一种遇水防滑TPU薄膜及其制备方法

技术领域

本申请涉及TPU薄膜技术领域，尤其是涉及一种遇水防滑TPU薄膜及其制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是由硬段和软段材料组成的共聚物，其具有较高的拉伸性能和耐磨性能、以及具有优异的弹性。经常会用于制作一些耐磨防滑的垫子，比如说鞋垫、床垫等。

TPU由于分子链中含有大量氨基甲酸酯基团，具有一定的吸湿性；在吸收部分水后，会导致TPU薄膜表面摩擦系数降低，防护性能降低，因此需要开发一种雨水防滑的TPU薄膜，以保证TPU薄膜在一些接触到水的环境下的防滑功能。

地板、脚垫以及桌垫是生活中经常用到的，其表面经常会复合一层TPU薄膜，由于地板、脚垫以及桌垫经常会遇到水，导致其防滑性能下降，发生滑动。因此需要对用于地板、脚垫以及桌垫领域的TPU薄膜在遇水后的防滑性能作出改进。

发明内容

为了解决上述至少一种技术问题，开发一种遇水后表面摩擦系数不会大幅度降低的TPU薄膜，本申请提供一种遇水防滑TPU薄膜及其制备方法。

一方面，本申请提供的一种遇水防滑TPU薄膜，包括以下按重量份数计的组分：TPU颗粒50-80份；无机填料20-35份；硅烷偶联剂1-2.5份；其中，所述无机填料包括凹凸棒土、白炭黑以及碳酸钙晶须；所述凹凸棒土的重量份数不低于碳酸钙晶须的重量份数；所述碳酸钙晶须的重量份数不低于白炭黑的重量份数。

通过采用上述技术方案，TPU薄膜在淋水、泡水1h后的摩擦系数降低的幅度得到改善，其在遇水后的防滑性能提升；加入的白炭黑能够与凹凸棒土、碳酸钙晶须成一体系，提高TPU薄膜干燥状态下表面摩擦系数；以及对TPU薄膜在淋水、浸泡1h后表面摩擦系数出现的下降的趋势起到改善作用。使TPU薄膜在遇水后的防滑性能得到提升。

可选的，所述凹凸棒土、白炭黑以及碳酸钙晶须的重量比为(1.5-2.5)：1：(1-1.5)。

通过采用上述技术方案，进一步改善淋水、浸泡后TPU薄膜表面摩擦系数降低的问题。

可选的，所述碳酸钙晶须占无机填料的30-35％。

通过采用上述技术方案，制备得到的TPU薄膜在淋水以及浸泡1h状态下的表面摩擦系数出现增长；说明TPU薄膜在遇水后，摩擦性能出现逆增长；凹凸棒土、碳酸钙晶须以及白炭黑体系对TPU薄膜表面摩擦系数的影响超过了水对TPU薄膜表面摩擦系数的影响。

可选的，所述凹凸棒土采用的粒径为200目。

可选的，所述碳酸钙晶须采用的长度为20-30μm。

可选的，所述硅烷偶联剂采用A151、A171以及A172中一种或多种组合。

第二方面，本申请提供了上述遇水防滑TPU薄膜的制备方法，包括以下步骤：

第一步、将凹凸棒土、白炭黑以及碳酸钙晶须混合均匀，得到无机填料；

第二步、将TPU颗粒、硅烷偶联剂与第一步中得到的无机填料混合均匀，得到混合料；

第三步、将第二步中得到的混合料加入至双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到TPU改性颗粒；第四步、将TPU改性颗粒加入至流延机中，挤出、流延得到遇水防滑TPU薄膜。遇水防滑TPU薄膜

第三方面，本申请提供了上述遇水防滑TPU薄膜在地板、脚垫以及桌垫领域的应用。

综上所述，本发明至少包括以下有益技术效果：

通过添加凹凸棒土、白炭黑与碳酸钙晶须体系，使制备得到的TPU薄膜在淋水、泡水1h后的摩擦系数降低的幅度得到改善，其在遇水后的防滑性能提升；提高TPU薄膜干燥状态下表面摩擦系数；以及对TPU薄膜在淋水、浸泡1h后表面摩擦系数出现的下降的趋势起到改善作用。使TPU薄膜在遇水后的防滑性能得到提升；使得TPU薄膜复合在地板、脚垫以及桌垫表面后，遇水的防滑性能提升。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请设计了一种遇水防滑TPU薄膜，包括以下按重量份数计的组分：TPU颗粒50-80份；无机填料20-35份；硅烷偶联剂1-2.5份；其中，所述无机填料包括凹凸棒土、白炭黑以及碳酸钙晶须；所述凹凸棒土的重量份数不低于碳酸钙晶须的重量份数；所述碳酸钙晶须的重量份数不低于白炭黑的重量份数。

