一種tpu薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了TPU薄膜及其制備方法，該TPU薄膜采用壓延工藝生產(chǎn)，由TPU樹脂、PHA樹脂、抗水解劑、光穩(wěn)定劑、抗氧劑組成。本發(fā)明提供的TPU樹脂替代牛皮用于汽車坐墊的制作，具有透氣性好、抗撕裂、厚度均勻、晶點少等優(yōu)點。本發(fā)明提供的方法便于大規(guī)模生產(chǎn)，有利于降低TPU薄膜的成本。
【專利說明】
一種TPU薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于熱塑性彈性體薄膜技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種TPU薄膜及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車坐墊是汽車內(nèi)飾的重要部件，因其直接關(guān)系到汽車的舒適性而備受人們的關(guān) 注。目前主要的坐墊材質(zhì)為牛皮、PVC革、PU革，其中以牛皮柔軟、透氣、舒適性好，最受歡迎。 但由于牛皮價格昂貴，耐磨、耐刮擦性能不足，導(dǎo)致使用壽命較短。
[0003] TPU是一種熱塑性聚氨酯彈性體，TPU是熱塑性聚氨酯高分子材料的簡稱，由聚醚 或聚酯二元醇、二異氰酸酯和小分子量擴(kuò)鏈劑經(jīng)加成聚合而成。具有高模量、高強(qiáng)度、高伸 長、高彈性以及優(yōu)良的耐磨、耐低溫、無味、無毒、可熱合加工等特性，并且兼有塑料的可加 工性能和橡膠的物理機(jī)械性能，在汽車工業(yè)、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、生活用品等領(lǐng)域應(yīng)用廣 泛。
[0004] 由于TPU薄膜的柔軟性最接近頭層牛皮，且具有耐磨、耐刮擦性，因此是代替牛皮 制作高檔汽車坐墊的優(yōu)選材料。通常THJ薄膜的制備方法有吹塑、流延、壓延等工藝，但采用 吹塑工藝制備的TPU薄膜厚度范圍較小、晶點多，采用流延工作制備的TPU薄膜耐撕裂性能 差，兩種工藝均不能很好的滿足汽車坐墊使用要求。壓延工藝為目前塑料薄膜工藝中，產(chǎn)量 最大、速度最快、自動化且變化最多樣性的生產(chǎn)技術(shù)，采用該工藝制備的薄膜具有厚度均 勻，壓花紋路清晰、薄膜抗撕裂性能好等優(yōu)點。
[0005] 專利申請公布號為"CN 103289360A"的發(fā)明專利公開了一種壓延型熱塑性聚氨酯 及其制備方法，該發(fā)明提供了一種解決熱塑性聚氨酯壓延過程中黏輥的問題。該方法是通 過在TPU樹脂中加入添加劑，通過添加劑的析出形成隔離層，使TPU不黏輥筒，但添加劑形成 的隔離層會阻礙水分子通過，降低TPU薄膜的透氣性。專利申請公布號為"CN 103802340A" 的發(fā)明專利公開了一種TPU壓延薄膜的制備方法，該發(fā)明采用單螺桿擠出機(jī)結(jié)合倒L型四輥 壓延機(jī)制備TPU壓延薄膜，該方法制備的TPU薄膜具備厚度均勻、產(chǎn)量大等優(yōu)點。但該方法制 備的TPU薄膜透氣性差，無法用作汽車坐墊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的主要目的在于提供用作汽車坐墊TPU薄膜及其制 備方法，制備的TPU薄膜有透氣性好、耐撕裂性能好、厚度均勻及晶點少等優(yōu)點。
[0007] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0008] 本發(fā)明提供一種TPU薄膜，由以下成分制備:TPU樹脂88-94重量份、PHA樹脂4-8重 量份、抗水解劑1 -2重量份、光穩(wěn)定劑0.5-1重量份、抗氧劑0.5-1重量份。
[0009] 優(yōu)選的，所述TPU樹脂聚醚型TPU，平均分子量為7萬-10萬。
[0010] 優(yōu)選的，所述PHA樹脂為β-羥基丁酸與3-羥基辛酸共聚物，單體比例為：1:1.2-1.3，分子量為6000-10000。
[0011] 優(yōu)選的，所述抗水解劑聚碳化二亞胺、馬來酸酐接枝苯乙烯-丁二烯嵌段共聚中的 一種。
[0012] 優(yōu)選的，所述光穩(wěn)定劑為UV531、UV770中的一種。
[0013]優(yōu)選的，所述抗氧劑為11010、1168中的至少一種。
[0014]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種TPU薄膜制備方法，包括以下步驟：
