CN117362705A - 一种tpu筒膜的制备方法及tpu筒膜的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚合物筒膜材料技术领域，公开了一种TPU筒膜的制备方法，包括以下方法步骤：S1、原料准备：按照重量份配比称取以下的原料备用：聚氨基甲酸酯、聚酰胺、硼酸、复合添加剂、组合抗氧化剂、碳酸钙、混合耐磨剂、催化剂，S2、原料混合：将原料通过旋转混合机均匀混合，期间补充增韧剂，之后将混合基料烘干；S3、制膜处理：将烘干后的干燥基料取出，经过挤出机流延成膜后，进行冷却处理，之后进行收卷、包装后，得到TPU筒膜成品。通过在TPU筒膜的制备原料中添加硼酸以及由多元醇和二异氰酸酯反应制成的复合添加剂，使得压延筒膜厚度均匀可控，便于生产，宽度可降至20mm左右，提高了TPU筒膜的应用效果。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物筒膜材料技术领域，具体为一种TPU筒膜的制备方法及TPU筒膜的应用。
背景技术
TPU是一种环保高分子聚合物，中文名叫热塑型聚氨酯弹性体，它克服了PVC和PU的诸多缺陷，不仅拥有橡胶及普通塑料的大部分特性，还拥有优良的综合物理及化学性能，所以又被称为未来素材，而TPU筒膜则是采用TPU粒料，通过特殊工艺制成的膜材，它继承了TPU的优秀物性，应用范围广泛。
当前，市面上的TPU筒膜宽度(压平后宽度100mm)，且厚度在0.2mm以上的，筒膜优势是在于可以达到更好的密封性、美观效果和实用性，之前医疗类筒膜大都是TPE材质，现在随着医疗的发展需求，现在逐步更换成TPU材质，因为TPU筒膜材质更有韧性，不易损坏，同时TPU材质更加环保，TPU筒膜可以用于吸痰管连接件保护套等多种医疗耗材，但是比较窄的TPU筒膜不好成型，TPU材料又比较粘，所以比较难以生产。
因此，为了解决上述问题，本发明旨在提供一种TPU筒膜的制备方法及TPU筒膜的应用，通过制备特殊的复合添加剂和添加硼酸等成分，在TPU筒膜的制造生产中进行耐高温、增韧改性来提高其综合性能，使其易于产生成较窄、厚度薄的产品。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种TPU筒膜的制备方法及TPU筒膜的应用，解决了当前窄边型TPU筒膜产品不好成型，TPU材料比较粘，导致生产较为困难的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种TPU筒膜的制备方法，包括以下方法步骤：
S1、原料准备：
按照重量份配比称取以下的原料备用：聚氨基甲酸酯55～85份、聚酰胺15～20份、硼酸2～5份、复合添加剂8～16份、组合抗氧化剂1～2份、碳酸钙1～3份、混合耐磨剂5～8份、催化剂2～3份、紫外线吸收剂3～5份、抗菌剂2～4份；
所述复合添加剂通过以下的步骤制备而成：
步骤一、将多元醇和二异氰酸酯进行混合后放入到反应釜内，搅拌反应处理1～1.5h后得混合料A进行备用；
步骤二、向步骤一处理后的反应釜内加入混合料A总质量1.8～2.2倍的混合扩链剂，搅拌反应处理1～2h后得混合料B备用；
步骤三、向步骤二处理后的反应釜内加入混合料B总质量1.1～1.8倍的四乙基溴化铵、总质量1.2～1.5％的甲基丙烯酸缩水甘油酯、搅拌反应2～3h后，即得到复合添加剂成品；
S2、原料混合：
将按照重量份配比完成后的各原料通过旋转混合机均匀混合，期间补充增韧剂，之后在60℃～125℃的条件下将混合基料烘干2～4h，得到TPU干燥基料；
S3、制膜处理：
将烘干后的TPU干燥基料取出，加热成熔融状态，通过吹膜机吹制成型，之后进行收卷、包装后，得到TPU筒膜成品。
优选的，所述混合耐磨剂由氮化硼纤维和聚酰亚胺纤维按照3～5：1～2混合制成。
优选的，所述组合抗氧化剂由苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和双烷基羟胺抗氧剂混合反应制成，混合温度条件为60～80℃，混合反应时间为1～3小时。
优选的，所述苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的组成原料包括甲苯、苯乙烯和丙烯酸羟乙酯。
