一种防紫外TPU膜及其生产工艺的制作方法

本发明涉及tpu膜制备，具体涉及一种防紫外tpu膜及其生产工艺。

背景技术：

1、聚氨酯是一种软硬段交替构成的新兴有机高分子材料，由异氰酸酯和多元醇通过缩聚反应制得，分子主链由重复的氨基甲酸酯连接构成，存在硬段和软段，硬段为软段的伸长和变形提供节点，软段为高弹态，可以产生较大的拉伸变形。聚氨酯具有高弹性、高剥离强度、粘接强度、柔韧性好、耐低温冲击、耐油和耐磨等优点。经过一定的发展，聚氨酯产品广泛应用于汽车制造、土木建筑、织物、纤维、泡沫、合成革、弹性体、涂料、胶黏剂及药物载体等领域，但是聚氨酯材料的缺点是耐候性差，在使用过程中长期暴露在日光紫外线的照射下或长时间受高温影响，会引起自动氧化反应，进而大大降低自身性能，影响正常使用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种防紫外tpu膜及其生产工艺，解决了现阶段tpu薄膜的防紫外线效果差的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种防紫外tpu膜及其生产工艺，具体包括如下步骤：

4、步骤s1：将改性单体、聚碳酸酯二元醇和4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯混合，通入氮气保护，在转速为200-300r/mi n，温度为80-85℃的条件下，进行反应3-5h，制得聚氨酯预聚体；

5、步骤s2：将聚氨酯预聚体溶于dmf中，加入改性填料，在转速为150-200r/mi n，温度为80-85℃的条件下，进行反应20-30mi n后，加入1,4-丁二醇，继续反应1-1.5h，得到铸膜液，将铸膜液刮膜并干燥，制得防紫外tpu膜。

6、步骤s1所述的改性单体、聚碳酸酯二元醇和4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯的质量比为13.2:18.7:21.4。

7、步骤s2所述的聚氨酯预聚体、dmf、改性填料和1,4-丁二醇的用量比为10.7g:80ml:3.5g:2.3g。

8、所述的改性单体由如下步骤制成：

9、将对羟基苯甲酸、乙二醇、对甲基苯磺酸和甲苯混合均匀，在转速为200-300r/min，温度为110-120℃的条件下，进行反应7-9h，制得中间体1，将中间体1和氢氧化钠溶液混合均匀，在转速为150-200r/mi n，温度为50-60℃的条件下，搅拌20-30mi n后，加入环氧氯丙烷，进行反应8-10h，制得中间体2，将中间体2、2-(2-羟基苯基)-5-氨基-2h-苯并三唑和dmf混合均匀，在转速为200-300r/mi n，温度为25-30℃，ph为碱性的条件下，进行反应3-5h，制得改性单体。

10、所述的对羟基苯甲酸和乙二醇的摩尔比为2:1，对甲基苯磺酸的用量为对羟基苯甲酸和乙二醇质量和的2-3％，中间体1、氢氧化钠溶液和环氧氯丙烷的用量比为0.1mo l:50ml:0.2mo l，氢氧化钠溶液的质量分数为10％，中间体2和2-(2-羟基苯基)-5-氨基-2h-苯并三唑的摩尔比为1:2.1。

11、所述的改性填料由如下步骤制成：

12、步骤a1：将多孔二氧化硅、六水合硝酸锌、九水合硝酸铝和去离子水混合，在转速为200-300r/mi n的条件下，搅拌并加入氢氧化钠溶液至ph值为9.0-9.5，升温至95-100℃，进行反应15-20h，冷却至室温，洗涤至中性，干燥制得复合载体，将复合载体分散在乙醇中，加入kh550和去离子水，在转速为150-200r/mi n，温度为60-70℃的条件下，搅拌处理3-5h后，过滤去除滤液，将底物烘干，制得改性载体；

