本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，涉及一種tpu薄膜及其制備方法，尤其涉及一種無(wú)鹵阻燃tpu薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

熱塑性聚氨酯(tpu)是一種由硬段和軟段組成的具有塑性和彈性為一體的嵌段型聚合物。tpu已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在工業(yè)和日常生活中，例如膠粘劑、涂料、復(fù)合材料和生物醫(yī)學(xué)材料等領(lǐng)域。雖然tpu具有如眾多的優(yōu)良性能，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在一些領(lǐng)域，例如電器領(lǐng)域，對(duì)tpu薄膜的阻燃性能提出了更高的要求。

目前常采用在tpu原料中加入阻燃劑的方式來(lái)提高tpu薄膜的阻燃性能，但是常用含鹵阻燃劑在產(chǎn)品處于高溫或燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害化學(xué)物質(zhì)，污染環(huán)境，對(duì)人體和動(dòng)物的健康也具有危害。并且為了提高阻燃效果，通常阻燃劑的加入量也不小，可能會(huì)影響tpu薄膜的其他性能的改變，因此，在本領(lǐng)域，如何在使用較少量阻燃劑的同時(shí)得到一種阻燃性能良好且具有良好綜合性能的環(huán)保tpu薄膜是本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種tpu薄膜及其制備方法。特別是提供一種無(wú)鹵阻燃tpu薄膜及其制備方法。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種無(wú)鹵阻燃tpu薄膜，所述tpu薄膜的原料包括以下重量份的組分：

在本發(fā)明所述的無(wú)鹵阻燃tpu薄膜的原料中，所述tpu顆粒的用量為70-90重量份，例如70重量份、72重量份、75重量份、78重量份、80重量份、83重量份、85重量份、88重量份或90重量份。

優(yōu)選地，所述tpu顆粒為聚酯型tpu顆粒和/或聚醚型tpu顆粒。

在本發(fā)明所述的無(wú)鹵阻燃tpu薄膜的原料中，所述環(huán)氧樹(shù)脂的用量為10-20重量份，例如10重量份、12重量份、14重量份、16重量份、18重量份或20重量份。

優(yōu)選地，所述環(huán)氧樹(shù)脂為雙酚a型環(huán)氧樹(shù)脂、溴化雙酚a型環(huán)氧樹(shù)脂或酚醛型環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或至少兩種的混合物。

在本發(fā)明所述的無(wú)鹵阻燃tpu薄膜的原料中，所述聚碳化二亞胺的用量為15-25重量份，例如15重量份、17重量份、19重量份、20重量份、22重量份、、24重量份或25重量份。

在本發(fā)明所述的無(wú)鹵阻燃tpu薄膜的原料中，所述尼龍纖維的用量為5-10重量份，例如5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份或10重量份。

在本發(fā)明所述的無(wú)鹵阻燃tpu薄膜的原料中，所述有機(jī)硅的用量為2-8重量份，例如2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份、5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份或8重量份。

優(yōu)選地，所述有機(jī)硅為硅脂、硅乳液、硅橡膠、硫化硅橡膠或硅樹(shù)脂中的任意一種或至少兩種的組合；

優(yōu)選地，所述有機(jī)硅為聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷或聚倍半硅氧烷中的任意一種或至少兩種的組合。

在本發(fā)明所述的無(wú)鹵阻燃tpu薄膜的原料中，所述磷酸三丁酯的用量為1-5重量份，例如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、4重量份、4.5重量份或5重量份。

在本發(fā)明所述的無(wú)鹵阻燃tpu薄膜的原料中，所述雙酚s的用量為1-5重量份，例如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、4重量份、4.5重量份或5重量份。

在本發(fā)明所述的無(wú)鹵阻燃tpu薄膜的原料中，所述玻璃纖維的用量為10-15重量份，例如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、13重量份、13.5重量份、14重量份、14.5重量份或15重量份。

在本發(fā)明所述的無(wú)鹵阻燃tpu薄膜的原料中，所述抗氧劑的用量為1-5重量份，例如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、4重量份、4.5重量份或5重量份。

優(yōu)選地，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑264、抗氧劑tpp或抗氧劑tnp中的任意一種或至少兩種的混合物。

在本發(fā)明中尼龍纖維和玻璃纖維相互混合使用，在增強(qiáng)tpu薄膜的機(jī)械性能上具有一定的協(xié)同作用。并且在本發(fā)明中，有機(jī)硅與磷酸三丁酯以及雙酚s協(xié)同作用增強(qiáng)tpu薄膜的阻燃性能，在本發(fā)明限定的有機(jī)硅與磷酸三丁酯以及雙酚s的用量范圍內(nèi)，能夠保證tpu薄膜具有良好的阻燃性能，而如果二者中有一者含量過(guò)少，則不利于其協(xié)同效果的發(fā)揮，使得tpu薄膜的阻燃性能有所降低，而為了解決成本二者的用量也不宜過(guò)高。

