一种高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚氨酯薄膜技术领域，具体为一种高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜及其制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯(TPU)不仅具有交联性聚氨酯的高强度、高耐磨性等橡胶特性，而且具备线性高分子材料的热塑性能。热塑性聚氨酯(TPU)具有高强度、耐磨、弹性佳、耐候等特点，在汽车工艺、鞋材、服装贴合、成衣、化工、电子、医疗等领域具有广泛的应用前景。

经检索，中国专利CN 108192301 A，提出了一种耐低温高韧性聚酯薄膜，其特征在于其组成和含量(重量百分比)为：聚对苯二甲酸乙二酯占67-75％、玻璃纤维占3-5％、抗氧化剂占2-4％、增韧剂占1-3％、水溶性丙烯酸酯－苯乙烯－丙烯酸共聚物占16-25％；所述水溶性丙烯酸酯－苯乙烯－丙烯酸共聚物由丙烯酸甲酯、丙烯酸－2－乙基己酯、丙烯酸正丁酯、苯乙烯、丙烯酸聚合而成。本发明添加部分玻璃化温度在－44--23℃的具有良好延展性和韧性的水性丙烯酸酯－苯乙烯－丙烯酸共聚物，改善了聚酯薄膜的韧性尤其是在低温下的力学性能，扩展了聚酯薄膜的应用范围。同时水性丙烯酸酯－苯乙烯－丙烯酸共聚物价格较低廉，加入工艺简单，无毒环保，有利于节省成本和资源。

但是采用上述技术方案生产的薄膜，其韧性并不理性，且耐候性极差，不适合或外或高温使用，导致产品的使用范围小，使用寿命短，易断裂，降低了产品的经济价值。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜及其制备方法，解决了的问题。

(二)技术方案

本发明提供如下技术方案：一种高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜，包括以下重量份数配比的原料：聚氨酯80-120份、增韧剂1-3份、交联剂8-12份、引发剂5-7份、阻燃剂4-6份、苯甲基硅油2-5份、塑化剂6-10份、耐候剂7-9份、PVC树脂50-60份和去离子水60-80份。

优选的，所述阻燃剂为四氟丁基磺酸盐、有机次磷酸酯、有机次磷酸盐、无机次磷酸酯、无机次磷酸盐、有机磷酸酯、有机硅中的一种或两种以上的混合物。

阻燃剂可提高氨酯薄膜的难燃性，达到阻燃的效果，

优选的，所述耐候剂为光稳定剂和抗氧剂的混合物，比例为5:7。

光稳定剂一般选择水杨酸酯类，抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类，两者相互配合使用，能够提高耐候剂的吸收紫外线能力，在UV光照时，可截留大量的紫外线，提高UV光照射效果。

优选的，所述增韧剂选自氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸－丁二烯－苯乙烯共聚物、乙烯－乙酸乙烯共聚物、丁腈橡胶或苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物中的任意一种。

增韧剂含有活性基团，能与树脂发生化学反应，固化后不完全相容，有时还要分相，会获得较理想的增韧效果，使热变形温度不变或下降甚微，而抗冲击性能又明显改善。

优选的，包括以下重量份数配比的原料：聚氨酯薄膜80份、增韧剂1份、交联剂8份、引发剂5份、阻燃剂4份、苯甲基硅油2份、塑化剂6份、耐候剂7份、PVC树脂50份和去离子水60份。

优选的，包括以下重量份数配比的原料：聚氨酯100份、增韧剂2份、交联剂10份、引发剂6份、阻燃剂5份、苯甲基硅油3份、塑化剂8份、耐候剂8份、PVC树脂55份和去离子水70份。

优选的，包括以下重量份数配比的原料：聚氨酯120份、增韧剂3份、交联剂12份、引发剂7份、阻燃剂6份、苯甲基硅油5份、塑化剂10份、耐候剂9份、PVC树脂60份和去离子水80份。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜及其制备方法，包括以下步骤：

S1，按实施例所述的配方称取质量，备用；

S2，将苯甲基硅油、塑化剂、耐候剂和PVC树脂混合，搅拌转速为500-600r/min，在80-100℃下反应1-3h；然后加热至120-140℃加压0.8-2.0MPa，反应60-90min得到PVC树脂混合物；

S3，将聚氨酯、增韧剂和交联剂混合，搅拌转速为700-800r/min，在110-130℃下反应1-3h，得到聚氨酯混合物；

S4，将聚氨酯混合物、引发剂、PVC树脂混合物和去离子水加入至反应釜内搅拌，在90-110℃下混合，搅拌速度为1600-1800r/min，搅拌时间为10min-20min，得到母料。

