(m2*d)以上,且防水性能在0.4bar以上,因此,本申请中的防水透气复合膜具有良好的透气透湿性能和防水性能。
结合实施例1-10和对比例1并结合表13可以看出,实施例1中制备的防水透气复合膜的透气性明显优于对比例1中制备的防水透气复合膜的透气性,但是实施例1中制备的防水性能比对比例1中制备的防水透气复合膜的防水性能稍差,综上所述,本申请制备的防水透气复合膜具有较优的透气性同时具有较好的防水性能。
结合实施例1-10和对比例1并结合表13可以看出,实施例10中制备的防水透气复合膜的透气性比实施例1中制备的防水透气复合膜的透气性稍差,但是实施例10中制备的防水透气复合膜的防水性能有所提升。因此,采用本申请制备方法中步骤六的处理方式得到的防水透气复合膜的防水、透气、透湿的综合性能较好。
结合实施例1-10和对比例1并结合表14可以看出,本申请制备的第一透气膜的纵向拉伸强度和横向拉伸强度均在50.0MPa以上,拉伸断裂率在325%以上;且第二透气膜纵向拉伸强度和横向拉伸强度均在60.0MPa以上,拉伸断裂率在350%以上,因此,本申请中的防水透气复合膜具有良好的力学性能和较为持久的使用寿命。
本申请可作为瓜果鲜蔬的包装材料使用,可起到良好的保鲜作用,可保持瓜果鲜蔬的新鲜度。本申请可作为服饰面料的防水透气外层使用,可起到了较好的防水防风的作用同时可减少热散失,起到较好保暖的效果。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种微孔结构的防水透气复合膜,其特征在于:包括复合膜主体(10),所述复合膜主体(10)边缘侧热压密封;所述复合膜主体(10)包括第一透气层(1)、胶黏层(2)和第二透气层(3),所述第一透气层(1)是由沿宽度方向相互间隔排列的第一防水单元层(11)和第一防水透气层(12)构成;所述第二透气层(3)是由沿宽度方向相互间隔排列的第二防水单元层(31)和第二防水透气层(32)构成;所述第一防水透气层(12)长度方向的平分线与第二防水透气层(32)长度方向的平分线相垂直;所述第一防水透气层(12)一体加工成型有第一透气微孔(121);所述第二防水透气层(32)一体加工成型有第二透气微孔(221);所述第一透气微孔(121)的直径大于第二透气微孔(221)的直径;所述胶黏层(2)主要由多个呈点阵式分布的胶黏单元薄片(20)构成;所述胶黏单元薄片(20)粘结于第一透气层(1)、第二透气层(3)之间。
2.根据权利要求1所述的一种微孔结构的防水透气复合膜,其特征在于:所述胶黏单元薄片(20)的垂直投影与第一防水单元层(11)垂直投影和第二防水单元层(31)垂直投影的重叠区域相重合。
3.根据权利要求1或2所述的一种微孔结构的防水透气复合膜,其特征在于:所述第一防水单元层(11)的宽度是所述第一防水透气层(12)的宽度的0.98-1.02倍;所述第二防水单元层(31)的宽度是所述第二防水透气层(32)宽度的0.98-1.02倍;所述第一防水单元层(11)的宽度是所述第二防水单元层(31)的宽度的0.98-1.02倍。
4.根据权利要求1所述的一种微孔结构的防水透气复合膜,其特征在于:所述第一防水单元层(11)是由TPU树脂A加工而成;所述TPU树脂A主要由异氰酸酯组合物、多元醇、扩链剂、催化剂和助剂制备而成;所述多元醇为聚碳酸酯多元醇搭配聚醚多元醇、聚酯多元醇中的至少一种;所述扩链剂为1,4丁二醇搭配1,6-己二醇、1,5戊二醇中的至少一种;所述多元醇中羟基的总摩尔量与扩链剂中羟基的总摩尔量之比为1:6-7;所述异氰酸酯组合物中-NCO摩尔量是多元醇和扩链剂中羟基的总摩尔量的0.97-0.99倍。