申请人在对TPU薄膜配方作出改进时，发现通过添加碳酸钙晶须能够提升TPU薄膜的摩擦系数，但是在遇到水后，TPU薄膜的摩擦系数仍然会大幅度降低。但是同时添加凹凸棒土后，TPU薄膜在淋水、泡水1h后的摩擦系数降低的幅度得到改善，其在遇水后的防滑性能小幅度提升了；申请人猜测，由于凹凸棒土具有一定的吸水性，从而在遇到少部分水的情况下能够将水吸收，从而降低水对TPU薄膜摩擦性能的影响；并且凹凸棒土吸水后呈现一定的溶胀性，使得TPU薄膜表面呈现凹凸不平状，从而增大摩擦系数；并且凹凸棒土在溶胀的状态下，掺杂的碳酸钙晶须部分凸出于TPU薄膜表面，进一步增大摩擦系数，降低水对TPU薄膜表面摩擦系数的影响。

但是无论怎么调整凹凸棒土与碳酸钙晶须之间的重量比例，制备得到的TPU薄膜在遇水后，其摩擦系数都会出现不同程度的下降；因此申请人在配方内添加了部分白炭黑。在加入部分白炭黑后，制备得到的TPU薄膜在遇水后摩擦系数变化进一步降低，说明白炭黑能够提高凹凸棒土与碳酸钙晶须体系对TPU薄膜遇水后摩擦性能的改善影响。

在凹凸棒土、碳酸钙晶须以及白炭黑体系中，凹凸棒土的重量比高于碳酸钙晶须的重量比，碳酸钙晶须的重量比高于白炭黑的重量比；能够显著改善遇水后TPU薄膜表面摩擦系数降低的问题。

在上述技术方案中，调整凹凸棒土、白炭黑以及碳酸钙晶须的重量比在(1.5-2.5)：1：(1-1.5)区间；进一步改善遇水后TPU薄膜表面摩擦系数降低的问题。

申请人发现，当碳酸钙晶须的重量占无机填料总重量的30-35％区间中，制备得到的TPU薄膜在淋水以及浸泡1h状态下的表面摩擦系数出现增长；说明TPU薄膜在遇水后，摩擦性能出现逆增长；凹凸棒土、碳酸钙晶须以及白炭黑体系对TPU薄膜表面摩擦系数的影响超过了水对TPU薄膜表面摩擦系数的影响。

本申请的遇水防滑TPU薄膜采用以下方法制备，包括以下步骤：

第一步、将凹凸棒土、白炭黑以及碳酸钙晶须混合均匀，得到无机填料；

第二步、将TPU颗粒、硅烷偶联剂与第一步中得到的无机填料混合均匀，得到混合料；

第三步、将第二步中得到的混合料加入至双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到TPU改性颗粒；第四步、将TPU改性颗粒加入至流延机中，挤出、流延得到遇水防滑TPU薄膜。

本申请的遇水防滑TPU薄膜可以在地板、脚垫以及桌垫领域应用。

本申请的TPU薄膜配方以及制备方法得到的遇水防滑TPU薄膜的摩擦系数较高，并且在淋水、浸泡后，摩擦系数下降程度较低，甚至在淋水、浸泡后，摩擦系数出现小幅度上升；可以得出，本申请制备得到的遇水防滑TPU膜在湿润、有水乃至被水浸泡后的摩擦系数较大，其遇水防滑性能强，适用于在潮湿有水的环境下使用；以适应地板、脚垫以及桌垫所处的环境。

具体实施例

实施例1

将0.75kg凹凸棒土、0.5kg白炭黑以及0.75kg碳酸钙晶须混合均匀，得到2kg无机填料；将5kgTPU颗粒、0.1kg硅烷偶联剂A151与第一步中得到的无机填料混合均匀，得到混合料；将上述混合料加入至双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到TPU改性颗粒；将TPU改性颗粒加入至流延机中，挤出、流延得到遇水防滑TPU薄膜。

实施例2

将1.5kg凹凸棒土、0.83kg白炭黑以及1.17kg碳酸钙晶须混合均匀，得到3.5kg无机填料；将5.5kgTPU颗粒、0.2kg硅烷偶联剂A171与第一步中得到的无机填料混合均匀，得到混合料；将上述混合料加入至双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到TPU改性颗粒；将TPU改性颗粒加入至流延机中，挤出、流延得到遇水防滑TPU薄膜。

