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CN105885390A - 一种防滑防静电tpu薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种防滑防静电tpu薄膜及其制备方法 Download PDF

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CN105885390A
CN105885390A CN201610405332.7A CN201610405332A CN105885390A CN 105885390 A CN105885390 A CN 105885390A CN 201610405332 A CN201610405332 A CN 201610405332A CN 105885390 A CN105885390 A CN 105885390A
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tpu
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何建雄
王良
王一良
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Dongguan Xionglin New Materials Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种防滑防静电TPU薄膜及其制备方法，本发明利用70‑90重量份TPU颗粒、20‑40重量份环氧树脂、10‑15重量份聚碳化二亚胺、10‑20重量份尼龙纤维、20‑30重量份导电碳纤维和10‑20重量份玻璃纤维以及1‑5重量份抗氧剂制备得到防滑防静电TPU薄膜，该TPU薄膜的表面电阻率为5.2×105‑7.5×105Ω，抗静电性能良好，防滑摩擦系数为0.6‑0.8，具有良好的防滑性能。此外，本发明制备的TPU薄膜的弹性模量为38‑42MPa，断裂伸长率为550.52‑628.25％，拉伸断裂应力为58.5‑65.7MPa，力学性能良好，并且制备方法简单，具有很好应用前景。

Description

一种防滑防静电TPU薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及一种TPU薄膜及其制备方法，尤其涉及一种防滑防静电TPU薄膜及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯(TPU)是一种由硬段和软段组成的具有塑性和弹性为一体的嵌段型聚合物。TPU已经广泛的应用在工业和日常生活中，例如胶粘剂、涂料、复合材料和生物医学材料等。虽然TPU具有如此多的优良性能，但是对于薄膜类产品在应用过程中常常会产生静电，从而影响使用，甚至是发生危险，此外，在一些领域中，要求TPU薄膜同时具备良好的防滑性能，因此增强TPU薄膜的抗静电性和防滑性能对于扩大TPU的应用十分重要。
CN103834051A公开了一种阻隔抗静电TPU复合薄膜及其制备方法，首先将多壁碳纳米管(MWNTs)氨基化以及将蒙脱土(MMT)有机改性，然后将氨基化MWNTs、有机改性MMT(OMMT)与TPU在涂膜机上复合成膜。该发明制备得到的TPU复合薄膜的氧气透过率为167.43-203.23cc/m2.24h.0.1MPa，表面电阻率为4.12×108-5.78×109Ω，其氧气透过率和表面电阻率仍然较高，并且制备方法复杂，并且并未公开该TPU复合薄膜的防滑性能如何。
因此，在本领域中，期望得到一种具有更好的抗静电性能和良好防滑性能的TPU薄膜。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种TPU薄膜及其制备方法。特别是提供一种防滑防静电TPU薄膜及其制备方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种防滑防静电TPU薄膜，所述TPU薄膜主要由以下重量份的原料制备得到：
在本发明所述的防滑防静电TPU薄膜的原料中，所述TPU颗粒的用量为70-90重量份，例如70重量份、73重量份、75重量份、78重量份、80重量份、81重量份、82重量份、83重量份、84重量份、85重量份、86重量份、87重量份、88重量份、89重量份或90重量份。
优选地，所述TPU颗粒为聚酯型TPU颗粒和/或聚醚型TPU颗粒。
在本发明所述的防滑防静电TPU薄膜的原料中，所述环氧树脂的用量为20-40重量份，例如20重量份、22重量份、24重量份、26重量份、28重量份、30重量份、32重量份、35重量份、38重量份或40重量份。
优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、溴化双酚A型环氧树脂或酚醛型环氧树脂中的一种或至少两种的混合物。
在本发明所述的防滑防静电TPU薄膜的原料中，所述聚碳化二亚胺的用量为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。
在本发明所述的防滑防静电TPU薄膜的原料中，所述尼龙纤维的用量为10-20重量份，例如10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份或20重量份。
在本发明所述的防滑防静电TPU薄膜的原料中，所述导电碳纤维的用量为20-30重量份，例如20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24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。
在本发明所述的防滑防静电TPU薄膜的原料中，所述玻璃纤维的用量为10-20重量份，例如10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份或20重量份。
在本发明所述的防滑防静电TPU薄膜的原料中，所述抗氧剂的用量为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。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂264、抗氧剂TPP或抗氧剂TNP中的任意一种或至少两种的混合物。
本发明所述玻璃纤维和导电碳纤维对于材料的抗静电性能具有贡献，二者协同作用，增强TPU薄膜的抗静电性能。此外本发明中尼龙纤维和玻璃纤维相互混合使用，在增强TPU薄膜的防滑效果上具有相互促进作用，由本发明的原料组分相互配合可以得到具有良好防滑防静电效果的TPU薄膜，并且能够保证TPU薄膜具有良好的机械性能。
另一方面，本发明提供了如第一方面所述的防滑防静电TPU薄膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将TPU颗粒、环氧树脂、聚碳化二亚胺、尼龙纤维、导电碳纤维、玻璃纤维以及抗氧剂混合均匀；
(2)将步骤(1)得到的混合物挤出得到所述防滑防静电TPU薄膜。
