CN114426766A - 一种高遮光型双色tpu薄膜及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请属于TPU薄膜技术领域，具体涉及一种高遮光型双色TPU薄膜及其生产工艺，所述高遮光型双色TPU薄膜的两面分别为黑色膜和白色膜，所述黑色膜包括如下重量份的各组分：TPU母粒100份、硅烷偶联剂改性炭黑30‑50份。本申请的高遮光型双色TPU薄膜，两面分别为黑色膜和白色膜，白色膜向外有助于反射光线和热量，起到良好的隔热效果，黑色膜可以起到遮光作用，黑色膜想往外可以有效吸收热量，有助于提高内部温度，使双色TPU薄膜可应用于具有不同需求的场景；另外，黑色膜中所添加的炭黑为硅烷偶联剂改性炭黑，可有效改善炭黑在TPU中的分散效果，提高分散均匀性，避免团聚，减少对薄膜机械性能的影响，同时起到更好的遮光作用。
Description
技术领域
本申请属于TPU薄膜技术领域，具体涉及一种高遮光型双色TPU薄膜及其生产工艺。
背景技术
遮光膜可以用于对光线进行遮挡，达到部分透光或完全不透光的效果，从而实现对光线的控制，以满足特定的遮光需求，可用于窗帘、暗室、服装面料等领域。其中，黑白双色遮光膜是一种特殊的遮光膜，如果白色一面向外，则白色一面可以反射光线和热量，起到很好的隔热效果，满足内部的低温环境要求；黑色一面能够起到遮光作用，满足遮光的需求，特别适用于夏季。如果黑色一面向外，则黑色一面可以吸收光线和热量，有利于提高内部温度，特别适用于冬季。
中国专利申请文献CN 107868275 A公开了一种聚氨脂TPU黑色全遮光膜及其应用，该TPU黑色全遮光膜采用聚氨酯TPU、炭黑和铬黑粉末制作的母粒经吹膜而成，所制作的产品手感柔软，具有较好的防水透气性能，且能够起到保温保湿的效果，能够抵抗较强的太阳光和红外线照射，遮光效果好。但是，由于该文献中所添加的炭黑和铬黑粉末均为无机粉末，在有机的TPU中的分散性能不良，因此，有进一步的改善空间。
鉴于此，有必要开发一种TPU薄膜，在保障薄膜机械性能的同时改善炭黑等的分散性，进一步提高遮光效果。
发明内容
为了解决上述问题，本申请公开了一种高遮光型双色TPU薄膜及其生产工艺，该双色TPU薄膜的两面分别为黑色膜和白色膜，白色膜向外有助于反射光线和热量，起到良好的隔热效果，黑色膜可以起到遮光作用，黑色膜想往外可以有效吸收热量，有助于提高内部温度，使双色TPU薄膜可应用于具有不同需求的场景；另外，黑色膜中所添加的炭黑为硅烷偶联剂改性炭黑，可有效改善炭黑在TPU中的分散效果，提高分散均匀性，避免团聚，减少对薄膜机械性能的影响，同时起到更好的遮光作用。
第一方面，本申请提供一种高遮光型双色TPU薄膜，采用如下的技术方案：
一种高遮光型双色TPU薄膜，所述高遮光型双色TPU薄膜的两面分别为黑色膜和白色膜，所述黑色膜包括如下重量份的各组分：
TPU母粒 100份
硅烷偶联剂改性炭黑 30-50份。
TPU薄膜的两面分别为黑色膜和白色膜，可以起到不同的作用，白色膜朝外可以反射光线和热量，起到隔热作用，里面的黑色膜起遮光作用，适用于夏天；黑色膜朝外可以在遮光的同时吸收更多的热量，有利于内部温度的升高，适用于冬天。另外，添加的炭黑采用硅烷偶联剂进行改性，使其可以更好地分散于TPU中，避免影响薄膜的机械性能，同时具有更好的遮光作用。
作为优选，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570和遮光硅烷偶联剂中的一种或几种。
作为优选，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560和KH570中的至少一种与遮光硅烷偶联剂的混合物。
硅烷偶联剂以普通的KH550、KH560和KH570复配遮光硅烷偶联剂，可以在改善遮光效果的同时避免引入过多的苯环结构而影响薄膜的柔韧性。
作为优选，所述硅烷偶联剂中遮光硅烷偶联剂所占重量百分比为60-70％。
作为优选，所述硅烷偶联剂改性炭黑的制备方法为：将硅烷偶联剂分散于乙醇水溶液中，加入炭黑，搅拌下升温至50℃，继续搅拌反应20min，过滤、洗涤、干燥、研磨获得硅烷偶联剂改性炭黑。