实施例3

将1.02kg凹凸棒土、0.51kg白炭黑以及0.67kg碳酸钙晶须混合均匀，得到2.2kg无机填料；将6kgTPU颗粒、0.12kg硅烷偶联剂A172与第一步中得到的无机填料混合均匀，得到混合料；将上述混合料加入至双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到TPU改性颗粒；将TPU改性颗粒加入至流延机中，挤出、流延得到遇水防滑TPU薄膜。

实施例4

将1.6kg凹凸棒土、0.73kg白炭黑以及0.87kg碳酸钙晶须混合均匀，得到3.2kg无机填料；将6.5kgTPU颗粒、0.1kg硅烷偶联剂A151以及0.12kg硅烷偶联剂A171与第一步中得到的无机填料混合均匀，得到混合料；将上述混合料加入至双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到TPU改性颗粒；将TPU改性颗粒加入至流延机中，挤出、流延得到遇水防滑TPU薄膜。

实施例5

将1.36kg凹凸棒土、0.54kg白炭黑以及0.6kg碳酸钙晶须混合均匀，得到2.5kg无机填料；将7kgTPU颗粒、0.05kg硅烷偶联剂A151、0.05kg硅烷偶联剂A171、0.05kg硅烷偶联剂A172与第一步中得到的无机填料混合均匀，得到混合料；将上述混合料加入至双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到TPU改性颗粒；将TPU改性颗粒加入至流延机中，挤出、流延得到遇水防滑TPU薄膜。

实施例6

将1.67kg凹凸棒土、0.67kg白炭黑以及0.67kg碳酸钙晶须混合均匀，得到3kg无机填料；将7.5kgTPU颗粒、0.1kg硅烷偶联剂A151、0.1kg硅烷偶联剂A171、0.05kg硅烷偶联剂A172与第一步中得到的无机填料混合均匀，得到混合料；将上述混合料加入至双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到TPU改性颗粒；将TPU改性颗粒加入至流延机中，挤出、流延得到遇水防滑TPU薄膜。

实施例7

将1.05kg凹凸棒土、0.7kg白炭黑以及1.05kg碳酸钙晶须混合均匀，得到2.8kg无机填料；将8kgTPU颗粒、0.08kg硅烷偶联剂A171、0.1kg硅烷偶联剂A172与第一步中得到的无机填料混合均匀，得到混合料；将上述混合料加入至双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到TPU改性颗粒；将TPU改性颗粒加入至流延机中，挤出、流延得到遇水防滑TPU薄膜。

对比例1

将1.02kg凹凸棒土以及1.18kg白炭黑混合均匀，得到2.2kg无机填料；将6kgTPU颗粒、0.12kg硅烷偶联剂A172与第一步中得到的无机填料混合均匀，得到混合料；将上述混合料加入至双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到TPU改性颗粒；将TPU改性颗粒加入至流延机中，挤出、流延得到遇水防滑TPU薄膜。

本对比例与实施例3的区别在于，本对比例中不添加碳酸钙晶须，提高白炭黑的占比。

对比例2

将1.02kg凹凸棒土以及1.18kg碳酸钙晶须混合均匀，得到2.2kg无机填料；将6kgTPU颗粒、0.12kg硅烷偶联剂A172与第一步中得到的无机填料混合均匀，得到混合料；将上述混合料加入至双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到TPU改性颗粒；将TPU改性颗粒加入至流延机中，挤出、流延得到遇水防滑TPU薄膜。

本对比例与实施例3的区别在于，本对比例中不添加白炭黑，提高碳酸钙晶须的占比。

对比例3

将0.95kg白炭黑以及1.25kg碳酸钙晶须混合均匀，得到2.2kg无机填料；将6kgTPU颗粒、0.12kg硅烷偶联剂A172与第一步中得到的无机填料混合均匀，得到混合料；将上述混合料加入至双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到TPU改性颗粒；将TPU改性颗粒加入至流延机中，挤出、流延得到遇水防滑TPU薄膜。

本对比例与实施例3的区别在于，本对比例中不添加凹凸棒土，提高白炭黑与碳酸钙晶须的占比。

通过摆锤法对实施例1-7以及对比例1-3中的遇水防滑TPU薄膜进行摩擦系数检测，检测数据如表1所示：

表1实施例1-7以及对比例1-3中薄膜的摩擦系数

通过实施例1-7、对比例1-3以及表1可知，通过本申请的TPU薄膜配方以及制备方法得到的遇水防滑TPU薄膜的摩擦系数较高，并且在淋水、浸泡后，摩擦系数下降程度较低，甚至在淋水、浸泡后，摩擦系数出现小幅度上升；可以得出，本申请制备得到的遇水防滑TPU膜在湿润、有水乃至被水浸泡后的摩擦系数较大，其遇水防滑性能强，适用于在潮湿有水的环境下使用。

