一种高透明低收缩率的TPU薄膜及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种高透明低收缩率的TPU薄膜及其制备方法。

背景技术

聚氨酯材料在汽车、家用电器、电器仪表、机械工业等多个领域具有应用价值，但是目前其易翘曲、收缩率大使其应用受到一定限制。因此，制备低收缩率的材料仍是本领域的研究重点。

CN101759934A公开了一种高流动、高韧性、低收缩率填充改性聚丙烯材料，按以下重量百分比计的原料配制成：聚丙烯45～80％，粉状聚乙烯5～18％，无机填料8～25％，钙盐晶须5～12％，抗氧剂0.1-1％，其他助剂0-2％，该发明的优点是：1、本发明通过加入适量粉状聚乙烯明显改善了无机填料在复合材料体系中的分散能力，进而提高聚丙烯复合材料的流动性；2、通过采用粒径较小的无机填料，克服以往无机填料填充聚丙烯材料韧性不足的缺点；3、同时通过侧向喂料的办法，将钙盐晶须加入到挤出机中，保持了晶须原有的长径比特性，充分发挥了晶须降低收缩率的作用。但是其收缩率仍有待进一步的降低，并且其并不能带给聚氨酯材料以收缩率的降低。

CN112341801A公开了一种低收缩率热塑性聚氨酯弹性体，所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备原料按照重量百分比计，包括如下组分：TPU颗粒60-80％、聚丙烯10-20％、聚乙烯5-10％、钙盐晶须1-5％、玻璃纤维1-5％和抗氧剂0.5-2％。本发明的热塑性聚氨酯弹性体具有0.5％以下的低收缩率，并且具有良好的力学性能，适用于汽车、家用电器、电器仪表、机械工业等多个领域。然而该发明降低其收缩率使用的是无机材料，无机材料与聚合物材料毕竟还是存在相容性的问题。

因此，在本领域中进一步开发低收缩率热塑性聚氨酯材料具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高透明低收缩率的TPU薄膜及其制备方法。本发明的TPU薄膜具有高透明以及较低的收缩率，力学性能良好，适用于汽车、家用电器、电器仪表、机械工业等多个领域。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种高透明低收缩率的TPU薄膜，所述高透明低收缩率的TPU薄膜的制备原料按照重量份数计，包括如下组分：

在本发明中，使用(4-羟基环己基)甲基)氨基甲酸叔丁酯和1-(2,4-二羟基-3-三氟甲基-苯基)-3-甲基-丁-1-酮二者配合降低TPU薄膜的收缩率，二者用量少，效果好，并且可以与主体材料TPU以及聚碳酸酯很好地相容，使得得到的TPU薄膜不仅具有较低的收缩率，而且透明度高，机械强度高，适合于各个领域的应用，特别是适合于光电领域的应用。

在本发明中，本发明所述的低收缩率是指收缩率按照ISO2577的方法进行测试，其值在0.1％以下。在本发明中，所述的高透明是指按照GB/T2410-2008的方法测试其透光率在98.5％以上。

在本发明中，高透明低收缩率的TPU薄膜的制备原料中，所述TPU颗粒为聚酯型TPU颗粒。

在本发明中，高透明低收缩率的TPU薄膜的制备原料中，聚碳酸酯的用量可以为30重量份、35重量份、38重量份、40重量份、45重量份、48重量份、50重量份、55重量份、58重量份或60重量份。

优选地，所述聚碳酸酯的重均分子量为3万-8万，例如3万、3.5万、4万、4.5万、5万、5.5万、5.8万、6万、6.5万、6.8万、7万、7.5万、7.8万或8万。

在本发明中，高透明低收缩率的TPU薄膜的制备原料中，(4-羟基环己基)甲基)氨基甲酸叔丁酯的用量为0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份或0.5重量份。

在本发明中，高透明低收缩率的TPU薄膜的制备原料中，1-(2,4-二羟基-3-三氟甲基-苯基)-3-甲基-丁-1-酮的用量可以为0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份或1重量份。