在本发明所述防滑防静电TPU薄膜的制备方法中，在步骤(1)所述混合前将TPU颗粒、环氧树脂、聚碳化二亚胺、尼龙纤维、导电碳纤维、玻璃纤维以及抗氧剂进行预先干燥，所述干燥温度为70-90℃，例如70℃、72℃、75℃、78℃、78℃、80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃或90℃，干燥时间为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。
在本发明所述防滑防静电TPU薄膜的制备方法中，步骤(2)所述挤出利用流延机挤出。
优选地，所述流延机的各段温度设置如下：料筒温度为180-220℃；滤网温度为160-210℃；弯头温度为170-190℃；连接温度为170-190℃；模头温度为190-220℃。
作为本发明的优选技术方案，本发明所述防滑防静电TPU薄膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将TPU颗粒、环氧树脂、聚碳化二亚胺、Barex树脂、导电碳纤维以及抗氧剂预先在70-90℃下干燥1-4h，混合均匀；
(2)将步骤(1)得到的混合物经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为180-220℃；滤网温度为160-210℃；弯头温度为170-190℃；连接温度为170-190℃；模头温度为190-220℃，得到所述防滑防静电TPU薄膜。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明利用70-90重量份TPU颗粒、20-40重量份环氧树脂、10-15重量份聚碳化二亚胺、10-20重量份尼龙纤维、20-30重量份导电碳纤维和10-20重量份玻璃纤维以及1-5重量份抗氧剂制备得到防滑防静电TPU薄膜，该TPU薄膜的表面电阻率为5.2×105-7.5×105Ω，抗静电性能良好，防滑摩擦系数为0.6-0.8，具有良好的防滑性能。此外，本发明制备的TPU薄膜的弹性模量为38-42MPa，断裂伸长率为550.52-628.25％，拉伸断裂应力为58.5-65.7MPa，力学性能良好，并且制备方法简单，具有很好应用前景。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中，由以下原料制备TPU薄膜：
制备方法如下：
将上述各原料成分预先在80℃下干燥4h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为180℃；滤网温度为160℃；弯头温度为170℃；连接温度为180℃；模头温度为220℃，得到TPU薄膜。
实施例2
在本实施例中，由以下原料制备TPU薄膜：
制备方法如下：
将上述各原料成分预先在90℃下干燥2h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为230℃；滤网温度为210℃；弯头温度为190℃；连接温度为190℃；模头温度为200℃，得到TPU薄膜。
实施例3
在本实施例中，由以下原料制备TPU薄膜：
制备方法如下：
将上述各原料成分预先在85℃下干燥3h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为190℃；滤网温度为160℃；弯头温度为180℃；连接温度为170℃；模头温度为190℃，得到TPU薄膜。
实施例4
在本实施例中，由以下原料制备TPU薄膜：
制备方法如下：
将上述各原料成分预先在70℃下干燥4h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为220℃；滤网温度为180℃；弯头温度为190℃；连接温度为190℃；模头温度为220℃，得到TPU薄膜。
实施例5
在本实施例中，由以下原料制备TPU薄膜：
制备方法如下：
将上述各原料成分预先在90℃下干燥1h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为180℃；滤网温度为160℃；弯头温度为190℃；连接温度为190℃；模头温度为190℃，得到TPU薄膜。
对比例1
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中不包括导电碳纤维和玻璃纤维，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例2
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中不包括导电碳纤维，玻璃纤维的用量为35重量份，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例3
该对比例与实施例3不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中不包括玻璃纤维，导电碳纤维的用量为35重量份，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例3相同。
对比例4
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料导电碳纤维的用量为18重量份，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例5
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料导电碳纤维的用量为32重量份，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例6
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中玻璃纤维的用量为8重量份，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例7
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中玻璃纤维的用量为22重量份，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例8
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料不包括尼龙纤维和玻璃纤维，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例9
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料不包括尼龙纤维，玻璃纤维的用量为30重量份，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例10
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料不包括玻璃纤维，尼龙纤维的用量为30重量份，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例11
