CN118240365A - 一种低雾度聚乙内脂tpu薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜，以重量份数计，包括以下组分：聚醚多元醇10‑20份、异氰酸酯22‑36份、异硫氰酸酯10‑15份、偶联剂改性二氧化硅8‑16份、对苯二甲酸乙二醇酯羟基封端树脂5‑15份、催化剂1‑5份和扩链剂1‑5份。本发明通过聚醚多元醇、异氰酸酯和异硫氰酸酯在催化剂以及扩链剂的作用下，能够保持抗冲击效果的同时，只产生少量的拉伸率损耗，并且还具有高模量、高硬度的特性，并通过配合偶联剂改性二氧化硅和对苯二甲酸乙二醇酯羟基封端树脂共同使用，使得到的TPU薄膜在具有较好机械性能的前提下，具有较高的雾度以及较高的透光率。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜技术领域，具体涉及一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
TPU(Thermoplasticpolyyrethane，热塑性聚氨脂)是一种新型的有机高分子合成材料，具有优异的性能；例如耐磨性和回弹力都优于普通聚氨酯和PVC，耐老化性优于橡胶，是替代PVC和PU的理想的材料，是国际公认的新型聚合物材料。热塑性聚氨脂用途很广泛，例如可用于鞋类、成衣类、医药类、国防用品、运动用品和工业用品材料以及电线电缆外护套材料等，还有如手机按键、塑料充气玩具、床单、桌巾、浴帘、家具用布、围裙、钢琴、电脑键盘和覆膜面料及内里材料等其他用途。
但现有的TPU薄膜不论是脂肪族还是芳香族受制于本身的结构，其硬度较低、延展性较差，不能适配后续加工工序，机械加工性差；并且现有的TPU薄膜也存在触感不佳，易划伤等缺陷，易导致其光学性下降，在某些领域造成使用失灵。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜，以重量份数计，包括以下组分：聚醚多元醇10-20份、异氰酸酯22-36份、异硫氰酸酯10-15份、偶联剂改性二氧化硅8-16份、对苯二甲酸乙二醇酯羟基封端树脂5-15份、催化剂1-5份和扩链剂1-5份。
优选地，所述聚醚多元醇的数均分子量为1500-3000，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇和聚四氢呋喃二醇中的一种或多种。
优选地，所述异氰酸酯为芳香族二异氰酸酯，所述芳香族二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
优选地，所述异硫氰酸酯为对苯二异硫氰酸酯和对苯二甲酰二异硫氰酸酯中的一种或两种。
优选地，所述偶联剂改性二氧化硅中所用偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或两种；所述硅烷偶联剂为KH-172、KH-171和KH-151中的一种或多种；所述钛酸酯偶联剂包括TMC-101、TMC-102和TMC-105中的一种或多种。
优选地，所述偶联剂改性二氧化硅的制备方法包括以下步骤：将二氧化硅加入到甲苯中，然后进行超声分散，得到分散液，而后在分散液中加入偶联剂，混合，反应，分离，得到偶联剂改性的二氧化硅。
优选地，所述超声分散的时间为20-40min，所述混合的方式为超声混合，所述反应温度为85-100℃；所述反应时间为6-10h；所述分离的方式为离心。
优选地，所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和二辛酸二丁锡中的一种或多种；所述的扩链剂为碳原子数量大于0小于等于≤4的二元醇，所述二元醇中含有的碳原子数量为小于等于6的正整数，所述二元醇为乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇和1，6-己二醇的一种或多种。
本发明提供了一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按配方将聚醚多元醇、异氰酸酯、异硫氰酸酯、对苯二甲酸乙二醇酯羟基封端树脂、催化剂和扩链剂混合反应，反应生成预聚物；
步骤二、将偶联剂改性二氧化硅分散至有机溶剂中，得到偶联剂改性二氧化硅的悬浮液；
步骤三、将步骤二中得到的悬浮液加入至步骤一得到的预聚物中，得到反应物；
步骤四、将步骤三得到的反应物流延成膜，即得低雾度聚乙内脂TPU薄膜。
本发明还提供了一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜的制备方法在制备汽车贴膜中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明通过聚醚多元醇、异氰酸酯和异硫氰酸酯在催化剂以及扩链剂的作用下，能够保持抗冲击效果的同时，只产生少量的拉伸率损耗，并且还具有高模量、高硬度的特性，并通过配合偶联剂改性二氧化硅和对苯二甲酸乙二醇酯羟基封端树脂共同使用，使得到的TPU薄膜在具有较好机械性能的前提下，具有较高的雾度以及较高的透光率。
具体实施方式
下面结合具体实施例，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.