在本发明中，高透明低收缩率的TPU薄膜的制备原料中，抗氧剂的用量可以为1重量份、1.5重量份、1,8重量份、2重量份、2.5重量份、2.8重量份或3重量份。

优选地，所述抗氧剂为抗氧剂3114、抗氧剂1010、抗氧剂168或抗氧剂618中的任意一种或至少两种的组合。

另一方面，本发明提供了如上所述的高透明低收缩率的TPU薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将TPU颗粒与(4-羟基环己基)甲基)氨基甲酸叔丁酯以及抗氧剂混合，从主喂料口加入双螺杆挤出机中；

(2)将聚碳酸酯与1-(2,4-二羟基-3-三氟甲基-苯基)-3-甲基-丁-1-酮混合，从侧喂料口加入双螺杆挤出机，挤出成型，得到所述高透明低收缩率的TPU薄膜。

在本发明的制备方法中，通过将TPU颗粒与(4-羟基环己基)甲基)氨基甲酸叔丁酯以及抗氧剂混合，从主喂料口加入双螺杆挤出机中；将聚碳酸酯与1-(2,4-二羟基-3-三氟甲基-苯基)-3-甲基-丁-1-酮混合，从侧喂料口加入双螺杆挤出机的方式，可以保证发挥较好的提高机械性能以及降低收缩率的效果，如果将所有物料均一起混合加入双螺杆挤出机中，那么其在降低收缩率的效果上并不是很理想，收缩率会略高，发明人并不能确切地解释其原理，只是在实验过程中发现将二者分别与其中一种主体材料混合分别加入双螺杆挤出机会使得具有更低的收缩率。

优选地，步骤(1)所述混合的转速为600-1000r/min，例如600r/min、650r/min、700r/min、750r/min、800r/min、850r/min、900r/min、950r/min或1000r/min。

优选地，步骤(1)所述混合的时间为15-30min，例如15min、18min、20min、23min、25min、28min或30min。

优选地，步骤(2)所述混合的转速为100-300r/min，例如100r/min、120r/min、150r/min、180r/min、200r/min、250r/min、280r/min或300r/min。

优选地，步骤(2)所述混合的时间为10-20min，例如10min、12min、14min、15min、17min、19min或20min。

优选地，步骤(2)所述挤出时双螺杆挤出机的转速为300-700r/min，例如300r/min、320r/min、350r/min、380r/min、400r/min、450r/min、500r/min、550r/min、600r/min、650r/min或700r/min。

优选地，步骤(2)所述挤出时双螺杆挤出机的喂料段温度为170～180℃(例如170℃、172℃、175℃、178℃、180℃)，混合段温度为190～200℃(例如190℃、192℃、195℃、198℃、200℃)，挤出段温度为210～220℃(例如210℃、212℃、215℃、218℃、220℃)，机头温度为210～220℃(例如210℃、212℃、215℃、218℃、220℃)。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

在本发明中，使用(4-羟基环己基)甲基)氨基甲酸叔丁酯和1-(2,4-二羟基-3-三氟甲基-苯基)-3-甲基-丁-1-酮二者配合降低TPU薄膜的收缩率，二者用量少，可以使得TPU薄膜的收缩率降低至0.1％以下，并且本发明的TPU薄膜具有很好的透明度，透光率在98.5％以上，机械强度高，适用于汽车、家用电器、电器仪表、机械工业等多个领域，特别是适合于光电领域的应用。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

在本实施例中，提供一种高透明低收缩率的TPU薄膜，所述高透明低收缩率的TPU薄膜的制备原料按照重量份数计，包括如下组分：

其中TPU颗粒为聚酯型TPU颗粒(德国拜耳5377)，聚碳酸酯的重均分子量为4万(聊城通达化工)，抗氧剂为抗氧剂3114。

其制备方法包括以下步骤：

(1)将TPU颗粒与(4-羟基环己基)甲基)氨基甲酸叔丁酯以及抗氧剂在转速700r/min下混合20min，从主喂料口加入双螺杆挤出机中；

(2)将聚碳酸酯与1-(2,4-二羟基-3-三氟甲基-苯基)-3-甲基-丁-1-酮在转速200r/min下混合10min，从侧喂料口加入双螺杆挤出机，挤出成型，挤出时双螺杆挤出机的转速为500r/min，喂料段温度为170℃，混合段温度为190℃，挤出段温度为210℃，机头温度为220℃，得到高透明低收缩率的TPU薄膜。