发明人经实验确认，遮光硅烷偶联剂在硅烷偶联剂总量中占10-20％的情况下可获得更优的效果。
作为优选，所述遮光硅烷偶联剂的结构式为：
遮光硅烷偶联剂中引入了紫外线吸收剂UV-531的结构，有利于进一步改进TPU薄膜的遮光性能，同时提高薄膜的耐紫外老化性能，且通过对炭黑的改性将其引入到TPU薄膜中，由于其于炭黑之间的接枝作用，在使用过程中也不易发生析出，可以更持久地发挥作用。
作为优选，所述白色膜包括如下重量份的各组分：
TPU母粒 100份
硅烷偶联剂改性钛白粉 10-30份。
作为优选，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570和遮光硅烷偶联剂中的一种或几种。
第二方面，本申请提供一种高遮光型双色TPU薄膜的生产工艺，采用如下的技术方案：
一种高遮光型双色TPU薄膜的生产工艺，通过共挤出工艺获得由黑色膜和白色膜组成的高遮光型双色TPU薄膜。
本申请具有如下的有益效果：
(1)本申请的高遮光型双色TPU薄膜，两面分别为黑色膜和白色膜，白色膜向外有助于反射光线和热量，起到良好的隔热效果，黑色膜可以起到遮光作用，黑色膜想往外可以有效吸收热量，有助于提高内部温度，使双色TPU薄膜可应用于具有不同需求的场景；另外，黑色膜中所添加的炭黑为硅烷偶联剂改性炭黑，可有效改善炭黑在TPU中的分散效果，提高分散均匀性，避免团聚，减少对薄膜机械性能的影响，同时起到更好的遮光作用。
(2)本申请所用的遮光硅烷偶联剂中引入了紫外线吸收剂UV-531的结构，有利于进一步改进TPU薄膜的遮光性能，同时提高薄膜的耐紫外老化性能，且通过对炭黑的改性将其引入到TPU薄膜中，由于其于炭黑之间的接枝作用，在使用过程中也不易发生析出，可以更持久地发挥作用。
(3)采用KH550、KH560和KH570中的至少一种复配遮光硅烷偶联剂对炭黑进行改性，遮光硅烷偶联剂中含有的UV-531结构中含有苯环结构，减少其添加量可以在改善遮光效果的同时避免引入过多的苯环结构而影响薄膜的柔韧性。
具体实施方式
现在结合实施例对本申请作进一步详细的说明。
制备遮光硅烷偶联剂：
(1)将12份2,4-二羟基二苯甲酮加入20份环己酮内搅拌溶解，然后加入7份8-氯-1-辛烯、0.1份碳酸钠、0.2份碘化钾，不断搅拌下加热至回流，然后保温反应10h，蒸馏回收环己酮，然后冷却、结晶、吸滤，得到粗品，将粗品在乙醇中重结晶，并用活性炭脱色，得到产物一，其中，反应过程为：
(2)取10份产物一溶于乙醇中，加入30ppm的铂催化剂，升温至85℃，搅拌下滴加6份三乙氧基硅烷，滴加完毕后继续搅拌反应6h，滤除催化剂，然后蒸馏出乙醇，得到遮光硅烷偶联剂，反应过程为：
硅烷偶联剂改性炭黑的制备方法：将硅烷偶联剂分散于采用醋酸调节pH至5的95％(体积浓度)乙醇水溶液中，搅拌5min，然后加入炭黑粉末，搅拌升温至50℃反应20min，然后过滤、洗涤、干燥，研磨至粒径为30μm以下，其中硅烷偶联剂的用量占炭黑总质量的2％。
实施例1
制备硅烷偶联剂改性炭黑所用的硅烷偶联剂全部为KH550。
黑色膜所用原料：
TPU母粒 100份
硅烷偶联剂改性炭黑 40份。
白色膜所用原料
TPU母粒 100份
KH550改性钛白粉 20份。
生产工艺：将黑色膜所用原料和白色膜所用原料分别在混合机中混合均匀，然后将两种混合料分别进行热熔，并从相应的挤出口挤出，并经流延机挤压后输出，最后经过冷却、牵引、收卷，得到双色TPU薄膜。
实施例2
制备硅烷偶联剂改性炭黑所用的硅烷偶联剂为KH550和遮光硅烷偶联剂的混合物，其中，KH550所占的质量百分比为50％，遮光硅烷偶联剂所占的质量百分比为50％。
黑色膜所用原料：
TPU母粒 100份
硅烷偶联剂改性炭黑 40份。
白色膜所用原料
TPU母粒 100份
KH550改性钛白粉 20份。
生产工艺：将黑色膜所用原料和白色膜所用原料分别在混合机中混合均匀，然后将两种混合料分别进行热熔，并从相应的挤出口挤出，并经流延机挤压后输出，最后经过冷却、牵引、收卷，得到双色TPU薄膜。
实施例3
制备硅烷偶联剂改性炭黑所用的硅烷偶联剂为KH550和遮光硅烷偶联剂的混合物，其中，KH550所占的质量百分比为20％，遮光硅烷偶联剂所占的质量百分比为80％。
