CN115260450B - 一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜，所述弹性聚氨酯膜为液化MDI‑50、新戊二醇NPG、1,4‑丁二醇BOD、聚己内酯PCL2000、碳化二亚胺以及新葵酸铋合成的聚氨酯膜。本发明公布了一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜及其制备方法，简化了聚氨酯膜的制备工艺，增强聚氨酯膜的透光性，提高产品质量。

Description

一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯膜技术领域，具体涉及一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜及其制备方法。
背景技术
近年来，由于新产品不断的开发，热可塑性TPU弹性体由于弹性好、物性佳、各种机械强度都很好，因此，被广泛用于射出、押出、压延及溶解成溶液型树脂等加工方式，是塑胶加工业者经常使用的塑胶材料，其制成产品涵盖了工业应用和民用必需品的范围，其中，常见的TPU材质是以膜的形式出现的。
而现在国内中小企业合成生产TPU膜基本都釆用纯MDI，PCL或PTEMG，扩链剂釆用1,4-丁二醇BOD炼制而成。其制备过程存在以下问题：一方面，因纯MDI液态易自聚而需固态低温贮存，生产时还需加热熔化且熔化后要及时用完，这样就增加了生产控制难度和加大了生产工作量而造成了不便；另一方面，因纯MDI的NCO官能基极为活泼，与1,4-丁二醇BOD的伯羟基反应太快易生成小分子的难溶结晶体，很容易影响最终产品的透光率和其他物性。
因此，提出一种解决上述问题的高透光率芳香族弹性聚氨酯膜及其制备方法实为必要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足和缺陷，提供一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜及其制备方法，简化了聚氨酯膜的制备工艺，增强聚氨酯膜的透光性，提高产品质量。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜，所述弹性聚氨酯膜为液化MDI-50、新戊二醇NPG、1,4-丁二醇BOD、聚己内酯PCL2000、碳化二亚胺以及新葵酸铋合成的聚氨酯膜。
优选地，所述液化MDI-50的填充量为30～40重量％。
优选地，所述新戊二醇NPG的填充量为4～5重量％。
优选地，所述1,4-丁二醇BOD的填充量为0～3重量％。
优选地，所述聚己内酯PCL2000的填充量为50～65重量％。
优选地，所述碳化二亚胺的填充量为0.5重量％。
优选地，所述新葵酸铋的填充量为0.01～0.1重量％。
基于同一构思，本发明还提供了一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配比称取聚己内酯PCL、1,4-丁二醇BOD以及新戊二醇NPG投入A料罐中均匀混合，加热至95～100℃后抽真空至-0.08Mpa，再脱水两小时后；将碳化二亚胺和新葵酸铋加入A料罐中混合均匀；
(2)再按配比称取液化MDI-50投入B料罐中，升高温度控制在50℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的物料经聚氨酯浇注机精准计量后注入双螺杆挤出机中充分反应，并控制双螺杆机喂料温度为120℃，混合段温度为170℃，挤出温度为190℃，让物料边反应边挤出；
(4)将步骤(3)挤出物料注入到薄膜成型挤出机中，经挤出制膜机口模挤出在PET离心膜上成膜，挤出制膜机口模温度控制在160℃，最后薄膜经过两至三天的常温熟化，即制得上述高透光率TPU薄膜。
优选地，步骤(3)中，物料通过双螺杆挤出机的时间为10分钟，充分反应后直接注入薄膜成型挤出机中。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明的弹性聚氨酯膜采用液化MDI中的MDI-50，MDI-50的反应活性比纯MDI略弱，可以调节调节异氰酸酯与多元醇的反应速度，稳定了最终产品TPU膜的高透光率和其他物性；同时，扩链剂采用新戊二醇NPG或者新戊二醇NPG与1,4-丁二醇BOD适当比例混用，新戊二醇NPG与1,4-丁二醇BOD相比，都含两个伯羟基，但新戊二醇NPG因相邻有双甲基的影响，其反应活性远比1,4-丁二醇BOD弱，从而其与纯MDI反应时基本不会生成难溶小分子聚合物，同时新戊二醇NPG的双甲基也有增强聚合物相溶性的作用，从而解决了用1,4-丁二醇BOD作扩链剂时TPU膜透光率不高的问题，有效地提高了聚氨酯膜产产品的质量。