另一方面，本發(fā)明提供了如第一方面所述的無(wú)鹵阻燃tpu薄膜的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將tpu顆粒、環(huán)氧樹(shù)脂、聚碳化二亞胺、尼龍纖維、有機(jī)硅、磷酸三丁酯、雙酚s、玻璃纖維以及抗氧劑混合均勻；

(2)將步驟(1)得到的混合物擠出得到所述無(wú)鹵阻燃tpu薄膜。

在本發(fā)明所述無(wú)鹵阻燃tpu薄膜的制備方法中，在步驟(1)所述混合前將tpu顆粒、環(huán)氧樹(shù)脂、聚碳化二亞胺、尼龍纖維、有機(jī)硅、磷酸三丁酯、雙酚s、玻璃纖維以及抗氧劑進(jìn)行預(yù)先干燥，所述干燥溫度為70-90℃，例如70℃、72℃、75℃、78℃、78℃、80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃或90℃，干燥時(shí)間為1-4h，例如1h、1.5h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h或4h。

在本發(fā)明所述無(wú)鹵阻燃tpu薄膜的制備方法中，步驟(2)所述擠出利用流延機(jī)擠出。

優(yōu)選地，所述流延機(jī)的各段溫度設(shè)置如下：料筒溫度為180-220℃；濾網(wǎng)溫度為160-210℃；彎頭溫度為170-190℃；連接溫度為170-190℃；模頭溫度為190-220℃。

作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述無(wú)鹵阻燃tpu薄膜的制備方法包括以下步驟：

(1)將tpu顆粒、環(huán)氧樹(shù)脂、聚碳化二亞胺、尼龍纖維、有機(jī)硅、磷酸三丁酯、玻璃纖維以及抗氧劑預(yù)先在70-90℃下干燥1-4h，混合均勻；

(2)將步驟(1)得到的混合物經(jīng)流延機(jī)擠出，流延機(jī)的各段溫度設(shè)置如下：料筒溫度為180-220℃；濾網(wǎng)溫度為160-210℃；彎頭溫度為170-190℃；連接溫度為170-190℃；模頭溫度為190-220℃，得到所述無(wú)鹵阻燃tpu薄膜。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明利用70-90重量份tpu顆粒、10-20重量份環(huán)氧樹(shù)脂、15-25重量份聚碳化二亞胺、5-10重量份尼龍纖維、2-8重量份有機(jī)硅、1-5重量份磷酸三丁酯、1-5重量份雙酚s和10-15重量份玻璃纖維以及1-5重量份抗氧劑制備得到無(wú)鹵阻燃tpu薄膜，該tpu薄膜的阻燃性達(dá)到v-0級(jí)，耐熱性良好，彈性模量為37-45mpa，具有良好的彈性，斷裂伸長(zhǎng)率為575-625％，拉伸斷裂應(yīng)力為62.4-68.8mpa，力學(xué)性能良好，安全環(huán)保，并且制備方法簡(jiǎn)單，具有很好應(yīng)用前景。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。

實(shí)施例1

在本實(shí)施例中，由以下原料制備tpu薄膜：

制備方法如下：

將上述各原料成分預(yù)先在80℃下干燥4h，混合均勻，經(jīng)流延機(jī)擠出，流延機(jī)的各段溫度設(shè)置如下：料筒溫度為180℃；濾網(wǎng)溫度為160℃；彎頭溫度為170℃；連接溫度為180℃；模頭溫度為220℃，得到tpu薄膜。

實(shí)施例2

在本實(shí)施例中，由以下原料制備tpu薄膜：

制備方法如下：

將上述各原料成分預(yù)先在90℃下干燥2h，混合均勻，經(jīng)流延機(jī)擠出，流延機(jī)的各段溫度設(shè)置如下：料筒溫度為230℃；濾網(wǎng)溫度為210℃；彎頭溫度為190℃；連接溫度為190℃；模頭溫度為200℃，得到tpu薄膜。

實(shí)施例3

在本實(shí)施例中，由以下原料制備tpu薄膜：

制備方法如下：

將上述各原料成分預(yù)先在85℃下干燥3h，混合均勻，經(jīng)流延機(jī)擠出，流延機(jī)的各段溫度設(shè)置如下：料筒溫度為190℃；濾網(wǎng)溫度為160℃；彎頭溫度為180℃；連接溫度為170℃；模頭溫度為190℃，得到tpu薄膜。

實(shí)施例4

在本實(shí)施例中，由以下原料制備tpu薄膜：

制備方法如下：

將上述各原料成分預(yù)先在70℃下干燥4h，混合均勻，經(jīng)流延機(jī)擠出，流延機(jī)的各段溫度設(shè)置如下：料筒溫度為220℃；濾網(wǎng)溫度為180℃；彎頭溫度為190℃；連接溫度為190℃；模頭溫度為220℃，得到tpu薄膜。