本实施例的一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜，以重量份数计，包括以下组分：聚醚多元醇10份、异氰酸酯22份、异硫氰酸酯10份、偶联剂改性二氧化硅8份、对苯二甲酸乙二醇酯羟基封端树脂5份、催化剂1份和扩链剂1份。
本实施例的聚醚多元醇的数均分子量为1500，聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇和聚氧化丙烯三醇和聚。
本实施例的异氰酸酯为芳香族二异氰酸酯，芳香族二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯。
本实施例的异硫氰酸酯为对苯二异硫氰酸酯。
本实施例的偶联剂改性二氧化硅中所用偶联剂为硅烷偶联剂；硅烷偶联剂为KH-172和KH-171。
本实施例的偶联剂改性二氧化硅的制备方法包括以下步骤：将二氧化硅加入到甲苯中，然后进行超声分散，得到分散液，而后在分散液中加入偶联剂，混合，反应，分离，得到偶联剂改性的二氧化硅。
本实施例的超声分散的时间为20min，混合的方式为超声混合，反应温度为85℃；反应时间为6h；分离的方式为离心。
本实施例的催化剂为辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡；的扩链剂为碳原子数量大于0小于等于≤4的二元醇，二元醇中含有的碳原子数量为小于等于6的正整数，二元醇为乙二醇、1，3-丙二醇和1，4-丁二醇。
本实施例的一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按配方将聚醚多元醇、异氰酸酯、异硫氰酸酯、对苯二甲酸乙二醇酯羟基封端树脂、催化剂和扩链剂混合反应，反应生成预聚物；
步骤二、将偶联剂改性二氧化硅分散至有机溶剂中，得到偶联剂改性二氧化硅的悬浮液；
步骤三、将步骤二中得到的悬浮液加入至步骤一得到的预聚物中，得到反应物；
步骤四、将步骤三得到的反应物流延成膜，即得低雾度聚乙内脂TPU薄膜。
实施例2.
本实施例的一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜，以重量份数计，包括以下组分：聚醚多元醇20份、异氰酸酯36份、异硫氰酸酯15份、偶联剂改性二氧化硅16份、对苯二甲酸乙二醇酯羟基封端树脂15份、催化剂5份和扩链剂5份。
本实施例的聚醚多元醇的数均分子量为3000，聚醚多元醇为聚氧化丙烯三醇和聚四氢呋喃二醇。
本实施例的异氰酸酯为芳香族二异氰酸酯，芳香族二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和苯二亚甲基二异氰酸酯。
本实施例的异硫氰酸酯为对苯二甲酰二异硫氰酸酯。
本实施例的偶联剂改性二氧化硅中所用偶联剂为钛酸酯偶联剂；钛酸酯偶联剂包括TMC-101、TMC-102。
本实施例的偶联剂改性二氧化硅的制备方法包括以下步骤：将二氧化硅加入到甲苯中，然后进行超声分散，得到分散液，而后在分散液中加入偶联剂，混合，反应，分离，得到偶联剂改性的二氧化硅。
本实施例的超声分散的时间为40min，混合的方式为超声混合，反应温度为100℃；反应时间为10h；分离的方式为离心。
本实施例的催化剂为二月桂酸二丁基锡和二辛酸二丁锡；的扩链剂为碳原子数量大于0小于等于≤4的二元醇，二元醇中含有的碳原子数量为小于等于6的正整数，二元醇为1，4-丁二醇、新戊二醇和1，6-己二醇。
本实施例的一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按配方将聚醚多元醇、异氰酸酯、异硫氰酸酯、对苯二甲酸乙二醇酯羟基封端树脂、催化剂和扩链剂混合反应，反应生成预聚物；
步骤二、将偶联剂改性二氧化硅分散至有机溶剂中，得到偶联剂改性二氧化硅的悬浮液；
步骤三、将步骤二中得到的悬浮液加入至步骤一得到的预聚物中，得到反应物；
步骤四、将步骤三得到的反应物流延成膜，即得低雾度聚乙内脂TPU薄膜。
实施例3.
