本發(fā)明屬于TPU薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種TPU薄膜及其制備方法和應(yīng)用，尤其涉及一種可溫控變色的TPU薄膜及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
TPU(Thermoplastic polyyrethane，熱塑性聚氨脂)是一種新型的有機(jī)高分子合成材料，屬于化合物，英文商品名：Flexible polyurethane，是一種各項(xiàng)性能優(yōu)異，可以代替橡膠rubber，軟性聚氯乙烯材料PVC。例如其具有優(yōu)異的物理性能，例如耐磨性，回彈力都好過(guò)普通聚氨酯、PVC，耐老化性好過(guò)橡膠，可以說(shuō)是替代PVC和PU的最理想的材料，被國(guó)際上稱為新型聚合物材料。
聚氨酯熱塑性彈性體有聚酯型和聚醚型兩類，白色無(wú)規(guī)則球狀或柱狀顆粒，相對(duì)密度1.10-1.25，聚醚型相對(duì)密度比聚酯型小。聚氨酯熱塑性彈性體突出的特點(diǎn)是耐磨性優(yōu)異、耐臭氧性極好、硬度大、強(qiáng)度高、彈性好、耐低溫，有良好的耐油、耐化學(xué)藥品和耐環(huán)境性能，在潮濕環(huán)境中聚醚型酯水解穩(wěn)定性遠(yuǎn)超過(guò)聚酯型。
TPU薄膜的應(yīng)用現(xiàn)在越來(lái)越廣泛。TPU薄膜可應(yīng)用于高檔建筑覆膜、汽車和火車車窗的貼膜、鞋材等。然而，可溫控變色的TPU薄膜的研究還很少見，可溫控變色的TPU薄膜通過(guò)溫控變色可調(diào)節(jié)光照或熱交換，同時(shí)增加美感和多樣性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種具體涉及一種TPU薄膜及其制備方法和應(yīng)用，尤其涉及一種可溫控變色的TPU薄膜及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明通過(guò)對(duì)分子結(jié)構(gòu)的改性，通過(guò)一定的方法，將肽側(cè)鏈聚丁二炔接枝到TPU分子鏈中，獲得新的TPU材料，可實(shí)現(xiàn)溫控變色。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一方面，本發(fā)明提供了一種可溫控變色的TPU薄膜，按質(zhì)量百分含量主要含有以下組分：
其中TPU顆粒包含TPU分子鏈和接枝到TPU分子鏈上的肽側(cè)鏈聚丁二炔。
肽是由氨基酸組成的鏈狀分子，也是生命物體蛋白質(zhì)中不可或缺的成分。這種TPU顆粒是一種可加工成各種形狀的納米纖維。可通過(guò)擠出生產(chǎn)纖維；通過(guò)涂覆形成膜；也可模塑成型水凝膠。
在本發(fā)明所述可溫控變色的TPU薄膜中，所述肽的分子量為1000-3000，例如1000、1500、2000、2500或3000。
在本發(fā)明所述可溫控變色的TPU薄膜中，所述TPU顆粒中側(cè)鏈聚丁二炔的質(zhì)量百分含量為15-20％，例如15％、15.5％、16％、16.5％、17％、17.5％、18％、18.5％、19％、19.5％或20％。
在本發(fā)明所述可溫控變色的TPU薄膜中，所述接枝的方法為：將丁二炔、TPU及交聯(lián)劑在225-250℃下反應(yīng)0.5-5h。例如反應(yīng)溫度可以為225℃、230℃、235℃、240℃、245℃或250℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h。
在本發(fā)明所述可溫控變色的TPU薄膜中，所述交聯(lián)劑為2-乙基-4甲基咪唑、2-異丙基咪唑、六氫鄰苯二甲酸酐、三亞乙基四胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺中的一種或兩種以上的混合。
優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑的質(zhì)量百分含量為TPU顆粒的0.5-3％，例如0.5％、1％、1.3％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％或3％。
在本發(fā)明所述可溫控變色的TPU薄膜中，所述TPU顆粒含量為60-70％，例如61％、62％、63％、64％、65％、65.5％、66％、66.5％、67％、67.5％、68％、68.5％、69％、69.5％或70％。
優(yōu)選地，所述TPU顆粒為聚醚型TPU顆粒和聚酯型TPU顆粒中的一種或兩種混合。
在本發(fā)明所述可溫控變色的TPU薄膜中，所述無(wú)苯環(huán)的亞磷酸酯的含量為12-13％，例如12％、12.2％、12.4％、12.6％、12.8％或13％。
在本發(fā)明所述可溫控變色的TPU薄膜中，所述含氫硅油的含量為10-13％，例如10％、10.3％、10.5％、10.8％、11％、11.3％、11.5％、11.8％、12％、12.2％、12.4％、12.6％、12.8％或13％。