S5，将步骤S4得到的母料干燥、过滤；

S6，将干燥后的母料放入UV光照箱内光照，光照时间为15-20秒；

S7，入平行双螺杆造粒机中，挤出造粒、干燥，得到切片；

S8，将切片熔融挤出，冷却，冷却后经过纵向拉伸，横向拉伸以及定型得到聚氨酯薄膜。

优选的，所述步骤S8中挤出后冷却速度控制在50-60℃/min，拉伸温度控制在80-100℃。

优选的，所述聚氨酯薄膜的膜厚度控制在80-100μm。

5)

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜及其制备方法，具备以下有益效果：

1、该高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜及其制备方法，耐候剂为光稳定剂和抗氧剂的混合物，光稳定剂一般选择水杨酸酯类，抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类，两者相互配合使用，能够提高耐候剂的吸收紫外线能力，在UV光照时，可截留大量的紫外线，提高UV光照射效果，可使树脂混合物具有优良的耐候性。

2、该高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜及其制备方法，在使用时，增韧剂含有活性基团，能与树脂发生化学反应，固化后不完全相容，有时还要分相，会获得较理想的增韧效果，使热变形温度不变或下降甚微，而抗冲击性能又明显改善，使得聚氨酯混合物具有较好的韧性和弹性。

3、该高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜及其制备方法，在使用时，将树脂混合物和聚氨酯混合物与引发剂混合在一起，使其在UV光照射时，能够提高固化反应的速率和反应程度，进一步提高了薄膜的韧性和弹性。

4、该高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜及其制备方法，通过添加阻燃剂，能够使得本申请生产的聚氨酯薄膜得到较佳的阻燃等级，且热变形温度较高，通过添加耐候剂可使紫外线长时间照射也不会发生形变，适合户外和高温气候的使用，扩大了产品的使用范围，延长了产品的使用寿命，提高了产品的经济价值，通过添加的增韧剂，能够极大的提高了产品的拉伸强度和锻炼审查率，使产品具有高韧性和高弹性的特点。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，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。

实施例一：

一种高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜，包括以下重量份数配比的原料：聚氨酯薄膜80份、增韧剂1份、交联剂8份、引发剂5份、阻燃剂4份、苯甲基硅油2份、塑化剂6份、耐候剂7份、PVC树脂50份和去离子水60份。

优选的，所述阻燃剂为四氟丁基磺酸盐、有机次磷酸酯、有机次磷酸盐、无机次磷酸酯、无机次磷酸盐、有机磷酸酯、有机硅中的一种或两种以上的混合物。

优选的，所述耐候剂为光稳定剂和抗氧剂的混合物，比例为5:7。

优选的，所述增韧剂选自氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸－丁二烯－苯乙烯共聚物、乙烯－乙酸乙烯共聚物、丁腈橡胶或苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物中的任意一种。

一种高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜及其制备方法，包括以下步骤：

S1，按实施例所述的配方称取质量，备用；

S2，将苯甲基硅油、塑化剂、耐候剂和PVC树脂混合，搅拌转速为500r/min，在80-100℃下反应1h；然后加热至120℃加压0.8-MPa，反应60min得到PVC树脂混合物；

S3，将聚氨酯、增韧剂和交联剂混合，搅拌转速为700r/min，在110℃下反应1h，得到聚氨酯混合物；

S4，将聚氨酯混合物、引发剂、PVC树脂混合物和去离子水加入至反应釜内搅拌，在90℃下混合，搅拌速度为1600r/min，搅拌时间为10min，得到母料。

S5，将步骤S4得到的母料干燥、过滤；

S6，将干燥后的母料放入UV光照箱内光照，光照时间为15秒；

S7，入平行双螺杆造粒机中，挤出造粒、干燥，得到切片；

S8，将切片熔融挤出，冷却，冷却后经过纵向拉伸，横向拉伸以及定型得到聚氨酯薄膜。

优选的，所述步骤S8中挤出后冷却速度控制在50℃/min，拉伸温度控制在80℃。

优选的，所述聚氨酯薄膜的膜厚度控制在80μm。

实施例二：

一种高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜，包括以下重量份数配比的原料：聚氨酯100份、增韧剂2份、交联剂10份、引发剂6份、阻燃剂5份、苯甲基硅油3份、塑化剂8份、耐候剂8份、PVC树脂55份和去离子水70份。