本实施例的一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜，以重量份数计，包括以下组分：聚醚多元醇15份、异氰酸酯29份、异硫氰酸酯12.5份、偶联剂改性二氧化硅12份、对苯二甲酸乙二醇酯羟基封端树脂10份、催化剂3份和扩链剂3份。
本实施例的聚醚多元醇的数均分子量为2250，聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇和聚四氢呋喃二醇。
本实施例的异氰酸酯为芳香族二异氰酸酯，芳香族二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和苯二亚甲基二异氰酸酯。
本实施例的异硫氰酸酯为对苯二异硫氰酸酯和对苯二甲酰二异硫氰酸酯。
本实施例的偶联剂改性二氧化硅中所用偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂硅烷偶联剂为KH-172和KH-151；钛酸酯偶联剂包括TMC-101和TMC-105。
本实施例的偶联剂改性二氧化硅的制备方法包括以下步骤：将二氧化硅加入到甲苯中，然后进行超声分散，得到分散液，而后在分散液中加入偶联剂，混合，反应，分离，得到偶联剂改性的二氧化硅。
本实施例的超声分散的时间为30min，混合的方式为超声混合，反应温度为93℃；反应时间为8h；分离的方式为离心。
本实施例的催化剂为辛酸亚锡和二辛酸二丁锡；的扩链剂为碳原子数量大于0小于等于≤4的二元醇，二元醇中含有的碳原子数量为小于等于6的正整数，二元醇为乙二醇、1，4-丁二醇和1，6-己二醇。
本实施例的一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按配方将聚醚多元醇、异氰酸酯、异硫氰酸酯、对苯二甲酸乙二醇酯羟基封端树脂、催化剂和扩链剂混合反应，反应生成预聚物；
步骤二、将偶联剂改性二氧化硅分散至有机溶剂中，得到偶联剂改性二氧化硅的悬浮液；
步骤三、将步骤二中得到的悬浮液加入至步骤一得到的预聚物中，得到反应物；
步骤四、将步骤三得到的反应物流延成膜，即得低雾度聚乙内脂TPU薄膜。
对比例1
与实施例3不同之处在于聚醚多元醇不包括聚四氢呋喃二醇。
对比例2
与实施例3不同之处在于芳香族二异氰酸酯不包括二苯基甲烷二异氰酸酯。
对比例3
与实施例3不同之处在于未添加偶联剂改性二氧化硅。
将实施例1-3和对比例1-3得到的TPU薄膜裁剪成25×25mm 2的待测试样品，按照GB/T528-1998(ISO37:2005)的方法进行机械性能测试；将待测试样品在阳光下直射150天，然后按照GB/T2410-2008的方法测试其透光率和雾度，测试结果如表1所示。
表1
根据上表可以看出本发明制备的薄膜具有较好的性能，其中透光率可达99.7％、雾度为67.4％、伸长率可达910％、拉伸强度可达96.7MPa，弹性模量可达0.88MPa、邵氏硬度可达99.5；当聚醚多元醇不包括聚四氢呋喃二醇、芳香族二异氰酸酯不包括二苯基甲烷二异氰酸酯以及未添加偶联剂改性二氧化硅都对播磨的机械性能和透光率以及雾度产生较大的影响。
本发明通过聚醚多元醇、异氰酸酯和异硫氰酸酯在催化剂以及扩链剂的作用下，能够保持抗冲击效果的同时，只产生少量的拉伸率损耗，并且还具有高模量、高硬度的特性，并通过配合偶联剂改性二氧化硅和对苯二甲酸乙二醇酯羟基封端树脂共同使用，使得到的TPU薄膜在具有较好机械性能的前提下，具有较高的雾度以及较高的透光率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜，其特征在于，以重量份数计，包括以下组分：聚醚多元醇10-20份、异氰酸酯22-36份、异硫氰酸酯10-15份、偶联剂改性二氧化硅8-16份、对苯二甲酸乙二醇酯羟基封端树脂5-15份、催化剂1-5份和扩链剂1-5份。
2.根据权利要求1所述一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜，其特征在于，所述聚醚多元醇的数均分子量为1500-3000，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇和聚四氢呋喃二醇中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜，其特征在于，所述异氰酸酯为芳香族二异氰酸酯，所述芳香族二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜，其特征在于，所述异硫氰酸酯为对苯二异硫氰酸酯和对苯二甲酰二异硫氰酸酯中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜，其特征在于，所述偶联剂改性二氧化硅中所用偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或两种；所述硅烷偶联剂为KH-172、KH-171和KH-151中的一种或多种；所述钛酸酯偶联剂包括TMC-101、TMC-102和TMC-105中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜，其特征在于，所述偶联剂改性二氧化硅的制备方法包括以下步骤：将二氧化硅加入到甲苯中，然后进行超声分散，得到分散液，而后在分散液中加入偶联剂，混合，反应，分离，得到偶联剂改性的二氧化硅。
7.根据权利要求6所述一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜，其特征在于，所述超声分散的时间为20-40min，所述混合的方式为超声混合，所述反应温度为85-100℃；所述反应时间为6-10h；所述分离的方式为离心。
8.根据权利要求1所述一种低雾度聚乙内脂TPU薄膜，其特征在于，所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和二辛酸二丁锡中的一种或多种；所述的扩链剂为碳原子数量大于0小于等于≤4的二元醇，所述二元醇中含有的碳原子数量为小于等于6的正整数，所述二元醇为乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇和1，6-己二醇的一种或多种。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的低雾度聚乙内脂TPU薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按配方将聚醚多元醇、异氰酸酯、异硫氰酸酯、对苯二甲酸乙二醇酯羟基封端树脂、催化剂和扩链剂混合反应，反应生成预聚物；
步骤二、将偶联剂改性二氧化硅分散至有机溶剂中，得到偶联剂改性二氧化硅的悬浮液；
步骤三、将步骤二中得到的悬浮液加入至步骤一得到的预聚物中，得到反应物；
步骤四、将步骤三得到的反应物流延成膜，即得低雾度聚乙内脂TPU薄膜。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的低雾度聚乙内脂TPU薄膜的制备方法在制备汽车贴膜中的应用。
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