本發(fā)明涉及合成材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多色彩tpu薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
tpu(thermoplasticpolyyrethane，熱塑性聚氨酯)是一種新型的有機高分子合成材料，具有優(yōu)異的性能；例如耐磨性和回彈力都優(yōu)于普通聚氨酯和pvc，耐老化性優(yōu)于橡膠，是替代pvc和pu的理想的材料，是國際公認的新型聚合物材料。
在合成革用材料著色方面，現(xiàn)在主要使用是將顏料制品或染料制品直接加入合成革用聚氨酯樹脂中，經(jīng)過攪拌，將顏料制品或染料制品與聚氨酯樹脂充分混合，以達到聚氨酯樹脂著色的目的。由于所使用的顏料或染料對聚氨酯的著色只是混合著色，顏色的固定只是物理過程，而沒有化學接合，顏料或染料在樹脂中處于游離狀態(tài)，故極易造成顏色的遷移等諸多問題。染料基本是以分子狀態(tài)溶解于樹脂體系中，單個的小分子狀態(tài)的染料很容易遷移，但是染料著色鮮艷且透明。顏料在聚氨酯樹脂中的穩(wěn)定性會優(yōu)于染料，很大程度是因為顏料是大分子結(jié)構(gòu)，且以顏料微粒的形式分散于樹脂中，因此顏料著色不容易遷移，但是顏色的鮮艷度和透明性不如染料。
cn86106149a公開了一種著色的熱塑性樹脂制品及一種熱塑性樹脂的著色方法。其發(fā)明原理為將染料接入環(huán)氧基團進行改性，改變?nèi)玖系姆肿咏Y(jié)構(gòu)，使著色后不容易產(chǎn)生顏色遷移，再將改性后的染料與樹脂進行物理共混，以達到著色的目的。
cn104448789公開了一種將肽側(cè)鏈聚丁二炔接枝到tpu分子鏈中，從而獲得可溫控變色的tpu薄膜，但是其顏色鮮艷度不夠，對于外界溫度也存在一定依賴性，耐黃變只能達到4級，隨著使用時間的延長，材料容易變黃，彩色難以保持鮮亮，影響美觀，使用受限。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種多色彩tpu薄膜及其制備方法。所述多色彩tpu薄膜的耐黃變達到5級以上，能持久地呈現(xiàn)鮮亮的彩色，且不發(fā)生色遷移。解決了普通聚氨酯樹脂染色后染料容易遷移的問題，又解決了合成革用顏料著色造成的顏色不夠艷、通透的問題。
為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
第一方面，本發(fā)明提供一種多色彩tpu薄膜，所述tpu薄膜包括如下重量份的原料：
所述多彩粉為接枝有氨基和/或羧基的變色玻璃微球。
本發(fā)明選用特定比例的聚碳酸酯多元醇與聚己內(nèi)酯多元醇，與特定比例的脂環(huán)族二異氰酸酯和異氟爾酮二異氰酸酯進行tpu合成反應，在結(jié)構(gòu)上互相協(xié)同，生成多元共聚的tpu薄膜，打破分子的對稱性，使分子呈不規(guī)則排列，進一步提高其透明度，使得彩色效果良好呈現(xiàn)。所述粒徑范圍的多彩粉與擴鏈劑互相協(xié)同，均勻分散于tpu鏈上，保證了最終tpu薄膜的上色均一性和穩(wěn)定性。
脂環(huán)族二異氰酸酯可以是10重量份、11重量份、11.5重量份、12重量份、12.5重量份、13重量份、13.5重量份、14重量份、14.5重量份或15重量份；異氟爾酮二異氰酸酯可以是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；聚碳酸酯多元醇可以是20重量份、22重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份、29重量份或30重量份；聚己內(nèi)酯多元醇可以是20重量份、22重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份、29重量份或30重量份；擴鏈劑可以是1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份或4重量份；消泡劑可以是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；多彩粉可以是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。
消泡劑與擴鏈劑互相協(xié)同，進一步提高多彩粉的分散性和tpu薄膜表面的平整度。
優(yōu)選地，所述多彩粉的中值粒徑為5～30μm，例如5μm、8μm、10μm、12μm、15μm、16μm、18μm、20μm、22μm、25μm、28μm或30μm等，優(yōu)選8～16μm。