优选的，所述步骤一中，多元醇和二异氰酸酯的摩尔比1：2.2～2.5，所述多元醇包括端羟基聚烯烃和小分子二元醇组合而成，所述端羟基聚烯烃和小分子二元醇的质量比为3～5:1。
优选的，所述步骤一中，所述反应釜的反应温度为60～90℃，反应的时间为2～6h。
优选的，所述步骤二中，混合扩链剂由乙二胺和二乙氨基乙醇按照1：3的比例混合制成。
优选的，所述S2步骤中，所述增韧剂包括聚乙二醇、乙酰柠檬酸丁酯或聚己内酯中的任意一种或至少两种的组合，所述增韧剂的添加质量为聚氨基甲酸酯质量的1～3％。
优选的，所述催化剂为辛酸亚锡、二辛酸二丁锡或二月桂酸二丁锡中的任意一种或至少两种的混合物，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂UV-9中的任意一种，所述抗菌剂为甲壳素。
一种TPU筒膜的应用，所述的TPU筒膜作为医疗耗材保护用材料。
本发明提供了一种TPU筒膜的制备方法及TPU筒膜的应用。具备以下有益效果：
1、本发明通过制备特殊的复合添加剂原料作为筒膜的生产原料，同时添加硼酸以及混合耐磨剂，使得最终生产的TPU筒膜具有高强度、高韧性、耐磨、耐油、耐寒、耐老化等优良特性，易于后端加工，同时兼具防水透湿、防风、防寒、抗菌、抗紫外线等优异性能，适合与各种材料的贴合、热压、高周等制作成型，筒膜本体易于生产，厚度均匀，表面光泽度高，耐黄变，具有耐磨，阻燃，耐低温等特性。
2、本发明制备的TPU筒膜产品，宽度可以做到20mm左右，相对于市面上的产品平均宽度能够轻易做到更窄，同时厚度可以做到单层0.04mm左右，材料处于熔融状态进行加工时粘度较低，有效改善了市面上现有产品在制作窄型、超薄型TPU筒膜存在的部分缺点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明实施例提供一种TPU筒膜的制备方法，包括以下方法步骤：
S1、原料准备：
按照重量份配比称取以下的原料备用：聚氨基甲酸酯55份、聚酰胺15份、硼酸2份、复合添加剂8份、组合抗氧化剂1份、碳酸钙3份、混合耐磨剂5份、催化剂2份，紫外线吸收剂3份、抗菌剂2份，在本实施例中，催化剂为辛酸亚锡，紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-P，抗菌剂为甲壳素；
复合添加剂通过以下的步骤制备而成：
步骤一、将多元醇和二异氰酸酯进行混合后放入到反应釜内，搅拌反应处理1.5h后得混合料A进行备用，反应釜的反应温度为85℃，反应的时间为3h，在此步骤中，多元醇和二异氰酸酯的摩尔比1：2.2，多元醇包括端羟基聚烯烃和小分子二元醇组合而成，端羟基聚烯烃和小分子二元醇的质量比为3:1；
其中的组合抗氧化剂由苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和双烷基羟胺抗氧剂混合反应制成，混合温度条件为65℃，混合反应时间为1小时，其中，苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的组成原料包括甲苯、苯乙烯和丙烯酸羟乙酯；
其中的混合耐磨剂由氮化硼纤维和聚酰亚胺纤维按照3：2混合制成；
步骤二、向步骤一处理后的反应釜内加入混合料A总质量1.9倍的混合扩链剂，搅拌反应处理1h后得混合料B备用，在此步骤中，混合扩链剂由乙二胺和二乙氨基乙醇按照1：3的比例混合制成；
步骤三、向步骤二处理后的反应釜内加入混合料B总质量1.5倍的四乙基溴化铵、总质量1.2％的甲基丙烯酸缩水甘油酯、搅拌反应2h后，即得到复合添加剂成品；
S2、原料混合：
将按照重量份配比完成后的各原料通过旋转混合机均匀混合，期间补充增韧剂，增韧剂的添加质量为聚氨基甲酸酯质量的1％，之后在105℃的条件下将混合基料烘干2h，得到TPU干燥基料；
S3、制膜处理：
将烘干后的TPU干燥基料取出，加热成熔融状态，通过吹膜机吹制成型，之后进行收卷、包装后，得到TPU筒膜成品。
经过本实施例制备而成的TPU筒膜成品，其实际测试参数参考表3数据所示。
实施例2：
本发明实施例提供一种TPU筒膜的制备方法，包括以下方法步骤：
S1、原料准备：