[0015] ⑴將TPU樹脂、PHA樹脂在10°C_15°C下，破碎成30-50目粉狀；
[0016] (2)將88-94重量份粉狀TPU樹脂、4-8重量份粉狀PHA樹脂、1 -2重量份抗水解
[0017] 劑、0.5-1重量份光穩(wěn)定劑、0.5-1重量份抗氧劑加入高速攪拌機(jī)混合均勻；
[0018] (3)混合后的物料經(jīng)行星擠出機(jī)塑化、脫揮、五輥壓延、引離、壓花、冷卻制得TPU
[0019] 薄膜。
[0020] 所述的行星擠出機(jī)溫度為:一級120-145°C，二級150-155°C。
[0021]所述脫揮裝置安裝在行星擠出機(jī)二級。
[0022] 所述五輥壓延采用F型五輥壓延機(jī)，溫度為1#輥：135-140°C、2#輥：135-140°C、3# 輥：140-145 °C、4#輥：150-160 °C、5#輥：165-170°C，輥筒速比 1#輥：2#輥：3#輥:4#輥：5#輥對 應(yīng)為1:1 · 05-1 · 1:1 · 05-1 · 1:1 · 1-1 · 2:1 · 15-1 · 3。
[0023] 所述的引離、壓花、冷卻溫度分別為：引離120-80°C、壓花80-70°C、冷卻40-30°C。 [0024]所述的TPU薄膜結(jié)晶度為14%-17%。
[0025] 有益效果：
[0026] 本發(fā)明提供一種TPU薄膜及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用了具有長鏈 脂肪族結(jié)構(gòu)的PHA樹脂作為潤滑劑，防止TPU黏壓延金屬輥，由于PHA樹脂是大分子結(jié)構(gòu)，不 易析出，不會對TPU的透氣性產(chǎn)生影響。先將TPU樹脂低溫磨粉，結(jié)合行星擠出機(jī)塑化以及五 輥壓延，提高了 TPU樹脂與各助劑的混合均勻性及塑化效果，減少TPU薄膜晶點的數(shù)量。采用 了合適的工藝溫度，有效控制了 TPU薄膜的結(jié)晶度，使TPU薄膜不同批次間力學(xué)性能差異小、 透氣性好。因此，本發(fā)明制備的TPU薄膜厚度均勻、抗撕裂、晶點少、透氣性好，可用于制作汽 車坐墊。
【具體實施方式】
[0027] 以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu) 選實施例只作為舉例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他顯而易見的變型。
[0028] 本發(fā)明提供一種TPU薄膜，由以下成分制備:TPU樹脂88-94重量份、PHA樹脂4-8重 量份、抗水解劑1 -2重量份、光穩(wěn)定劑0.5-1重量份、抗氧劑0.5-1重量份。
[0029] 所述TPU樹脂一種熱塑性彈性體，有聚醚型和聚酯型兩種，聚醚型TPU樹脂具有耐 水解的優(yōu)點。本發(fā)明的THJ樹脂優(yōu)選的為聚醚型TPU樹脂，平均分子量為7萬-10萬。主要是使 TPU薄膜具有較好耐水解性及加工過程中合適的熔體強(qiáng)度。
[0030]所述PHA樹脂為一種生物基聚酯，含有脂肪族及酯基結(jié)構(gòu)，與極性TPU樹脂具有相 容性。采用的PHA樹脂含有3-羥基辛酸，具有長鏈脂肪酸結(jié)構(gòu)，可以防止TPU樹脂黏壓延輥， 本發(fā)明優(yōu)選的PHA樹脂為β-羥基丁酸與3-羥基辛酸共聚物，單體比例為：1:1.2-1.3，分子量 為6000-10000。
[0031]所述抗水解劑優(yōu)選為聚碳化二亞胺、馬來酸酐接枝苯乙烯-丁二烯嵌段共聚中的 一種，利用ITU樹脂與抗水解劑之間的交聯(lián)及氫鍵，減緩TPU樹脂的水解。本發(fā)明的抗水解劑 更優(yōu)選為聚碳二亞胺。
[0032]所述光穩(wěn)定劑優(yōu)選為UV531、UV770中的一種，可以減緩TPU薄膜在紫外光作用下氨 基被氧化，導(dǎo)致THJ薄膜變黃的現(xiàn)象。本發(fā)明更優(yōu)選為UV531。
[0033]所述的抗氧劑可以減緩在TPU薄膜成型加工過程中TPU樹脂的氧化降解。本發(fā)明優(yōu) 選為11010、1168中的至少一種。
[0034]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種TPU薄膜的制備方法，包括以下步驟：
[0035] (1)將TPU樹脂、PHA樹脂在10°C_15°C下，破碎成30-50目粉狀；