優(yōu)選地，所述原料還包括0.2-0.6重量份的納米水滑石，(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重量份的硬脂酸鹽(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)。納米水滑石和硬脂酸鹽的加入有助于tpu薄膜的彩色效果更加立體。
優(yōu)選地，所述硬脂酸鹽為硬脂酸鈣、硬脂酸鋇或硬脂酸鎂中的任意一種或至少兩種的組合，例如可以是硬脂酸鈣，硬脂酸鈣和硬脂酸鋇的組合，或硬脂酸鈣、硬脂酸鋇和硬脂酸鎂的組合。
優(yōu)選地，所述原料還包括0.5-0.9重量份的羥烷基咪唑啉酮(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重量份的聚碳化二亞胺(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重量份的羥基苯甲酮(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)。
優(yōu)選地，所述擴鏈劑為1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇或1,5-戊二醇中的一種或至少兩種的混合物，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，優(yōu)選為1,4-丁二醇。
作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述tpu薄膜包括如下重量份的原料：
所述多彩粉為接枝有氨基和/或羧基的變色玻璃微球，所述多彩粉的中值粒徑為5～30μm。
優(yōu)選地，所述tpu薄膜的厚度為0.1-0.5mm，例如可以是0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm或0.5mm，優(yōu)選為0.2-0.3mm。
第二方面，本發(fā)明提供一種如第一方面所述的多色彩tpu薄膜的制備方法，包括以下步驟：
(1)按配方量將所述各組分預先干燥后混合；
(2)將混合后的各組分經(jīng)擠出機擠出，得到高透明和高熱穩(wěn)定性的tpu薄膜。
優(yōu)選地，步驟(1)所述干燥的溫度為90-110℃，例如可以是90℃、92℃、94℃、96℃、98℃、100℃、102℃、104℃、106℃、108℃或110℃。
優(yōu)選地，步驟(1)所述干燥的時間為4-8h，例如可以是4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h或8h，優(yōu)選為5-6h。
優(yōu)選地，步驟(2)所述擠出機的固體輸送區(qū)溫度為260-440℃，例如可以是260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃、390℃、400℃、410℃、420℃、430℃或440℃。
優(yōu)選地，步驟(2)所述擠出機的物料塑化區(qū)溫度為180-860℃，例如可以是180℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃、360℃、380℃、400℃、420℃、440℃、460℃、480℃、500℃、520℃、540℃、560℃、580℃、600℃、620℃、640℃、660℃、680℃、700℃、750℃、800℃或860℃。
優(yōu)選地，步驟(2)所述擠出機的熔體輸送區(qū)溫度為320-420℃，例如可以是320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃、390℃、400℃、410℃或420℃。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述多色彩tpu薄膜的制備方法包括以下步驟：
(1)按配方量將所述各組分預先在90-110℃干燥4-8h后混合；
(2)設(shè)置所述擠出機的固體輸送區(qū)溫度為260-440℃，物料塑化區(qū)溫度為180-860℃，熔體輸送區(qū)溫度為320-420℃，將混合后的各組分經(jīng)擠出機擠出，得到所述多色彩tpu薄膜。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明的tpu薄膜呈現(xiàn)鮮亮的彩色又解決了合成革用顏料著色造成的顏色不夠艷、通透的問題；
(2)本發(fā)明的tpu薄膜不發(fā)生色遷移。耐黃變達到5級以上，解決了普通聚氨酯樹脂染色后染料容易遷移的問題；
(3)本發(fā)明的tpu薄膜機械性能佳，適用范圍廣，其彈性模量大于0.6mpa，撕裂強度大于150kg/cm。
具體實施方式