实施例2

在本实施例中，提供一种高透明低收缩率的TPU薄膜，所述高透明低收缩率的TPU薄膜的制备原料按照重量份数计，包括如下组分：

其中TPU颗粒为聚酯型TPU颗粒(德国拜耳5377)，聚碳酸酯的重均分子量为4万(聊城通达化工)，抗氧剂为抗氧剂1010。

其制备方法包括以下步骤：

(1)将TPU颗粒与(4-羟基环己基)甲基)氨基甲酸叔丁酯以及抗氧剂在转速600r/min下混合30min，从主喂料口加入双螺杆挤出机中；

(2)将聚碳酸酯与1-(2,4-二羟基-3-三氟甲基-苯基)-3-甲基-丁-1-酮在转速300r/min下混合10min，从侧喂料口加入双螺杆挤出机，挤出成型，挤出时双螺杆挤出机的转速为700r/min，喂料段温度为180℃，混合段温度为200℃，挤出段温度为220℃，机头温度为220℃，得到高透明低收缩率的TPU薄膜。

实施例3

在本实施例中，提供一种高透明低收缩率的TPU薄膜，所述高透明低收缩率的TPU薄膜的制备原料按照重量份数计，包括如下组分：

其中TPU颗粒为聚酯型TPU颗粒(德国拜耳5377)，聚碳酸酯的重均分子量为4万(聊城通达化工)，抗氧剂为抗氧剂168。

其制备方法包括以下步骤：

(1)将TPU颗粒与(4-羟基环己基)甲基)氨基甲酸叔丁酯以及抗氧剂在转速1000r/min下混合15min，从主喂料口加入双螺杆挤出机中；

(2)将聚碳酸酯与1-(2,4-二羟基-3-三氟甲基-苯基)-3-甲基-丁-1-酮在转速100r/min下混合20min，从侧喂料口加入双螺杆挤出机，挤出成型，挤出时双螺杆挤出机的转速为300r/min，喂料段温度为170℃，混合段温度为200℃，挤出段温度为210℃，机头温度为220℃，得到高透明低收缩率的TPU薄膜。

实施例4

在本实施例中，提供一种高透明低收缩率的TPU薄膜，所述高透明低收缩率的TPU薄膜的制备原料按照重量份数计，包括如下组分：

其中TPU颗粒为聚酯型TPU颗粒(德国拜耳5377)，聚碳酸酯的重均分子量为4万(聊城通达化工)，抗氧剂为抗氧剂3114。

其制备方法包括以下步骤：

(1)将TPU颗粒与(4-羟基环己基)甲基)氨基甲酸叔丁酯以及抗氧剂在转速800r/min下混合25min，从主喂料口加入双螺杆挤出机中；

(2)将聚碳酸酯与1-(2,4-二羟基-3-三氟甲基-苯基)-3-甲基-丁-1-酮在转速200r/min下混合15min，从侧喂料口加入双螺杆挤出机，挤出成型，挤出时双螺杆挤出机的转速为500r/min，喂料段温度为180℃，混合段温度为190℃，挤出段温度为210℃，机头温度为220℃，得到高透明低收缩率的TPU薄膜。

实施例5

在本实施例中，提供一种高透明低收缩率的TPU薄膜，所述高透明低收缩率的TPU薄膜的制备原料按照重量份数计，包括如下组分：

其中TPU颗粒为聚酯型TPU颗粒(德国拜耳5377)，聚碳酸酯的重均分子量为4万(聊城通达化工)，抗氧剂为抗氧剂1010。

其制备方法包括以下步骤：

(1)将TPU颗粒与(4-羟基环己基)甲基)氨基甲酸叔丁酯以及抗氧剂在转速700r/min下混合20min，从主喂料口加入双螺杆挤出机中；

(2)将聚碳酸酯与1-(2,4-二羟基-3-三氟甲基-苯基)-3-甲基-丁-1-酮在转速200r/min下混合20min，从侧喂料口加入双螺杆挤出机，挤出成型，挤出时双螺杆挤出机的转速为400r/min，喂料段温度为170℃，混合段温度为190℃，挤出段温度为220℃，机头温度为220℃，得到高透明低收缩率的TPU薄膜。