[0036] (2)將88-94重量份粉狀I(lǐng)TU樹脂、4-8重量份粉狀PHA樹脂、1-2重量份抗水解劑、 0.5-1重量份光穩(wěn)定劑、0.5-1重量份抗氧劑加入高速攪拌機(jī)混合均勻；
[0037] (3)混合后的物料經(jīng)行星擠出機(jī)塑化、脫揮、五輥壓延、引離、壓花、冷卻制得TPU薄 膜。
[0038] 所述的行星擠出機(jī)溫度為:一級120-145Γ，二級150-155Γ。
[0039] 所述脫揮裝置安裝在行星擠出機(jī)二級，可以有效排除塑化過程中的揮發(fā)分。
[0040] 所述五輥壓延采用F型五輥壓延機(jī)，溫度為1#輥：135-140°c、2#輥：135-140°c、3# 輥：140-145 °C、4#輥：150-160 °C、5#輥：165-170°C，輥筒速比 1#輥：2#輥：3#輥:4#輥：5#輥對 應(yīng)為1:1.05-1.1:1.05-1.1:1.1-1.2:1.15-1.3，由于五輥壓延使物料在輥筒上包覆時間較 四輥壓延更長，可以使TPU薄膜各組分進(jìn)一步塑化，減少晶點產(chǎn)生。
[0041 ] 所述的引離、壓花、冷卻溫度分別為：引離120-80°c、壓花80-70°C、冷卻40-30°C， 可以有效控制THJ薄膜的成型過程中的結(jié)晶度變化。
[0042]所述的TPU薄膜結(jié)晶度控制在14%-17%，使TPU薄膜具有較好的透氣性。
[0043]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說 明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實施例的限制。
[0044] 本發(fā)明下述實施例中所使用的TPU樹脂由德國拜耳公司提供。
[0045] 本發(fā)明下述實施例中所使用的PHA樹脂來自天津國韻生物材料有限公司。
[0046] 本發(fā)明下述實施例中所使用的抗水解劑來自廣州愛晨化工科技有限公司。
[0047] 本發(fā)明下述實施例中所使用的光穩(wěn)定劑來自德國巴斯夫。
[0048]本發(fā)明下述實施例中所使用的抗氧化劑來自于瑞士汽巴公司。
[0049 ]為了便于比較，所有實施例制的的TPU薄膜厚度為100微米。
[0050] 實施例1
[0051 ]按照下文所述質(zhì)量份數(shù)比稱取各種原料
[0052] TPU樹脂88重量份、PHA樹脂8重量份、抗水解劑聚碳二亞胺2重量份、光穩(wěn)定劑 UV531 1重量份、抗氧劑11010 1重量份。
[0053]所述的一種TPU薄膜制備方法如下：
[0054] (1)將TPU樹脂、PHA樹脂在10 °C -15 °C下，破碎成30-50目粉狀；
[0055] (2)將88重量份粉狀TPU樹脂、8重量份粉狀PHA樹脂、2重量份抗水解劑、1
[0056]重量份光穩(wěn)定劑、1重量份抗氧劑加入高速攪拌機(jī)混合均勻；
[0057] (3)混合后的物料經(jīng)行星擠出機(jī)塑化、脫揮、五輥壓延、引離、壓花、冷卻制得TPU
[0058]薄膜。
[0059] 所述的行星擠出機(jī)溫度為:一級120°C，二級150°C。
[0060] 所述五輥壓延采用F型五輥壓延機(jī)，溫度為1#輥：135 °C、2#輥：135 °C、3#輥：140 °C、 4#輥：150°C、5#輥：165°C，輥筒速比 1#輥:2#輥：3#輥:4#輥：5#輥對應(yīng)為 1:1.05:1.05:1.1: 1.15〇
[0061 ] 所述的引離、壓花、冷卻溫度分別為：引離80°C、壓花70°C、冷卻30°C。
[0062] 實施例2
[0063]按照下文所述質(zhì)量份數(shù)比稱取各種原料
[0064] TPU樹脂94重量份、PHA樹脂4重量份、抗水解劑聚碳二亞胺1重量份、光穩(wěn)定劑 UV531 0.5重量份、抗氧劑11010 0.5重量份。
[0065]所述的一種TPU薄膜制備方法如下：
[0066] (1)將TPU樹脂、PHA樹脂在10 °C -15 °C下，破碎成30-50目粉狀；
[0067] (2)將94重量份粉狀TPU樹脂、4重量份粉狀PHA樹脂、1重量份抗水解劑、0.5重量份 光穩(wěn)定劑、0.5重量份抗氧劑加入高速攪拌機(jī)混合均勻；
[0068] (3)混合后的物料經(jīng)行星擠出機(jī)塑化、脫揮、五輥壓延、引離、壓花、冷卻制得TPU薄 膜。
[0069] 所述的行星擠出機(jī)溫度為:一級145°C，二級155°C。