在本發(fā)明所述可溫控變色的TPU薄膜中，所述白炭黑的含量為2-8％，例如2％、2.3％、2.5％、2.8％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％或8％。
在本發(fā)明所述可溫控變色的TPU薄膜中，所述抗氧劑的含量為1-5％，例如1％、1.3％、1.5％、1.8％、2％、2.4％、2.8％、3％、3.5％、3.8％、4％、4.5％、4.8％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％或9％。
另一方面，本發(fā)明提供了如第一方面所述的可溫控變色的TPU薄膜的制備方法，包括如下步驟：
(1)將所有組分預(yù)先干燥；
(2)將所有干燥后的組分混合，經(jīng)流延機(jī)擠出成型即得所述TPU薄膜。
在本發(fā)明所述可溫控變色的TPU薄膜的制備方法中，步驟(1)所述干燥的溫度為85～105℃，例如85℃、87℃、90℃、93℃、95℃、98℃、100℃、103℃或105℃，干燥的時(shí)間為2～3h，例如2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h或3h。
在本發(fā)明所述可溫控變色的TPU薄膜的制備方法中，步驟(2)所述流延機(jī)的各段溫度設(shè)置如下：料筒溫度為150-230℃，例如150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃或230℃；濾網(wǎng)溫度為170-210℃，例如170℃、180℃、190℃、200℃或210℃；彎頭溫度為170-210℃，例如170℃、180℃、190℃、200℃或210℃；模頭溫度為180-220℃，例如180℃、190℃、200℃、210℃或220℃。
另一方面，本發(fā)明提供了如第一方面所述的可溫控變色的TPU薄膜在功能性材料領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明的TPU薄膜可作為功能性材料，可用作高檔建筑覆膜、汽車和火車車窗的貼膜、鞋材等?？蓽乜刈兩腡PU薄膜通過(guò)溫控變色可調(diào)節(jié)光照或熱交換，同時(shí)增加美感和多樣性。
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)明制備的TPU薄膜具有可溫控變色的特性，變色速度為1s，并且具有22-25g/10min的熔融指數(shù)，耐黃變性能為5級(jí)，撕裂強(qiáng)度為46-49kgf，拉伸強(qiáng)度為47-51MPa，即本發(fā)明制備的TPU薄膜具有良好的可溫控變色特性，良好的耐黃變性能以及良好的機(jī)械性能，是一種具有優(yōu)良綜合性能的TPU薄膜，本發(fā)明制得的TPU薄膜可作為功能性材料，應(yīng)用于高檔建筑覆膜、汽車和火車車窗的貼膜、鞋材等，通過(guò)溫控變色可調(diào)節(jié)光照或熱交換，同時(shí)增加美感和多樣性。
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。
實(shí)施例1
在本實(shí)施例中，可溫控變色的TPU薄膜，按質(zhì)量百分含量含有以下組分：
其中TPU顆粒包含TPU分子鏈和接枝到TPU分子鏈上的肽側(cè)鏈聚丁二炔，將占TPU顆粒質(zhì)量百分含量15％的丁二炔、TPU顆粒及占TPU顆粒質(zhì)量百分含量0.5％的交聯(lián)劑2-乙基-4甲基咪唑在235℃下反應(yīng)0.5h將肽側(cè)鏈聚丁二炔接枝到TPU分子鏈上；其中所述肽的分子量為2000。
所述可溫控變色的TPU薄膜采用以下方法制備：
(1)將所有組分在90℃預(yù)先干燥2h；
(2)將所有干燥后的組分混合，經(jīng)流延機(jī)擠出成型即得所述TPU薄膜；
所述流延機(jī)的各段溫度設(shè)置如下：料筒溫度為170℃；濾網(wǎng)溫度為170℃；彎頭溫度為200℃；連接溫度為200℃；模頭溫度為210℃。
實(shí)施例2
在本實(shí)施例中，可溫控變色的TPU薄膜，按質(zhì)量百分含量含有以下組分：
其中TPU顆粒包括TPU分子鏈和接枝到TPU分子鏈上的肽側(cè)鏈聚丁二炔；將占TPU顆粒質(zhì)量百分含量20％的丁二炔、TPU顆粒及占TPU顆粒質(zhì)量百分含量1％的交聯(lián)劑六氫鄰苯二甲酸酐在250℃下反應(yīng)2.5h將肽側(cè)鏈聚丁二炔接枝到TPU分子鏈上；其中所述肽的分子量為1000。
所述可溫控變色的TPU薄膜采用以下方法制備：
(1)將所有組分在85℃預(yù)先干燥3h；
(2)將所有干燥后的組分混合，經(jīng)流延機(jī)擠出成型即得所述TPU薄膜，所述流延機(jī)的各段溫度設(shè)置如下：料筒溫度為150℃；濾網(wǎng)溫度為170℃；彎頭溫度為210℃；連接溫度為210℃；模頭溫度為220℃。
實(shí)施例3
在本實(shí)施例中，可溫控變色的TPU薄膜，按質(zhì)量百分含量含有以下組分：
其中TPU顆粒包括TPU分子鏈和接枝到TPU分子鏈上的肽側(cè)鏈聚丁二炔；將占TPU顆粒質(zhì)量百分含量18％的丁二炔、TPU顆粒及占TPU顆粒質(zhì)量百分含量3％的交聯(lián)劑二乙胺基丙胺在225℃下反應(yīng)5h將肽側(cè)鏈聚丁二炔接枝到TPU分子鏈上；其中所述肽的分子量為3000。