优选的，所述阻燃剂为四氟丁基磺酸盐、有机次磷酸酯、有机次磷酸盐、无机次磷酸酯、无机次磷酸盐、有机磷酸酯、有机硅中的一种或两种以上的混合物。

优选的，所述耐候剂为光稳定剂和抗氧剂的混合物，比例为5:7。

优选的，所述增韧剂选自氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸－丁二烯－苯乙烯共聚物、乙烯－乙酸乙烯共聚物、丁腈橡胶或苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物中的任意一种。

一种高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜及其制备方法，包括以下步骤：

S1，按实施例所述的配方称取质量，备用；

S2，将苯甲基硅油、塑化剂、耐候剂和PVC树脂混合，搅拌转速为550r/min，在90℃下反应2h；然后加热至130℃加压1.4MPa，反应75min得到PVC树脂混合物；

S3，将聚氨酯、增韧剂和交联剂混合，搅拌转速为750r/min，在120℃下反应2h，得到聚氨酯混合物；

S4，将聚氨酯混合物、引发剂、PVC树脂混合物和去离子水加入至反应釜内搅拌，在100℃下混合，搅拌速度为1700r/min，搅拌时间为15min，得到母料。

S5，将步骤S4得到的母料干燥、过滤；

S6，将干燥后的母料放入UV光照箱内光照，光照时间为17.5秒；

S7，入平行双螺杆造粒机中，挤出造粒、干燥，得到切片；

S8，将切片熔融挤出，冷却，冷却后经过纵向拉伸，横向拉伸以及定型得到聚氨酯薄膜。

优选的，所述步骤S8中挤出后冷却速度控制在55℃/min，拉伸温度控制在90℃。

优选的，所述聚氨酯薄膜的膜厚度控制在90μm。

实施例三：

一种高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜，包括以下重量份数配比的原料：聚氨酯120份、增韧剂3份、交联剂12份、引发剂7份、阻燃剂6份、苯甲基硅油5份、塑化剂10份、耐候剂9份、PVC树脂60份和去离子水80份。

优选的，所述阻燃剂为四氟丁基磺酸盐、有机次磷酸酯、有机次磷酸盐、无机次磷酸酯、无机次磷酸盐、有机磷酸酯、有机硅中的一种或两种以上的混合物。

优选的，所述耐候剂为光稳定剂和抗氧剂的混合物，比例为5:7。

优选的，所述增韧剂选自氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸－丁二烯－苯乙烯共聚物、乙烯－乙酸乙烯共聚物、丁腈橡胶或苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物中的任意一种。

一种高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜及其制备方法，包括以下步骤：

S1，按实施例所述的配方称取质量，备用；

S2，将苯甲基硅油、塑化剂、耐候剂和PVC树脂混合，搅拌转速为600r/min，在100℃下反应3h；然后加热至140℃加压2.0MPa，反应90min得到PVC树脂混合物；

S3，将聚氨酯、增韧剂和交联剂混合，搅拌转速为800r/min，在130℃下反应3h，得到聚氨酯混合物；

S4，将聚氨酯混合物、引发剂、PVC树脂混合物和去离子水加入至反应釜内搅拌，在110℃下混合，搅拌速度为1800r/min，搅拌时间为20min，得到母料。

S5，将步骤S4得到的母料干燥、过滤；

S6，将干燥后的母料放入UV光照箱内光照，光照时间为20秒；

S7，入平行双螺杆造粒机中，挤出造粒、干燥，得到切片；

S8，将切片熔融挤出，冷却，冷却后经过纵向拉伸，横向拉伸以及定型得到聚氨酯薄膜。

优选的，所述步骤S8中挤出后冷却速度控制在60℃/min，拉伸温度控制在100℃。

优选的，所述聚氨酯薄膜的膜厚度控制在100μm。

实验例：选取实施例1-3制得的高韧性高弹性防水聚氨酯薄膜和普通的聚氨酯薄膜，进行检测

判断标准：按GB标准测试所得材料的机械性能，并按照UL-94标准测试阻燃性能，测试结果如下表所示

由上表可知，通过添加阻燃剂，能够使得本申请生产的聚氨酯薄膜得到较佳的阻燃等级，且热变形温度较高，通过添加耐候剂可使紫外线长时间照射也不会发生形变，适合户外和高温气候的使用，扩大了产品的使用范围，延长了产品的使用寿命，提高了产品的经济价值，通过添加的增韧剂，能够极大的提高了产品的拉伸强度和锻炼审查率，使产品具有高韧性和高弹性的特点。

典型案例：

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。