[0070] 所述五輥壓延采用F型五輥壓延機(jī)，溫度為1#輥：140 °C、2#輥：140 °C、3#輥：145 °C、 4#輥：160°C、5#輥：1170°C，輥筒速比 1#輥：2#輥：3#輥:4#輥:5#輥對應(yīng)為1:1 · 1:1 · 1:1 · 2: 1.3〇
[0071] 所述的引離、壓花、冷卻溫度分別為：引離120 °C、壓花80 °C、冷卻40 °C。
[0072] 實施例3
[0073]按照下文所述質(zhì)量份數(shù)比稱取各種原料
[0074] TPU樹脂92.2重量份、PHA樹脂5重量份、抗水解劑聚碳二亞胺1.5重量份、光穩(wěn)定劑 UV531 0.7重量份、抗氧劑11010 0.6重量份。
[0075]所述的一種TPU薄膜制備方法如下：
[0076] (1)將TPU樹脂、PHA樹脂在10 °C -15 °C下，破碎成30-50目粉狀；
[0077] (2)將92.2重量份粉狀TPU樹脂、5重量份粉狀PHA樹脂、1.5重量份抗水解劑、0.7重 量份光穩(wěn)定劑、〇. 6重量份抗氧劑加入高速攪拌機(jī)混合均勻；
[0078] (3)混合后的物料經(jīng)行星擠出機(jī)塑化、脫揮、五輥壓延、引離、壓花、冷卻制得TPU薄 膜。
[0079] 所述的行星擠出機(jī)溫度為:一級140°C，二級152°C。
[0080] 所述五輥壓延采用F型五輥壓延機(jī)，溫度為1#輥：138 °C、2#輥：136 °C、3#輥：143 °C、 4#輥：155°C、5#輥：168°C，輥筒速比 1#輥:2#輥:3#輥:4#輥:5#輥對應(yīng)為 1:1.06:1.08:1.15: 1.25〇
[0081 ] 所述的引離、壓花、冷卻溫度分別為：引離100°C、壓花85°C、冷卻35°C。
[0082] 實施例4
[0083]按照下文所述質(zhì)量份數(shù)比稱取各種原料
[0084] TPU樹脂96重量份、抗水解劑聚碳二亞胺2重量份、光穩(wěn)定劑UV531 1重量份、抗氧 劑11010 1重量份。
[0085] 所述的一種TPU薄膜制備方法如下：
[0086] (1)將TPU樹脂在10°C-15°C下，破碎成30-50目粉狀；
[0087] (2)將96重量份粉狀TPU樹脂、2重量份抗水解劑、1重量份光穩(wěn)定劑、1重量份抗氧 劑加入高速攪拌機(jī)混合均勾；
[0088] (3)混合后的物料經(jīng)行星擠出機(jī)塑化、脫揮、五輥壓延、引離、壓花、冷卻制得TPU薄 膜。
[0089] 所述的行星擠出機(jī)溫度為:一級145Γ，二級155Γ。
[0090] 所述五輥壓延采用F型五輥壓延機(jī)，溫度為1#輥：140 °C、2#輥：140 °C、3#輥：145 °C、 4#輥：160°C、5#輥：1170°C，輥筒速比 1#輥：2#輥：3#輥:4#輥:5#輥對應(yīng)為1:1 · 1:1 · 1:1 · 2: 1.3〇
[0091] 所述的引離、壓花、冷卻溫度分別為：引離120 °C、壓花80 °C、冷卻40 °C。
[0092] 實施例5
[0093]按照下文所述質(zhì)量份數(shù)比稱取各種原料
[0094] TPU樹脂94重量份、PHA樹脂4重量份、光穩(wěn)定劑UV531 1重量份、抗氧劑11010 1重 量份。
[0095]所述的一種TPU薄膜制備方法如下：
[0096] (1)將TPU樹脂、PHA樹脂在10 °C -15 °C下，破碎成30-50目粉狀；
[0097] (2)將94重量份粉狀TPU樹脂、4重量份粉狀PHA樹脂、1重量份光穩(wěn)定劑、1重量份抗 氧劑加入高速攪拌機(jī)混合均勾；
[0098] (3)混合后的物料經(jīng)行星擠出機(jī)塑化、脫揮、五輥壓延、引離、壓花、冷卻制得TPU薄 膜。
[0099] 所述的行星擠出機(jī)溫度為:一級145°C，二級155°C。
[0100] 所述五輥壓延采用F型五輥壓延機(jī)，溫度為1#輥：140 °C、2#輥：140 °C、3#輥：145 °C、 4#輥：160°C、5#輥：1170°C，輥筒速比 1#輥：2#輥：3#輥:4#輥:5#輥對應(yīng)為1:1 · 1:1 · 1:1 · 2: 1.3〇
[0101] 所述的引離、壓花、冷卻溫度分別為：引離120°C、壓花80°C、冷卻40°C。
[0102]實施過程中，由于發(fā)生較嚴(yán)重黏輥現(xiàn)象，無法制備TPU薄膜。
[0103] 對比例
[0104]按照專利申請公布號為"CN 103802340A"的發(fā)明專利公開內(nèi)容實施，制備100微米 TPU薄膜，作為對比。
[0105] 分別對本發(fā)明實施例1-5的TPU進(jìn)行檢測，并與對比例做對比，結(jié)果如表1所示。
