一种高透明和高热稳定性的tpu薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及合成材料技术领域，具体涉及一种TPU薄膜及其制备方法，尤其涉及 一种高透明和高热稳定性的TPU薄膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002] TPU (Thermoplastic polyyrethane，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。
[0003] 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。
[0004] 目前，市售的TPU材料普遍存在耐热性差和透明性不足等缺点，长期暴露于高 温环境中很容易发生变质，同时产生黄变现象，影响薄膜的正常使用和功能发挥。例如， CN 104262937A公开了一种用于键盘膜的高透明TPU薄膜，其按质量百分比含有PP粒子 5-20% ;TPU颗粒40-80% ;环氧树脂5-20% ;无苯环的亚磷酸酯1-5% ;马来酸酐接枝共聚 聚丙烯1-5%;紫外线吸收剂1-5%;含氢硅油1-5%。该发明改进了 TPU薄膜的透明度和机 械性能，但长期暴露在高温中其透明度急剧下降，机械性能也有所减弱，并发生黄变；因此， 一种具有持久高透明度、耐黄变性和高热稳定性的TPU薄膜是我们研究的重点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种TPU薄膜及其制备方法，特别提供了一种高透明和高 热稳定性的TPU薄膜及其制备方法。所述高透明指透光率大于95%，所述高热稳定性指其 开始降解的温度为440°C以上，即在440°C以下都可以保持薄膜性质的稳定。
[0006] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] 第一方面，本发明提供一种高透明和高热稳定性的TPU薄膜，所述TPU薄膜按重量 份主要由以下原料制备得到：
[0008] 脂环族二异氰酸酯：12-18重量份 甲苯二异氰酸酯： 7-13重量份 聚酯多元醇： 35-55重量份 扩链剂： 6-12重量份 消泡剂： 0.2-0.8重量份 紫外线吸收剂： 2-4重量份 抗黄变剂： ：0.4-1.6重量份 聚四氟乙烯 0.5-1.5重量份。
[0009] 脂环族二异氰酸酯可以是12重量份、12. 5重量份、13重量份、13. 5重量份、14重 量份、14. 5重量份、15重量份、15. 5重量份、16重量份、16. 5重量份、17重量份、17. 5重量 份或18重量份；甲苯二异氰酸酯可以是7重量份、7. 5重量份、8重量份、8. 5重量份、9重量 份、9. 5重量份、10重量份、10. 5重量份、11重量份、11. 5重量份、12重量份、12. 5重量份或 13重量份；聚酯多元醇可以是35重量份、36重量份、37重量份、38重量份、39重量份、40重 量份、41重量份、42重量份、43重量份、44重量份、45重量份、46重量份、47重量份、48重量 份、49重量份、50重量份、51重量份、52重量份、53重量份、54重量份或55重量份；扩链剂 可以是6重量份、6. 5重量份、7重量份、7. 5重量份、8重量份、8. 5重量份、9重量份、9. 5重 量份、10重量份、10. 5重量份、11重量份、11. 5重量份或12重量份；消泡剂可以是0. 2重量 份、0. 25重量份、0. 3重量份、0. 35重量份、0. 4重量份、0. 45重量份、0. 5重量份、0. 55重量 份、0. 6重量份、0. 65重量份、0. 7重量份、0. 75重量份或0. 8重量份；紫外线吸收剂可以是 2重量份、2. 25重量份、2. 5重量份、2. 75重量份、3重量份、3. 25重量份、3. 5重量份、3. 75 重量份或4重量份；抗黄变剂可以是0. 4重量份、0. 5重量份、0. 6重量份、0. 7重量份、0. 8 重量份、〇. 9重量份、1重量份、I. 1重量份、1. 2重量份、1. 3重量份、1. 4重量份、1. 5重量份 或1. 6重量份；聚四氟乙烯可以是0. 5重量份、0. 6重量份、0. 7重量份、0. 8重量份、0. 9重 量份、1重量份、I. 1重量份、1. 2重量份、1. 3重量份、1. 4重量份或1. 5重量份。
[0010] 其中，脂环族二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯的选择及其配比对提高TPU薄膜的透 明度和机械性能有明显的效果；消泡剂、紫外线吸收剂、抗黄变剂和聚四氟乙烯的选择及其 配比能够使TPU薄膜耐黄变、抗紫外线、透光率高且保持持久的良好透明度，不会因长期氧 化等环境因素引起透明度降低。