為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該明了，所述實施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，不應視為對本發(fā)明的具體限制。
實施例1
一種多色彩tpu薄膜，采用以下方法制備：
1)原料及配比：
所述多彩粉為接枝有氨基的平均粒徑為5μm的變色玻璃微球。
2)制備方法：
①按配方量將所述各組分在90℃干燥8h，然后混合；
②將混合后的各組分經(jīng)擠出機擠出，擠出機的固體輸送區(qū)溫度為260℃，物料塑化區(qū)溫度為180℃，熔體輸送區(qū)溫度為320℃。
實施例2
一種多色彩tpu薄膜，采用以下方法制備：
1)原料及配比：
所述多彩粉為接枝有羧基的平均粒徑為30μm的變色玻璃微球。
2)制備方法：
①按配方量將所述各組分在110℃干燥4h，然后混合；
②將混合后的各組分經(jīng)擠出機擠出，擠出機的固體輸送區(qū)溫度為440℃，物料塑化區(qū)溫度為860℃，熔體輸送區(qū)溫度為420℃。
實施例3
一種多色彩tpu薄膜，采用以下方法制備：
1)原料及配比：
所述多彩粉為接枝有氨基的平均粒徑為8μm的變色玻璃微球。
2)制備方法：
①按配方量將所述各組分在100℃干燥6h，然后混合；
②將混合后的各組分經(jīng)擠出機擠出，擠出機的固體輸送區(qū)溫度為350℃，物料塑化區(qū)溫度為520℃，熔體輸送區(qū)溫度為370℃。
實施例4
一種多色彩tpu薄膜，采用以下方法制備：
1)原料及配比：
所述多彩粉為平均粒徑為16μm的變色玻璃微球，表面接枝有摩爾比為1:1的氨基和羧基。
2)制備方法：
①按配方量將所述各組分在90℃干燥5h，然后混合；
②將混合后的各組分經(jīng)擠出機擠出，擠出機的固體輸送區(qū)溫度為300℃，物料塑化區(qū)溫度為300℃，熔體輸送區(qū)溫度為340℃。
實施例5
一種多色彩tpu薄膜，采用以下方法制備：
1)原料及配比：
所述多彩粉為接枝有羧基的平均粒徑為10μm的變色玻璃微球。
2)制備方法：
①按配方量將所述各組分在100℃干燥5.5h，然后混合；
②將混合后的各組分經(jīng)擠出機擠出，擠出機的固體輸送區(qū)溫度為330℃，物料塑化區(qū)溫度為450℃，熔體輸送區(qū)溫度為355℃。
對比例1
與實施例5的區(qū)別僅在于：脂環(huán)族二異氰酸酯為7重量份。
對比例2
與實施例5的區(qū)別僅在于：異氟爾酮二異氰酸酯為5重量份。
對比例3
與實施例5的區(qū)別僅在于：省去聚碳酸酯多元醇。
對比例4
與實施例5的區(qū)別僅在于：聚碳酸酯多元醇為15重量份。
對比例5
與實施例5的區(qū)別僅在于：省去聚己內(nèi)酯多元醇。
對比例6
與實施例5的區(qū)別僅在于：聚己內(nèi)酯多元醇為15重量份。
對比例7
與實施例5的區(qū)別僅在于：擴鏈劑為10重量份。
對比例8
與實施例5的區(qū)別僅在于：多彩球不進行接枝處理。
對比例9
與實施例5的區(qū)別僅在于：省去擴鏈劑。
對比例8和9所得tpu薄膜相較于實施例5的tpu薄膜色彩均勻性差，易發(fā)生色遷移。
對比例10
與實施例5的區(qū)別僅在于：省去消泡劑。
對比例10所得tpu薄膜相較于實施例5的tpu薄膜表面平整度較差，色澤呈現(xiàn)方面不如實施例5的tpu薄膜透亮。
分別將上述各實施例和對比例中制備的tpu薄膜進行性能測試，全部測試結(jié)果如表1所示。本發(fā)明實施例1-5的tpu薄膜的彈性模量大于0.6mpa，撕裂強度大于150kg/cm，耐黃變等級為5-6級；對比例1-7的tpu薄膜彈性模量為0.4-0.55mpa，撕裂強度為87-102kg/cm，耐黃變等級為2-4級。可見，本發(fā)明的各組分之間存在協(xié)同作用，省略任一組份或用量不再本發(fā)明的范圍內(nèi)則會導致tpu薄膜的耐黃變性、機械性能顯著降低，導致彩色呈現(xiàn)不佳，持久性差。對照實施例5與對比例8-10可知，消泡劑與擴鏈劑互相協(xié)同，提高多彩粉的分散性和tpu薄膜表面的平整度。所述多彩粉與擴鏈劑互相協(xié)同，均勻分散于tpu鏈上，保證了最終tpu薄膜的上色均一性和穩(wěn)定性。
表1
申請人聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的工藝方法，但本發(fā)明并不局限于上述工藝步驟，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述工藝步驟才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明所選用原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。