黑色膜所用原料：
TPU母粒 100份
硅烷偶联剂改性炭黑 40份。
白色膜所用原料
TPU母粒 100份
KH550改性钛白粉 20份。
生产工艺：将黑色膜所用原料和白色膜所用原料分别在混合机中混合均匀，然后将两种混合料分别进行热熔，并从相应的挤出口挤出，并经流延机挤压后输出，最后经过冷却、牵引、收卷，得到双色TPU薄膜。
实施例4
制备硅烷偶联剂改性炭黑所用的硅烷偶联剂为KH560和遮光硅烷偶联剂的混合物，其中，KH560所占的质量百分比为40％，遮光硅烷偶联剂所占的质量百分比为60％。
黑色膜所用原料：
TPU母粒 100份
硅烷偶联剂改性炭黑 50份。
白色膜所用原料
TPU母粒 100份
KH550改性钛白粉 10份。
生产工艺：将黑色膜所用原料和白色膜所用原料分别在混合机中混合均匀，然后将两种混合料分别进行热熔，并从相应的挤出口挤出，并经流延机挤压后输出，最后经过冷却、牵引、收卷，得到双色TPU薄膜。
实施例5
制备硅烷偶联剂改性炭黑所用的硅烷偶联剂为KH570和遮光硅烷偶联剂的混合物，其中，KH570所占的质量百分比为30％，遮光硅烷偶联剂所占的质量百分比为70％。
黑色膜所用原料：
TPU母粒 100份
硅烷偶联剂改性炭黑 30份。
白色膜所用原料
TPU母粒 100份
KH550改性钛白粉 30份。
生产工艺：将黑色膜所用原料和白色膜所用原料分别在混合机中混合均匀，然后将两种混合料分别进行热熔，并从相应的挤出口挤出，并经流延机挤压后输出，最后经过冷却、牵引、收卷，得到双色TPU薄膜。
实施例6
制备硅烷偶联剂改性炭黑所用的硅烷偶联剂为KH550和遮光硅烷偶联剂的混合物，其中，KH550所占的质量百分比为35％，遮光硅烷偶联剂所占的质量百分比为65％。
黑色膜所用原料：
TPU母粒 100份
硅烷偶联剂改性炭黑 40份。
白色膜所用原料
TPU母粒 100份
KH550改性钛白粉 20份。
生产工艺：将黑色膜所用原料和白色膜所用原料分别在混合机中混合均匀，然后将两种混合料分别进行热熔，并从相应的挤出口挤出，并经流延机挤压后输出，最后经过冷却、牵引、收卷，得到双色TPU薄膜。
对比例1
所用的炭黑为未改性炭黑。
黑色膜所用原料：
TPU母粒 100份
未改性炭黑 40份。
白色膜所用原料
TPU母粒 100份
KH550改性钛白粉 20份。
生产工艺：将黑色膜所用原料和白色膜所用原料分别在混合机中混合均匀，然后将两种混合料分别进行热熔，并从相应的挤出口挤出，并经流延机挤压后输出，最后经过冷却、牵引、收卷，得到双色TPU薄膜。
对比例2
制备硅烷偶联剂改性炭黑所用的硅烷偶联剂全部为KH550。
黑色膜所用原料：
TPU母粒 100份
硅烷偶联剂改性炭黑 39.5份
紫外线吸收剂UV-531 0.5份。
白色膜所用原料
TPU母粒 100份
KH550改性钛白粉 20份。
生产工艺：将黑色膜所用原料和白色膜所用原料分别在混合机中混合均匀，然后将两种混合料分别进行热熔，并从相应的挤出口挤出，并经流延机挤压后输出，最后经过冷却、牵引、收卷，得到双色TPU薄膜。
对各实施例和对比例所制备的双色TPU薄膜进行性能测试，测试方法如下所示，测试结果见表1。
遮光度：将所制备的TPU薄膜与克重为120g/m2的纯色涤纶布复合，然后根据AATCC-148-79《窗帘材料遮光效应评定方法》，采取光透射的“箱法”来测试遮光性能。
拉伸强度：根据GB/T 13022-1991《塑料薄膜拉伸性能试验方法》进行测试。
断裂伸长率：根据GB/T 13022-1991《塑料薄膜拉伸性能试验方法》进行测试。
耐紫外老化：将所制备的TPU薄膜的黑色膜一面朝上放置在紫外老化试验箱中，调节紫外线强度为400μW/cm2，温度为28℃，240h后取出进行拉伸强度的测试，与老化前的拉伸强度比较得到老化后拉伸强度下降率。
表1
| 遮光度/％ | 拉伸强度/MPa | 断裂伸长率/％ | 老化后拉伸强度下降率/％ | |
| 实施例1 | 100 | 40.4 | 431 | 33.6 |
| 实施例2 | 100 | 42.3 | 423 | 7.9 |