[0106] 表1本發(fā)明實施例1-5制備的TPU薄膜性能測試結(jié)果
[0107]
[0108] 注釋:濕熱老化條件為60 °C、濕度80%、400小時。
[0109]從實施例1-3對應(yīng)的測試結(jié)果可以看出，本發(fā)明制備的TPU薄膜除拉伸強(qiáng)度與對比 例基本持平外，其它性能均優(yōu)于對比例，具有較好的撕裂強(qiáng)度、透氣性、耐水解性，而且厚度 均勻、晶點少，可用于制作汽車坐墊。
[0110] 從實施例4-5測試結(jié)果可以看出，PHA樹脂可以防止TPU樹脂壓延成型過程中黏輥， 使壓延加工可以實現(xiàn)，而且表面潤濕張力較高，無潤滑劑析出。抗水解劑可以提高TPU薄膜 的濕熱老化性能，老化后拉伸強(qiáng)度保持率在90%以上。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原 理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限 制，上述實施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提 下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本 發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【主權(quán)項】
1. 一種ITU薄膜，其特征在于，由以下成分制備： TPU樹脂88-94重量份、PHA樹脂4-8重量份、抗水解劑1-2重量份、光穩(wěn)定劑0.5-1重量 份、抗氧劑〇. 5-1重量份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的TPU薄膜，其特征在于，所述TPU樹脂為聚醚型TPU，平均分子量 為7萬-10萬。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的TPU薄膜，其特征在于，所述PHA樹脂為β-羥基丁酸與3-羥基辛 酸共聚物，單體比例為:1:1.2-1.3，分子量為6000-10000。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的TPU薄膜，其特征在于，所述抗水解劑為聚碳化二亞胺、馬來酸 酐接枝苯乙烯-丁二烯嵌段共聚中的一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ITU薄膜，其特征在于，所述光穩(wěn)定劑為UV531、UV770中的一 種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的TPU薄膜，其特征在于，所述抗氧劑為11010、1168中的至少一 種。7. -種TPU薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將ITU樹脂、PHA樹脂在10 °C-15 °C下，破碎成30-50目粉狀； (2) 將88-94重量份粉狀TPU樹脂、4-8重量份粉狀PHA樹脂、1-2重量份抗水解劑、0.5-1 重量份光穩(wěn)定劑、〇. 5-1重量份抗氧劑加入高速攪拌機(jī)混合均勻； (3) 混合后的物料經(jīng)行星擠出機(jī)塑化、脫揮、五輥壓延、引離、壓花、冷卻制得TPU薄膜， 其中行星擠出機(jī)溫度為:一級120-145 °C，二級150-155 °C ; 脫揮裝置安裝在行星擠出機(jī)二級； 五輥壓延采用？型五輥壓延機(jī)，溫度為1#輥：135-140°(：、2#輥：135-140°(：、3#輥：140-145°C、4#輥：150-160°C、5#輥：165-170°C，輥筒速比 1#輥：2#輥:3#輥:4#輥:5#輥對應(yīng)為 1: 1.05-1.1:1.05-1.1:1.1-1.2:1.15-1.3； 引離、壓花、冷卻溫度分別為：引離120-80 °C、壓花80-70 °C、冷卻40-30 °C。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種TPU薄膜的制備方法，其特征在于，所述制得的TPU薄膜結(jié) 晶度為14%_17%。
【文檔編號】C08L51/00GK105885394SQ201610431470
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】李英
【申請人】李英