通过实施例1-7可知，将无机填料中凹凸棒土、白炭黑以及碳酸钙晶须的重量比设置在(1.5-2.5)：1：(1-1.5)的区间范围内，其淋水、浸泡状态下的摩擦系数下降幅度较小，甚至有小幅度上升。而在缺少凹凸棒土、白炭黑以及碳酸钙晶须中的任一种时，从对比例1-3可以得出，制备得到的TPU薄膜的摩擦系数出现大幅度降低，并且在淋水状态以及浸泡1h状态下的摩擦系数也会降低。

通过实施例2-3以及表1可知，当碳酸钙晶须在无机填料中的占比在30％与33％时，所制备得到的TPU薄膜的摩擦系数较高，并且淋水与浸泡1h状态下的摩擦系数会上升。

实施例8

本实施例与实施例3的区别在于，本实施例中无机填料的总重量占比不变、凹凸棒土与白炭黑的重量比不变，碳酸钙晶须占无机填料的重量比降低至29％，即无机填料总重量为2.2kg。其中，凹凸棒土的重量为1.04kg，白炭黑的重量为0.52kg，碳酸钙晶须的重量为0.64kg。

实施例9

本实施例与实施例3的区别在于，本实施例中无机填料的总重量占比不变、凹凸棒土与白炭黑的重量比不变，碳酸钙晶须占无机填料的重量比提高至31％，即无机填料总重量为2.2kg。其中，凹凸棒土的重量为1.01kg，白炭黑的重量为0.51kg，碳酸钙晶须的重量为0.68kg。

实施例10

本实施例与实施例3的区别在于，本实施例中无机填料的总重量占比不变、凹凸棒土与白炭黑的重量比不变，碳酸钙晶须占无机填料的重量比提高至32％，即无机填料总重量为2.2kg。其中，凹凸棒土的重量为1kg，白炭黑的重量为0.5kg，碳酸钙晶须的重量为0.7kg。

实施例11

本实施例与实施例3的区别在于，本实施例中无机填料的总重量占比不变、凹凸棒土与白炭黑的重量比不变，碳酸钙晶须占无机填料的重量比提高至33％，即无机填料总重量为2.2kg。其中，凹凸棒土的重量为0.98kg，白炭黑的重量为0.49kg，碳酸钙晶须的重量为0.73kg。

实施例12

本实施例与实施例3的区别在于，本实施例中无机填料的总重量占比不变、凹凸棒土与白炭黑的重量比不变，碳酸钙晶须占无机填料的重量比提高至34％，即无机填料总重量为2.2kg。其中，凹凸棒土的重量为0.97kg，白炭黑的重量为0.48kg，碳酸钙晶须的重量为0.75kg。

实施例13

本实施例与实施例3的区别在于，本实施例中无机填料的总重量占比不变、凹凸棒土与白炭黑的重量比不变，碳酸钙晶须占无机填料的重量比提高至35％，即无机填料总重量为2.2kg。其中，凹凸棒土的重量为0.95kg，白炭黑的重量为0.48kg，碳酸钙晶须的重量为0.77kg。

实施例14

本实施例与实施例3的区别在于，本实施例中无机填料的总重量占比不变、凹凸棒土与白炭黑的重量比不变，碳酸钙晶须占无机填料的重量比提高至36％，即无机填料总重量为2.2kg。其中，凹凸棒土的重量为0.94kg，白炭黑的重量为0.47kg，碳酸钙晶须的重量为0.79kg。

通过摆锤法对实施例8-12中的遇水防滑TPU薄膜进行摩擦系数检测，检测数据如表2所示：

表2实施例3以及实施例8-12中薄膜的摩擦系数

通过实施例3、实施例8-12以及表2可知，当碳酸钙晶须的重量占无机填料的30％-35％时，添加无机填料不仅能够增大TPU薄膜干燥状态下的摩擦系数，并且在淋水与浸泡1h的状态下的摩擦系数还能够小幅度提升，以此来提高遇水防滑TPU薄膜的在遇到水时候的防滑性能。

通过实施例11与实施例2以及表1、表2可知，当碳酸钙晶须的重量占无机填料的33％时，对制备得到的遇水防滑TPU薄膜在淋水、浸泡1h状态下的摩擦系数提升效果较高。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。