13、步骤a2：将1,3-二巯基丙-2-醇和丙烯酸混合均匀，在转速为200-300r/mi n，365nm紫外光照的条件下，进行反应3-5mi n，制得中间体3，将中间体3和氢氧化钠溶液混合均匀，在转速为150-200r/mi n，温度为50-60℃的条件下，搅拌20-30mi n后，加入环氧氯丙烷，进行反应10-15h后，调节至酸性，制得中间体4，将中间体4和二氯亚砜混合均匀，在温度为80-85℃的条件下，回流反应3-5h，制得中间体5；

14、步骤a3：将中间体5、碳酸钾、2,4-二羟基二苯甲酮和丙酮混合均匀，在转速为150-200r/mi n，温度为60-70℃的条件下，进行反应4-6h，制得中间体6，将改性载体、中间体6和dmf混合均匀，在转速为200-300r/mi n，温度为25-30℃，ph为碱性的条件下，进行反应6-8h，过滤去除滤液，制得改性填料。

15、步骤a1所述的多孔二氧化硅、六水合硝酸锌、九水合硝酸铝和去离子水的用量比为2g:10mmo l:5mmo l:30ml，复合载体、乙醇、kh550和去离子水的用量比为3g:50ml:20ml:1ml。

16、步骤a2所述的1,3-二巯基丙-2-醇和丙烯酸的摩尔比为1:1，中间体3、氢氧化钠溶液和环氧氯丙烷的用量比为0.1mo l:50ml:0.1mo l，氢氧化钠溶液的质量分数为10％，中间体4和氯化亚砜的摩尔比为1:1。

17、步骤a3所述的中间体5、碳酸钾、2,4-二羟基二苯甲酮的摩尔比为1:1.2:1，改性载体上的氨基和中间体6的摩尔比为1:1。

18、本发明的有益效果：本发明制备的一种防紫外tpu膜将改性单体、聚碳酸酯二元醇和4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯混合，通入氮气保护，进行反应，制得聚氨酯预聚体；将聚氨酯预聚体溶于dmf中，加入改性填料，进行反应后，加入1,4-丁二醇，继续反应，得到铸膜液，将铸膜液刮膜并干燥制得，改性单体以对羟基苯甲酸和乙二醇为原料酯化反应，使得对羟基苯甲酸上的羧基和乙二醇上的醇羟基反应，制得中间体1，将中间体1和环氧氯丙烷反应，使得环氧氯丙烷开环与中间体1上的酚羟基反应，再在碱性条件下闭环，制得中间体2，将中间体2和2-(2-羟基苯基)-5-氨基-2h-苯并三唑反应，使得中间体2上的环氧基和2-(2-羟基苯基)-5-氨基-2h-苯并三唑上的氨基反应，制得改性单体，改性填料以多孔二氧化硅、六水合硝酸锌和九水合硝酸铝为原料，通过水热反应，在多孔二氧化硅表面负载水滑石，制得复合载体，将复合载体用kh550表面处理，使得复合载体表面含有活性氨基，制得改性载体，将1,3-二巯基丙-2-醇和丙烯酸在紫外线照射条件下反应，使得1,3-二巯基丙-2-醇上的巯基和丙烯酸上的双键反应，制得中间体3，将中间体3与环氧氯丙烷反应，制得中间体4，将中间体4用二氯亚砜反应使得，中间体4上的羧基转变为酰氯，制得中间体5，将中间体4和2,4-二羟基二苯甲酮反应，使得中间体4上的酰氯和2,4-二羟基二苯甲酮上的4位的酚羟基反应，制得中间体6，将中间体6和改性载体混合，在碱性条件下中间体6上的环氧基和改性载体上的氨基反应，形成羟基，制得改性填料，改性填料的表面含有活性羟基，在加入聚氨酯预聚体的过程中，表面的活性羟基与聚氨酯预聚体上的异氰酸酯基反应，改性填料具有一定的紫外线屏蔽效果能够防止tpu膜直接受到紫外线光照，同时tpu分子链上含有羟基苯并三唑结构，在受到紫外线照射时能够使电子密度从氧原子转移至三唑环单原子上，使得苯酚更具酸性，氮原子更富碱性，质子快速转移到氮原子上形成互变异构体，进而将光能转变为热能释放，改性填料表面的二苯甲酮在受到光照时，也发生光致互变异构作用，大大提升了tpu膜的防紫外效果。