| 实施例3 | 100 | 43.8 | 392 | 2.1 |
| 实施例4 | 100 | 41.6 | 415 | 2.6 |
| 实施例5 | 100 | 42.3 | 437 | 3.8 |
| 实施例6 | 100 | 43.2 | 420 | 2.8 |
| 对比例1 | 100 | 35.7 | 376 | 35.5 |
| 对比例2 | 100 | 42.9 | 404 | 5.3 |
从表1可以看出，本申请所制备的TPU薄膜的遮光度达到100％，可实现完全不透光。实施例1-6的拉伸强度在40MPa以上，断裂伸长率在390％以上，实施例2-6老化后拉伸强度下降率在7.9％以下。
实施例1中由于不含紫外线吸收剂的结构，所以耐老化效果较差。
实施例2中制备硅烷偶联剂改性炭黑所用的硅烷偶联剂由50％的KH550和50％的遮光硅烷偶联剂组成，所制备的TPU薄膜耐老化效果不如实施例6，这是由于遮光偶联剂含量较低，使得耐老化效果较差。
实施例3中制备硅烷偶联剂改性炭黑所用的硅烷偶联剂由20％的KH550和80％的遮光硅烷偶联剂组成，虽然耐老化效果优于实施例6，拉伸强度较高，但断裂伸长率低，这可能是由于较多的遮光硅烷偶联剂引入了较多的苯环结构，影响了薄膜的柔韧性。
对比例1中添加的是未改性的炭黑，严重影响的薄膜的拉伸强度和断裂伸长率，且耐老化效果很差。
对比例2中添加的是KH550改性炭黑和紫外线吸收剂UV-531，耐老化效果不如实施例6，这可能是由于虽然也添加了紫外线吸收剂，但单独添加的紫外线吸收剂首先可能无法更加均匀的分散在体系中，其次由于和基体之间没有良好的固定作用，容易发生游离和析出，从而影响抗紫外线的效果。
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，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种高遮光型双色TPU薄膜，其特征在于：所述高遮光型双色TPU薄膜的两面分别为黑色膜和白色膜，所述黑色膜包括如下重量份的各组分：
TPU母粒 100份
硅烷偶联剂改性炭黑 30-50份。
2.如权利要求1所述的高遮光型双色TPU薄膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570和遮光硅烷偶联剂中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的高遮光型双色TPU薄膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH550、KH560和KH570中的至少一种与遮光硅烷偶联剂的混合物。
4.如权利要求3所述的高遮光型双色TPU薄膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂中遮光硅烷偶联剂所占重量百分比为60-70％。
5.如权利要求1所述的高遮光型双色TPU薄膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂改性炭黑的制备方法为：将硅烷偶联剂分散于乙醇水溶液中，加入炭黑，搅拌下升温至50℃，继续搅拌反应20min，过滤、洗涤、干燥、研磨获得硅烷偶联剂改性炭黑。
6.如权利要求2-4任一项所述的高遮光型双色TPU薄膜，其特征在于：所述遮光硅烷偶联剂的结构式为：
7.如权利要求1所述的高遮光型双色TPU薄膜，其特征在于：所述白色膜包括如下重量份的各组分：
TPU母粒 100份
硅烷偶联剂改性钛白粉 10-30份。
8.如权利要求7所述的高遮光型双色TPU薄膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570和遮光硅烷偶联剂中的一种或几种。
9.一种如权利要求1所述的高遮光型双色TPU薄膜的生产工艺，其特征在于：通过共挤出工艺获得由黑色膜和白色膜组成的高遮光型双色TPU薄膜。
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