2、本发明还提供了一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜的制备方法，利用现有的聚氨酯膜制备工艺技术中芳香族异氰酸与不同多元醇的反应活性所存在的差异，选用反应活性较低的异氰酸MDI-50，无需低温贮存且常温(大于17℃)为液态，从而避免了使用纯MDI时需加热熔化的工序，也无需建冷藏室贮存，这样既简化了贮存及生产工序，同时使用反应活性较弱的扩链剂，能够控制其副反应的发生，使得制备工艺结构更加稳定，得到的聚氨酯膜产品透光效果更好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明的具体实施过程如下：一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜，所述弹性聚氨酯膜为液化MDI-50、新戊二醇NPG、1,4-丁二醇BOD、聚己内酯PCL、碳化二亚胺以及新葵酸铋合成的聚氨酯膜，其中，所述液化MDI-50的填充量为30～40重量％；所述新戊二醇NPG的填充量为4～5重量％；所述1,4-丁二醇BOD的填充量为0～3重量％；所述聚己内酯PCL2000的填充量为50～65重量％；所述碳化二亚胺的填充量为0.5重量％，所述新葵酸铋的填充量为0.01～0.1重量％。
实施例1：
(1)将55g数均分子量为2000的聚己内酯PCL和10g的新戊二醇NPG加入A罐中均匀混合，并在加热至95～100℃后，抽真空至-0.08Mpa，再进行脱水2小时，然后再加入0.02g新葵酸铋和0.3g的碳化二亚胺均匀混合；
(2)将34.68g的液化MDI-50加入B罐后加热至50℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)罐得到的物料经聚氨酯浇注机精准计量后注入双螺杆挤出机中，并控制双螺杆机喂料温度为120℃，混合段温度为170℃，挤出温度为190℃，让物料边反应边挤出；
(4)将步骤(3)挤出物料注入到薄膜成型挤出机中，经挤出制膜机口模挤出在PET离心膜上成膜，挤出制膜机口模温度控制在160℃左右；最后薄膜经过两至三天的常温熟化，即制得上述高透光率TPU薄膜。
实施例2：
(1)将55g数均分子量为2000的聚己内酯PCL和5g的新戊二醇NPG以及5g的1,4-丁二醇BOD加入A罐中均匀混合，并在加热至95～100℃后，抽真空至-0.08Mpa，再进行脱水2小时，然后再加入0.02g新葵酸铋和0.3g的碳化二亚胺均匀混合；
(2)将34.68g的液化MDI-50加入B罐后加热至50℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的物料经聚氨酯浇注机精准计量后注入双螺杆挤出机中，并控制双螺杆机喂料温度为120℃，混合段温度为170℃，挤出温度为190℃，让物料边反应边挤出；
(4)将步骤(3)挤出物料注入到薄膜成型挤出机中，经挤出制膜机口模挤出在PET离心膜上成膜，挤出制膜机口模温度控制在160℃左右；最后薄膜经过两至三天的常温熟化，即制得上述高透光率TPU薄膜。
实施例3：
(1)将55g数均分子量为2000的聚己内酯PCL和7g的新戊二醇NPG以及3g的1,4-丁二醇BOD加入A罐中均匀混合，并在加热至95～100℃后，抽真空至-0.08Mpa，再进行脱水2小时，然后再加入0.02g新葵酸铋和0.3g的碳化二亚胺均匀混合；
(2)将34.68g的液化MDI-50加入B罐后加热至50℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的物料经聚氨酯浇注机精准计量后注入双螺杆挤出机中，并控制双螺杆机喂料温度为120℃，混合段温度为170℃，挤出温度为190℃，让物料边反应边挤出；
(4)将步骤(3)挤出物料注入到薄膜成型挤出机中，经挤出制膜机口模挤出在PET离心膜上成膜，挤出制膜机口模温度控制在160℃左右；最后薄膜经过两至三天的常温熟化，即制得上述高透光率TPU薄膜。
实施例4：
(1)将55g数均分子量为1000的聚己内酯PCL和5g的新戊二醇NPG以及3g的1,4-丁二醇BOD加入A罐中均匀混合，并在加热至95～100℃后，抽真空至-0.08Mpa，再进行脱水2小时，然后再加入0.02g新葵酸铋和0.3g的碳化二亚胺均匀混合；
(2)将36.68g的液化MDI-50加入B罐后加热至50℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的物料经聚氨酯浇注机精准计量后注入双螺杆挤出机中，并控制双螺杆机喂料温度为120℃，混合段温度为170℃，挤出温度为190℃，让物料边反应边挤出；
(4)将步骤(3)挤出物料注入到薄膜成型挤出机中，经挤出制膜机口模挤出在PET离心膜上成膜，挤出制膜机口模温度控制在160℃左右；最后薄膜经过两至三天的常温熟化，即制得上述高透光率TPU薄膜。
对比例1：
(1)将55g数均分子量为2000的聚四氢呋喃PTEMG和5g的新戊二醇NPG以及5g的1,4-丁二醇BOD加入A罐中均匀混合，并在加热至95～100℃后，抽真空至-0.08Mpa，再进行脱水2小时，然后再加入0.02g新葵酸铋和0.3g的碳化二亚胺均匀混合；
(2)将34.68g的液化MDI-50加入B罐后加热至50℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的物料经聚氨酯浇注机精准计量后注入双螺杆挤出机中，并控制双螺杆机喂料温度为120℃，混合段温度为170℃，挤出温度为190℃，让物料边反应边挤出；
(4)将步骤(3)挤出物料注入到薄膜成型挤出机中，经挤出制膜机口模挤出在PET离心膜上成膜，挤出制膜机口模温度控制在160℃左右；最后薄膜经过两至三天的常温熟化，即制得上述高透光率TPU薄膜。