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中尼龙纤维的用量为8重量份，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例12
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中尼龙纤维的用量为22重量份，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例13
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中TPU颗粒的用量为68重量份，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例14
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中环氧树脂的用量为18重量份，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例15
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中环氧树脂的用量为43重量份，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例16
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中聚碳化二亚胺的用量为8重量份，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例17
该对比例与实施例1不同之处仅在于制备TPU薄膜的原料中聚碳化二亚胺的用量为18重量份，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对实施例1-5制备的TPU薄膜以及对比例1-17制备的TPU薄膜的性能进行测定，测试方法如下：
(1)抗静电性能测试：根据国家标准国家标准GB/T1410-2006来测试表面电阻率。
(2)通过摆锤法测定TPU薄膜的摩擦系数。
(3)复合薄膜力学性能测试：根据国家标准GB 13022-91，在万能试验机上进行力学性能测试。
以上性能测试的结果如表1所示：
表1
由表1可以看出，本发明制备的TPU薄膜表面电阻率为5.2×105-7.5×105Ω，抗静电性能良好，防滑摩擦系数为0.6-0.8，具有良好的防滑性能。此外，本发明制备的TPU薄膜的弹性模量为38-42MPa，断裂伸长率为550.52-628.25％，拉伸断裂应力为58.5-65.7MPa，力学性能良好。
当TPU薄膜的制备原料中不加入导电碳纤维和玻璃纤维时(对比例1)，制备得到的TPU薄膜的表面电阻率较高，且摩擦系数较低，机械性能的提高也不明显；当不加入导电碳纤维和玻璃纤维中的任意一种，而提高另一者的用量时(对比例2和3)，虽然表面电阻率有所降低，但是并不明显，且其他方面的性能的提高仍然不显著，这说明导电碳纤维和玻璃纤维在该TPU薄膜中对于抗静电性能的提高具有协同作用。
当TPU薄膜的制备原料中不加入尼龙纤维和玻璃纤维时(对比例8)，TPU薄膜的摩擦系数为0.25，其防滑性能较差，而当TPU薄膜的制备原料中不加入尼龙纤维和玻璃纤维中的任何一种，而提高另一种的用量时(对比例9和10)，TPU薄膜的摩擦系数有所提高，但是并不显著，因此，本发明的TPU薄膜中尼龙纤维和玻璃纤维在增强TPU薄膜的防滑性上具有协同作用。
此外，本发明的各组分之间相互配合才能得到各方面性能均比较优异的TPU薄膜，而当其中的某种组分过多或过少时(例如对比例4-7和对比例11-17)，均会或多或少地影响TPU薄膜的各性能。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的防滑防静电TPU薄膜及其制备方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种防滑防静电TPU薄膜，其特征在于，所述TPU薄膜主要由以下重量份的原料制备得到：
2.根据权利要求1所述的防滑防静电TPU薄膜，，其特征在于，所述TPU颗粒为聚酯型TPU颗粒和/或聚醚型TPU颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的防滑防静电TPU薄膜，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、溴化双酚A型环氧树脂或酚醛型环氧树脂中的一种或至少两种的混合物。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的防滑防静电TPU薄膜，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂264、抗氧剂TPP或抗氧剂TNP中的任意一种或至少两种的混合物。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的防滑防静电TPU薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将TPU颗粒、环氧树脂、聚碳化二亚胺、尼龙纤维、导电碳纤维、玻璃纤维以及抗氧剂混合均匀；
(2)将步骤(1)得到的混合物挤出得到所述防滑防静电TPU薄膜。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)所述混合前将TPU颗粒、环氧树脂、聚碳化二亚胺、尼龙纤维、导电碳纤维、玻璃纤维以及抗氧剂进行预先干燥，所述干燥温度为70-90℃，干燥时间为1-4h。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述挤出利用流延机挤出；
优选地，所述流延机的各段温度设置如下：料筒温度为180-220℃；滤网温度为160-210℃；弯头温度为170-190℃；连接温度为170-190℃；模头温度为190-220℃。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述防滑防静电TPU薄膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将TPU颗粒、环氧树脂、聚碳化二亚胺、尼龙纤维、导电碳纤维、玻璃纤维以及抗氧剂预先在70-90℃下干燥1-4h，混合均匀；
(2)将步骤(1)得到的混合物经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为180-220℃；滤网温度为160-210℃；弯头温度为170-190℃；连接温度为170-190℃；模头温度为190-220℃，得到所述防滑防静电TPU薄膜。
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