[0011] 优选地，所述原料还包括〇. 2-0. 6重量份的纳米水滑石（例如可以是0. 2重量份、 0. 25重量份、0. 3重量份、0. 35重量份、0. 4重量份、0. 45重量份、0. 5重量份、0. 55重量份或 0. 6重量份）和1. 2-1. 4重量份的硬脂酸盐（例如可以是1. 2重量份、1. 22重量份、1. 24重 量份、1. 26重量份、1. 28重量份、1. 3重量份、1. 32重量份、1. 34重量份、1. 36重量份、1. 38 重量份或1. 4重量份）。纳米水滑石和硬脂酸盐的加入有助于TPU薄膜热稳定性的提高，另 外还能提高TPU薄膜的伸长率和硬度；此外，聚四氟乙烯也能提高热稳定性。
[0012] 优选地，所述硬脂酸盐为硬脂酸钙、硬脂酸钡或硬脂酸镁中的任意一种或至少两 种的组合，例如可以是硬脂酸钙，硬脂酸钙和硬脂酸钡的组合，或硬脂酸钙、硬脂酸钡和硬 脂酸镁的组合。
[0013] 优选地，所述原料还包括0. 5-0. 9重量份的羟烷基咪唑啉酮（例如可以是0. 5重 量份、0. 55重量份、0. 6重量份、0. 65重量份、0. 7重量份、0. 75重量份、0. 8重量份、0. 85重 量份或0. 9重量份）、1. 5-4. 5重量份的聚碳化二亚胺（例如可以是1. 5重量份、1. 75重量 份、2重量份、2. 25重量份、2. 5重量份、2. 75重量份、3重量份、3. 25重量份、3. 5重量份、 3. 75重量份、4重量份、4. 25重量份或4. 5重量份）和3-5重量份的羟基苯甲酮（例如可以 是3重量份、3. 2重量份、3. 4重量份、3. 6重量份、3. 8重量份、4重量份、4. 2重量份、4. 4重 量份、4. 6重量份、4. 8重量份或5重量份）。
[0014] 优选地，所述聚酯多元醇为乙二酸聚酯、壬二酸聚酯、已二酸聚酯、聚丁酸酯或聚 碳酸酯中任意两种或至少三种的混合物，例如可以是乙二酸聚酯和壬二酸聚酯的混合物， 已二酸聚酯和聚丁酸酯的混合物，壬二酸聚酯、已二酸聚酯、聚丁酸酯和聚碳酸酯的混合 物，或者乙二酸聚酯、壬二酸聚酯、已二酸聚酯、聚丁酸酯和聚碳酸酯的混合物。本发明选用 聚酯多元醇进行TPU合成反应，生成多元共聚的TPU薄膜，这样可以打破分子的对称性，使 分子呈不规则排列，进一步提高其透明度和拉伸强度等机械性能。
[0015] 优选地，所述扩链剂为1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2, 3-丁二醇或1，5-戊二醇中的 一种或至少两种的混合物，例如可以是1，3-丙二醇和1，4-丁二醇的混合物，或者1，4-丁 二醇、2, 3-丁二醇和1，5_戊二醇的混合物，优选为1，4-丁二醇。
[0016] 作为优选技术方案，所述TPU薄膜按重量份主要由以下原料制备得到：
[0017] 脂环族二异氰酸酯：12-18重量份 甲苯二异氰酸酯： 7-13重量份
[0018] 聚酯多元醇： S5-55重量份 扩链剂： 6-12重量份 消泡剂： 0.2-0.8重量份 紫外线吸收剂： 2-4重量份 抗黄变剂： 0.4-L6重量份 聚四氟乙烯： 0,5-1.5重量份 鈉米水滑石： 〇.2-0名重量份 硬脂酸盐： L2-1.4重量份 轻烷基咪哇啉酮: 0.5-0.9重量份 聚碳化二亚胺： L5-4.5重量份 羟基苯甲酮： 3-5重量汾
[0019] 优选地，所述高透明和高热稳定性的TPU薄膜的厚度为0. 1-0. 5mm，例如可以是 0. 1mm、0· 1 5mm.0. 2mm、0· 25mm、0· 3mm.0. 35mm、0· 4mm.0. 45mm 或 0· 5mm,优选为 0· 2-0. 3mm〇
[0020] 第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的高透明和高热稳定性的TPU薄膜的 制备方法，包括以下步骤：
[0021] (1)按配方量将所述各组分预先干燥后混合；
[0022] (2)将混合后的各组分经挤出机挤出，得到高透明和高热稳定性的TPU薄膜。
[0023] 优选地，步骤（1)所述干燥的温度为90-1KTC，例如可以是90°C、92°C、94°C、 96 cC、98 cC、100 cC、102 cC、104Γ、106 cC、108 cC 或 110 cC。
[0024] 优选地，步骤（1)所述干燥的时间为4_8h，例如可以是4h、4. 5h、5h、5. 5h、6h、 6. 5h、7h、7. 5h 或 8h，优选为 5-6h。
[0025] 优选地，步骤（2)所述挤出机的固体输送区温度为260-440°C，例如可以是260°C、 270 °C、280 °C、290 °C、300 °C、310 °C、320 °C、330 °C、340 °C、350 °C、360 °C、370 °C、380 °C、 390 cC、400 cC、410 cC、420 cC、430 cC 或 440 cC。
[0026] 优选地，步骤（2)所述挤出机