对比例2：
(1)将55g数均分子量为1000的聚四氢呋喃PTEMG和5g的新戊二醇NPG以及3g的1,4-丁二醇BOD加入A罐中均匀混合，并在加热至95～100℃后，抽真空至-0.08Mpa，再进行脱水2小时，然后再加入0.02g新葵酸铋和0.3g的碳化二亚胺均匀混合；
(2)将36.68g的液化MDI-50加入B罐后加热至50℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的物料经聚氨酯浇注机精准计量后注入双螺杆挤出机中，并控制双螺杆机喂料温度为120℃，混合段温度为170℃，挤出温度为190℃，让物料边反应边挤出；
(4)将步骤(3)挤出物料注入到薄膜成型挤出机中，经挤出制膜机口模挤出在PET离心膜上成膜，挤出制膜机口模温度控制在160℃左右；最后薄膜经过两至三天的常温熟化，即制得上述高透光率TPU薄膜。
上述实施例和对比例中的硬段与软段所占比例基本一致为45:55，本发明中硬软段比例并不局限于此比例，根据需要可调整，如35:65，40:60，50:50等等。同时，从实施例和对比例可以看出，实例1中扩链剂只选用了新戊二醇NPG；实例2和实例3选用不同比例的新戊二醇NPG和1,4-丁二醇BOD作扩链剂；实例4选用不同数均分子量的聚己内酯PCL；对比例1与对比例2则选用不同数均分子量的聚四氢呋喃PTEMG替换聚己内酯PCL。
以上所述案例所制的薄膜性能指标如下表：
从表中各案例所制薄膜的性能指标数据可以看出，本发明制得的薄透光率都在80％以上，其中，新戊二醇NPG与1,4-丁二醇BOD相比，都含两个伯羟基，但新戊二醇NPG因相邻有双甲基的影响，其反应活性远比1,4-丁二醇BOD弱，从而其与MDI反应时基本不会生成难溶小分子聚合物，因此扩链剂全用新戊二醇NPG所做聚氨酯膜透光率最优，但由于新戊二醇NPG自身物理性质造成聚氨酯膜的抗张强度和硬度会略有下降；而对于聚己内酯PCL与聚四氢呋喃PTEMG的选用，由于聚己内酯PCL本身是具备一定的刚性和强度、熔点高，而聚四氢呋喃PTEMG是蜡状固定、熔点低，因此所制成的聚氨酯膜的硬度、抗拉强度以及断裂伸长率等会存在一定差异，但对透光率影响不大。
综上所述，本发明公布了一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜及其制备方法，通过一方面采用液化MDI中的MDI-50，另一方面采用新戊二醇NPG或者NPG与1,4-丁二醇BDO适当比例混用做扩链剂，来合成弹性TPU膜，不仅简化了制备工艺，使得聚氨酯膜制备，而且还解决了用1,4-丁二醇BDO作扩链剂时TPU膜透光率不高的问题，有效地提高了聚氨酯膜产品的质量。

Claims (6)

1.一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜，其特征在于，所述弹性聚氨酯膜为液化MDI-50、新戊二醇NPG、1,4-丁二醇BOD、聚己内酯PCL2000、碳化二亚胺以及新葵酸铋合成的聚氨酯膜，所述液化MDI-50的填充量为30~40重量%；所述新戊二醇NPG的填充量为4~5重量%，所述1,4-丁二醇BOD的填充量为0~3重量%。
2.根据权利要求1所述的一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜，其特征在于，所述聚己内酯PCL2000的填充量为50~65重量%。
3.根据权利要求1所述的一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜，其特征在于，所述碳化二亚胺的填充量为0.5重量%。
4.根据权利要求1所述的一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜，其特征在于，所述新葵酸铋的填充量为0.01~0.1重量%。
5.一种如权利要求1-4所述的高透光率芳香族弹性聚氨酯膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照配比称取聚己内酯PCL、1,4-丁二醇BOD以及新戊二醇NPG投入A料罐中均匀搅拌，加热至95~100℃后抽真空至-0.08Mpa，再脱水两小时后；将碳化二亚胺和新葵酸铋加入A料罐中混合均匀；
（2）再按配比称取液化MDI-50投入B料罐中，升高温度控制在50℃；
（3）将步骤（1）和步骤（2）得到的物料经聚氨酯浇注机精准计量后注入双螺杆挤出机中充分反应，并控制双螺杆机喂料温度为120℃，混合段温度为170℃，挤出温度为190℃，让物料边反应边挤出；
（4）将步骤（3）挤出物料注入到薄膜成型挤出机中，经挤出制膜机口模挤出在PET离心膜上成膜，挤出制膜机口模温度控制在160℃，最后薄膜经过两至三天的常温熟化，即制得上述高透光率TPU薄膜。
6.根据权利要求5所述的一种高透光率芳香族弹性聚氨酯膜的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，物料通过双螺杆挤出机的时间为10分钟，充分反应后直接注入薄膜成型挤出机中。
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