按照重量份配比称取以下的原料备用：聚氨基甲酸酯55份、聚酰胺15份、硼酸3份、复合添加剂10份、组合抗氧化剂1份、碳酸钙3份、混合耐磨剂6份、催化剂2份，紫外线吸收剂3份、抗菌剂2份，在本实施例中，催化剂为辛酸亚锡，紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-P，抗菌剂为甲壳素；
S2、原料混合：
将按照重量份配比完成后的各原料通过旋转混合机均匀混合，期间补充增韧剂，增韧剂的添加质量为聚氨基甲酸酯质量的1％，之后在105℃的条件下将混合基料烘干2h，得到TPU干燥基料；
S3、制膜处理：
将烘干后的TPU干燥基料取出，加热成熔融状态，通过吹膜机吹制成型，之后进行收卷、包装后，得到TPU筒膜成品。
在本实施例中，所使用的原料类型与实施例1保持一致，区别在于添加原料的份数有所不同，经过本实施例制备而成的TPU筒膜材料，其实际测试参数参考表3数据所示。
实施例3：
本发明实施例提供一种TPU筒膜的制备方法，包括以下方法步骤：
S1、原料准备：
按照重量份配比称取以下的原料备用：聚氨基甲酸酯55份、聚酰胺15份、硼酸4份、复合添加剂12份、组合抗氧化剂1份、碳酸钙3份、混合耐磨剂7份、催化剂2份，紫外线吸收剂3份、抗菌剂2份，在本实施例中，催化剂为辛酸亚锡，紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-P，抗菌剂为甲壳素；
S2、原料混合：
将按照重量份配比完成后的各原料通过旋转混合机均匀混合，期间补充增韧剂，增韧剂的添加质量为聚氨基甲酸酯质量的1％，之后在105℃的条件下将混合基料烘干2h，得到TPU干燥基料；
S3、制膜处理：
将烘干后的TPU干燥基料取出，加热成熔融状态，通过吹膜机吹制成型，之后进行收卷、包装后，得到TPU筒膜成品。
在本实施例中，所使用的原料类型与实施例1保持一致，区别在于添加原料的份数有所不同，经过本实施例制备而成的TPU筒膜材料，其实际测试参数参考表3数据所示。
实施例4：
本发明实施例提供一种TPU筒膜的制备方法，包括以下方法步骤：
S1、原料准备：
按照重量份配比称取以下的原料备用：聚氨基甲酸酯55份、聚酰胺15份、硼酸5份、复合添加剂14份、组合抗氧化剂1份、碳酸钙3份、混合耐磨剂8份、催化剂2份，紫外线吸收剂3份、抗菌剂2份，在本实施例中，催化剂为辛酸亚锡，紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-P，抗菌剂为甲壳素；
S2、原料混合：
将按照重量份配比完成后的各原料通过旋转混合机均匀混合，期间补充增韧剂，增韧剂的添加质量为聚氨基甲酸酯质量的1％，之后在105℃的条件下将混合基料烘干2h，得到TPU干燥基料；
S3、制膜处理：
将烘干后的TPU干燥基料取出，加热成熔融状态，通过吹膜机吹制成型，之后进行收卷、包装后，得到TPU筒膜成品。
在本实施例中，所使用的原料类型与实施例1保持一致，区别在于添加原料的份数有所不同，经过本实施例制备而成的TPU筒膜材料，其实际测试参数参考表3数据所示。
对比例：
本发明实施例提供一种TPU筒膜的制备方法，包括以下方法步骤：
S1、原料准备：
按照重量份配比称取以下的原料备用：聚氨基甲酸酯55、聚酰胺15份、TPU颗粒35份、多元醇55份、组合抗氧化剂1份、碳酸钙3份、催化剂2份，抗菌剂3份，在本实施例中，催化剂为辛酸亚锡，抗菌剂为甲壳素；
S2、原料混合：
将按照重量份配比完成后的各原料通过旋转混合机均匀混合，之后在105℃的条件下将混合基料烘干2h，得到TPU干燥基料；
S3、制膜处理：
将烘干后的TPU干燥基料取出，加热成熔融状态经过吹膜机成型后，进行收卷、包装后，即得到TPU筒膜成品。
在本对比例中，所使用的部分原料类型与实施例1保持一致，区别在于部分原料没有进行添加，并替换了其他常规原料，经过本对比例制备而成的TPU筒膜材料，其实际测试参数参考表3数据所示。
表1：实施例1-4的TPU筒膜内部硼酸和复合添加剂添加参数设定表；
表2：实施例1-4的TPU筒膜内部混合耐磨剂添加参数设定表；
表3、实施例1-4、对比例所提供的TPU筒膜性能测试数据表：
氧气透过系数定伸恢复率断裂伸长水蒸气渗透系数
在上述测试中，对于氧气透过系数采用标准为：GB/T1038-2000，对于断裂生长率和定伸恢复率采用GB/T528-2009，对于水蒸气渗透系数采用标准为：GB/T1037-2000。