实施例6

在本实施例中，提供一种高透明低收缩率的TPU薄膜，所述高透明低收缩率的TPU薄膜的制备原料按照重量份数计，包括如下组分：

其中TPU颗粒为聚酯型TPU颗粒(德国拜耳5377)，聚碳酸酯的重均分子量为4万(聊城通达化工)，抗氧剂为抗氧剂618。

其制备方法包括以下步骤：

(1)将TPU颗粒与(4-羟基环己基)甲基)氨基甲酸叔丁酯以及抗氧剂在转速1000r/min下混合15min，从主喂料口加入双螺杆挤出机中；

(2)将聚碳酸酯与1-(2,4-二羟基-3-三氟甲基-苯基)-3-甲基-丁-1-酮在转速300r/min下混合10min，从侧喂料口加入双螺杆挤出机，挤出成型，挤出时双螺杆挤出机的转速为700r/min，喂料段温度为170℃，混合段温度为200℃，挤出段温度为210℃，机头温度为220℃，得到高透明低收缩率的TPU薄膜。

实施例7

在本实施例中，提供一种高透明低收缩率的TPU薄膜，所述高透明低收缩率的TPU薄膜的制备原料按照重量份数计，包括如下组分：

其中TPU颗粒为聚酯型TPU颗粒(德国拜耳5377)，聚碳酸酯的重均分子量为4万(聊城通达化工)，抗氧剂为抗氧剂3114。

其制备方法包括以下步骤：

(1)将TPU颗粒与(4-羟基环己基)甲基)氨基甲酸叔丁酯以及抗氧剂在转速600r/min下混合30min，从主喂料口加入双螺杆挤出机中；

(2)将聚碳酸酯与1-(2,4-二羟基-3-三氟甲基-苯基)-3-甲基-丁-1-酮在转速200r/min下混合10min，从侧喂料口加入双螺杆挤出机，挤出成型，挤出时双螺杆挤出机的转速为600r/min，喂料段温度为180℃，混合段温度为190℃，挤出段温度为210℃，机头温度为220℃，得到高透明低收缩率的TPU薄膜。

对比例1

在该对比例中，与实施例1不同之处仅在于，该对比例中TPU薄膜的制备原料中不加入(4-羟基环己基)甲基)氨基甲酸叔丁酯，1-(2,4-二羟基-3-三氟甲基-苯基)-3-甲基-丁-1-酮的用量为0.6重量份。

对比例2

在该对比例中，与实施例1不同之处仅在于，该对比例中TPU薄膜的制备原料中不加入1-(2,4-二羟基-3-三氟甲基-苯基)-3-甲基-丁-1-酮，(4-羟基环己基)甲基)氨基甲酸叔丁酯的用量为0.6重量份。

对比例3

在该对比例中，与实施例1不同之处仅在于，其制备方法为：

(1)将TPU颗粒、聚碳酸酯、(4-羟基环己基)甲基)氨基甲酸叔丁酯、1-(2,4-二羟基-3-三氟甲基-苯基)-3-甲基-丁-1-酮以及抗氧剂在转速700r/min下混合20min，从主喂料口加入双螺杆挤出机中；

(2)挤出成型，挤出时双螺杆挤出机的转速为500r/min，喂料段温度为170℃，混合段温度为190℃，挤出段温度为210℃，机头温度为220℃，得到TPU薄膜。

对实施例1-7以及对比例1-3的TPU薄膜进行性能测试，测试方法如下：

(1)收缩率按照ISO2577的方法进行测试，试样尺寸为150×100×3.2mm；

(2)弯曲性能测试按照ISO178的方法进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；

(3)简支梁冲击强度按ISO179进行，试样尺寸为80×6×4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一；

(4)透光率：按照GB/T2410-2008的方法测试。

性能测试结果如表1所示。

表1

由表1可以看出，本发明所述TPU薄膜的收缩率在0.1％以下，弯曲模量在1400-1478MPa，23℃缺口冲击强度为25-32KJ/m

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的高透明低收缩率的TPU薄膜，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。