實(shí)施例5

在本實(shí)施例中，由以下原料制備tpu薄膜：

制備方法如下：

將上述各原料成分預(yù)先在90℃下干燥1h，混合均勻，經(jīng)流延機(jī)擠出，流延機(jī)的各段溫度設(shè)置如下：料筒溫度為180℃；濾網(wǎng)溫度為160℃；彎頭溫度為190℃；連接溫度為190℃；模頭溫度為190℃，得到tpu薄膜。

對(duì)比例1

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中不包括有機(jī)硅和磷酸三丁酯和雙酚s，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例2

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中不包括有機(jī)硅，磷酸三丁酯的用量為5重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例3

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中不包括有機(jī)硅，雙酚s的用量為4重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例4

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中不包括磷酸三丁酯，有機(jī)硅的用量為5重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例5

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中不包括磷酸三丁酯，雙酚s的用量為5重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例6

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中不包括雙酚s，磷酸三丁酯的用量為5重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例6

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中不包括雙酚s，有機(jī)硅的用量為4重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例7

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中有機(jī)硅的用量為1重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例8

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料磷酸三丁酯的用量為0.5重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例9

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料不包括尼龍纖維和玻璃纖維，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例10

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料不包括尼龍纖維，玻璃纖維的用量為20重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例11

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料不包括玻璃纖維，尼龍纖維的用量為20重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例12

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中尼龍纖維的用量為3重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例13

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中尼龍纖維的用量為13重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例14

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中玻璃纖維的用量為8重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例15

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中玻璃纖維的用量為18重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例16

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中tpu顆粒的用量為67重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例17

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中環(huán)氧樹(shù)脂的用量為22重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例18

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中環(huán)氧樹(shù)脂的用量為7重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例19

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中聚碳化二亞胺的用量為12重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例20

該對(duì)比例與實(shí)施例1不同之處僅在于制備tpu薄膜的原料中聚碳化二亞胺的用量為28重量份，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例1相同。

對(duì)實(shí)施例1-5制備的tpu薄膜以及對(duì)比例1-20制備的tpu薄膜的性能進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試方法如下：

(1)阻燃性能測(cè)試：根據(jù)ul94阻燃等級(jí)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。(2)耐熱性測(cè)試：根據(jù)gb/t1035-1970進(jìn)行測(cè)試。

(2)復(fù)合薄膜力學(xué)性能測(cè)試：根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb13022-91，在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。

以上性能測(cè)試的結(jié)果如表1所示：

表1

由表1可以看出，本發(fā)明制備的tpu薄膜阻燃性達(dá)到v-0級(jí)，耐熱性良好，彈性模量為37-45mpa，具有良好的彈性，斷裂伸長(zhǎng)率為575-625％，拉伸斷裂應(yīng)力為62.4-68.8mpa，力學(xué)性能良好。

當(dāng)tpu薄膜的制備原料中不加入有機(jī)硅和磷酸三丁酯時(shí)(對(duì)比例1)，制備得到的tpu薄膜阻燃性僅能達(dá)到v-2級(jí)，當(dāng)加入有機(jī)硅和磷酸三丁酯中的任一者，而不加入另一種時(shí)，并且提高另一種的用量使其等于實(shí)施例1中有機(jī)硅和磷酸三丁酯的用量之和時(shí)(對(duì)比例2和3)，雖然能夠在一定程度上提高阻燃性能，但是也僅能達(dá)到v-1級(jí)，因此證明有機(jī)硅和磷酸三丁酯在提高阻燃性能上具有協(xié)同作用。

當(dāng)tpu薄膜的制備原料中尼龍纖維和玻璃纖維時(shí)(對(duì)比例6)，tpu薄膜的耐熱性、彈性以及力學(xué)性能均顯著低于實(shí)施例所得tpu薄膜，當(dāng)加入尼龍纖維和玻璃纖維中一者，并提高另一者的用量，使其用量等于實(shí)施例1中尼龍纖維和玻璃纖維用量之和時(shí)(對(duì)比例7和8)，雖然耐熱性、彈性以及力學(xué)性能均有所提高，但是并不顯著，因此，在本發(fā)明中尼龍纖維和玻璃纖維在提高tpu薄膜的彈性、耐熱性以及力學(xué)性能方面具有協(xié)同效果。

此外，本發(fā)明的各組分之間相互配合才能得到各方面性能均比較優(yōu)異的tpu薄膜，而當(dāng)其中的某種組分過(guò)多或過(guò)少時(shí)(例如對(duì)比例4-5和對(duì)比例9-17)，均會(huì)或多或少地影響tpu薄膜的各性能。

申請(qǐng)人聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃tpu薄膜及其制備方法，但本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述實(shí)施例才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各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(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。