所述可溫控變色的TPU薄膜采用以下方法制備：
(1)將所有組分在105℃預(yù)先干燥2.5h；
(2)將所有干燥后的組分混合，經(jīng)流延機(jī)擠出成型即得所述TPU薄膜；
所述流延機(jī)的各段溫度設(shè)置如下：料筒溫度為230℃；濾網(wǎng)溫度為170℃；彎頭溫度為210℃；連接溫度為210℃；模頭溫度為220℃。
實(shí)施例4
在本實(shí)施例中，可溫控變色的TPU薄膜，按質(zhì)量百分含量含有以下組分：
其中TPU顆粒包括TPU分子鏈和接枝到TPU分子鏈上的肽側(cè)鏈聚丁二炔；將占TPU顆粒質(zhì)量百分含量17％的丁二炔、TPU顆粒及占TPU顆粒質(zhì)量百分含量3％的交聯(lián)劑二乙胺基丙胺在240℃下反應(yīng)4h將肽側(cè)鏈聚丁二炔接枝到TPU分子鏈上；其中所述肽的分子量為3000。
所述可溫控變色的TPU薄膜采用以下方法制備：
(1)將所有組分在100℃預(yù)先干燥5h；
(2)將所有干燥后的組分混合，經(jīng)流延機(jī)擠出成型即得所述TPU薄膜；
所述流延機(jī)的各段溫度設(shè)置如下：料筒溫度為150℃；濾網(wǎng)溫度為170℃；彎頭溫度為210℃；連接溫度為210℃；模頭溫度為210℃。
對(duì)比例1
對(duì)比例1與實(shí)施例1不同的是在將肽側(cè)鏈聚丁二炔接枝到TPU分子鏈上時(shí)加入的丁二炔占TPU顆粒質(zhì)量百分含量為14％，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
對(duì)比例2與實(shí)施例1不同的是在將肽側(cè)鏈聚丁二炔接枝到TPU分子鏈上時(shí)加入的丁二炔占TPU顆粒質(zhì)量百分含量為21％，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
對(duì)比例3與實(shí)施例2不同的是制備TPU薄膜的原料中TPU顆粒的用量為58％，含氫硅油的用量為12％，其余原料用量以及制備方法均與實(shí)施例1相同。
對(duì)比例4
對(duì)比例4與實(shí)施例3不同的是制備TPU薄膜的原料中TPU顆粒的用量為72％，含氫硅油的用量為11％，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例3相同。
對(duì)比例5
對(duì)比例5與實(shí)施例1不同的是制備TPU薄膜的原料中無(wú)苯環(huán)的亞磷酸酯的用量為15％，TPU顆粒的用量為63％，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
對(duì)比例6與實(shí)施例3不同的是制備TPU薄膜的原料中含氫硅油的用量為9％，TPU顆粒的用量為67％，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
對(duì)比例7與實(shí)施例2不同的是制備TPU薄膜的原料中白炭黑的用量為10％，抗氧劑用量為7％，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例2相同。
對(duì)比例8
對(duì)比例8與實(shí)施例1不同的是制備TPU薄膜的原料中納米鈦酸鋇的用量為7％，TPU顆粒的用量為63％，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
對(duì)比例9與實(shí)施例3不同的是制備TPU薄膜的原料中納米鈦酸鋇的用量為0.5％，無(wú)苯環(huán)的亞磷酸酯的用量為12.5％，其余原料與原料用量以及制備方法和條件均與實(shí)施例3相同。
對(duì)實(shí)施例1-4和對(duì)比例1-9制得的TPU薄膜進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，結(jié)果如下表1所示。
表1
由表1可知，本發(fā)明制備的TPU薄膜具有可溫控變色的特性，變色速度為1s，并且具有22-25g/10min的熔融指數(shù)，耐黃變性能為5級(jí)，撕裂強(qiáng)度為46-49kgf，拉伸強(qiáng)度為47-51MPa，即本發(fā)明制備的TPU薄膜具有良好的可溫控變色特性，良好的耐黃變性能以及良好的機(jī)械性能，是一種具有優(yōu)良機(jī)械性能的TPU薄膜，而當(dāng)制備TPU薄膜的原料中某種組分用量在本發(fā)明限定范圍之外時(shí)(對(duì)比例1-9)，制備得到的TPU薄膜的各項(xiàng)性能明顯下降，這說(shuō)明，在本發(fā)明中各組分之間相互配合，產(chǎn)生了良好的效果。本發(fā)明制得的TPU薄膜可作為功能性材料，應(yīng)用于高檔建筑覆膜、汽車和火車車窗的貼膜、鞋材等。溫控變色可調(diào)節(jié)光照或熱交換，同時(shí)增加美感和多樣性。
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)明的可溫控變色的TPU薄膜及其制備方法和應(yīng)用，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)范圍和公開范圍之內(nèi)。