5.根据权利要求4所述的一种微孔结构的防水透气复合膜,其特征在于:所述异氰酸酯组合物为芳香族二异氰酸酯搭配脂肪族二异氰酸酯;所述芳香族二异氰酸酯中-NCO摩尔量是脂肪族二异氰酸酯中-NCO摩尔量的9-19:1;所述芳香族二异氰酸酯为二苯甲烷二异氰酸酯MDI、甲苯二异氰酸酯TDI中的至少一种;所述脂肪族二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯HDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI中的至少一种;所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛癸酸铋中的一种;所述催化剂的质量与异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的比值为1:1000-10000;所述助剂的质量与异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的比值为1-5:100;所述助剂包括阻燃剂、润滑剂、抗氧化剂;所述聚碳酸酯多元醇为己内酯型聚碳酸酯二醇;所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃;所述聚酯多元醇是由己二酸、1,4丁二醇、1,6-己二醇制备而成。
6.根据权利要求4所述的一种微孔结构的防水透气复合膜,其特征在于:所述第一防水透气层(12)是由TPU树脂B加工而成;所述TPU树脂B与TPU树脂A的区别在于:TPU树脂B的组分中包含有开孔填料A;所述开孔填料A的质量与异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的比值为3-10:100;所述开孔填料A为轻质碳酸钙、硫酸钡、二氧化钛中的一种或多种组合;所述开孔填料A的平均粒径控制在0.5-5微米。
7.根据权利要求5所述的一种微孔结构的防水透气复合膜,其特征在于:所述第二防水单元层31是由TPU树脂C加工而成;所述TPU树脂C与TPU树脂A的区别在于:TPU树脂C的组分中包含有增韧剂、爽滑剂;所述增韧剂的质量与异氰酸酯组合物、多元醇和扩链剂三者总质量的比值为3-8:100;所述增韧剂为聚三氟丙基甲基硅氧烷搭配改性羟基硅氧烷;所述改性羟基硅氧烷为分子量为15000的FM-DA26羟基硅氧烷或者分子量为10000的FM-0425羟基硅氧烷;所述爽滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁、二氧化硅中的一种。
8.根据权利要求7所述的一种微孔结构的防水透气复合膜,其特征在于:所述第二防水透气层(32)是由TPU树脂D加工而成;所述TPU树脂D与TPU树脂C的区别在于:TPU树脂D的组分中还包含有开孔填料B;所述开孔填料B为轻质碳酸钙、硫酸钡、二氧化钛中的一种或多种组合;所述开孔填料B的平均粒径控制在5-10微米,且开孔填料B的平均粒径大于开孔填料A。
9.权利要求1-8中任一项所述的一种微孔结构的防水透气复合膜的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一,TPU树脂A、TPU树脂B、TPU树脂C、TPU树脂D的制备;
步骤二,采用TPU树脂A、TPU树脂B制备第一透气膜,采用TPU树脂C、TPU树脂D制备第二透气膜;
步骤三,裁切第一透气膜和第二透气膜,得到规格相同的第一透气层(11)和第二透气层(22);
步骤四,第一透气层(1)表面点阵式复合上胶黏单元薄片(20)形成胶黏层(2);
步骤五,旋转第二透气层(22)使得第一防水透气层(12)长度方向的平分线与第二防水透气层(32)长度方向的平分线相垂直,将第二透气层(22)复合于第一透气层(1),得半成品;
步骤六,将所得半成品进行边缘热压处理,得成品复合膜。
10.权利要求9所述的一种微孔结构的防水透气复合膜的制备方法,其特征在于:所述采用TPU树脂A、TPU树脂B制备第一透气膜的具体方法主要包括以下步骤,步骤一,按配比称量TPU树脂A、TPU树脂B共混,干燥,备用;步骤二,将TPU树脂A挤出,加料段和均化段的温度为160-180℃,模头温度为220-230℃,挤出熔体输入薄膜分配器,将TPU树脂B挤出,加料段和均化段的温度为160-180℃,模头温度为220-230℃,挤出熔体输入薄膜分配器;步骤三,流延,冷却辊温度为20-60℃;步骤四,双向拉伸后进行热定型,热定型温度为65-80℃,得到第一透气膜;采用TPU树脂C、TPU树脂D制备第二透气膜的方法与采用TPU树脂A、TPU树脂B制备第一透气膜的方法相同。
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