请参阅表1所示内容，经过本实验可以看出，本发明实施例所提供的TPU筒膜，相较于对比例提供的产品，在氧气透过系数、定伸恢复率、断裂伸长率和水蒸气渗透系数方面均具有一定的优势，同时该TPU筒膜的稳定性强，具有高韧性、耐磨、耐油、耐寒、耐老化等特性，同时在防风、防寒、抗菌、抗紫外线等方面也具有良好的性能，适合与各种材料的贴合、热压、高周等制作成型，厚度可控制在0.01～0.4mm之间。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种TPU筒膜的制备方法，其特征在于，包括以下方法步骤：
S1、原料准备：
按照重量份配比称取以下的原料备用：聚氨基甲酸酯55～85份、聚酰胺15～20份、硼酸2～5份、复合添加剂8～16份、组合抗氧化剂1～2份、碳酸钙1～3份、混合耐磨剂5～8份、催化剂2～3份、紫外线吸收剂3～5份、抗菌剂2～4份；
所述复合添加剂通过以下的步骤制备而成：
步骤一、将多元醇和二异氰酸酯进行混合后放入到反应釜内，搅拌反应处理1～1.5h后得混合料A进行备用；
步骤二、向步骤一处理后的反应釜内加入混合料A总质量1.8～2.2倍的混合扩链剂，搅拌反应处理1～2h后得混合料B备用；
步骤三、向步骤二处理后的反应釜内加入混合料B总质量1.1～1.8倍的四乙基溴化铵、总质量1.2～1.5％的甲基丙烯酸缩水甘油酯、搅拌反应2～3h后，即得到复合添加剂成品；
S2、原料混合：
将按照重量份配比完成后的各原料通过旋转混合机均匀混合，期间补充增韧剂，之后在60℃～125℃的条件下将混合基料烘干2～4h，得到TPU干燥基料；
S3、制膜处理：
将烘干后的TPU干燥基料取出，加热成熔融状态，通过吹膜机吹制成型，之后进行收卷、包装后，得到TPU筒膜成品。
2.根据权利要求1所述的一种TPU筒膜的制备方法，其特征在于，所述混合耐磨剂由氮化硼纤维和聚酰亚胺纤维按照3～5：1～2混合制成。
3.根据权利要求1所述的一种TPU筒膜的制备方法，其特征在于，所述组合抗氧化剂由苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和双烷基羟胺抗氧剂混合反应制成，混合温度条件为60～80℃，混合反应时间为1～3小时。
4.根据权利要求3所述的一种TPU筒膜的制备方法，其特征在于，所述苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的组成原料包括甲苯、苯乙烯和丙烯酸羟乙酯。
5.根据权利要求1所述的一种TPU筒膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，多元醇和二异氰酸酯的摩尔比1：2.2～2.5，所述多元醇包括端羟基聚烯烃和小分子二元醇组合而成，所述端羟基聚烯烃和小分子二元醇的质量比为3～5:1。
6.根据权利要求1所述的一种TPU筒膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，所述反应釜的反应温度为60～90℃，反应的时间为2～6h。
7.根据权利要求1所述的一种TPU筒膜的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，混合扩链剂由乙二胺和二乙氨基乙醇按照1：3的比例混合制成。
8.根据权利要求1所述的一种TPU筒膜的制备方法，其特征在于，所述S2步骤中，所述增韧剂包括聚乙二醇、乙酰柠檬酸丁酯或聚己内酯中的任意一种或至少两种的组合，所述增韧剂的添加质量为聚氨基甲酸酯质量的1～3％。
9.根据权利要求1所述的一种TPU筒膜的制备方法，其特征在于，所述催化剂为辛酸亚锡、二辛酸二丁锡或二月桂酸二丁锡中的任意一种或至少两种的混合物，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂UV-9中的任意一种，所述抗菌剂为甲壳素。
10.一种如权利要求1所述的制备方法制得的TPU筒膜的应用，其特征在于：所述的TPU筒膜作为医疗耗材保护用材料。
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