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,尤其涉及一種車座椅用tpu薄膜及其制備方法。
背景技術(shù):
熱塑性聚氨酯(thermoplasticpolyurethane,tpu)是一種加熱可熔融并且溶劑可溶解的高分子材料。tpu分子呈線性,分子間很少有交聯(lián),玻璃化溫度低,因此具有高強度、高彈性和優(yōu)良的耐磨、耐油以及耐低溫特性。
tpu薄膜具有韌性好、強度高、無味、無毒和可熱合加工等特性,廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和生活用品等領(lǐng)域。tpu薄膜傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝主要是流延,該工藝產(chǎn)能低,薄膜厚度不均勻,各功能改性助劑都需要先造粒再添加使用,使得生產(chǎn)成本極高,限制了tpu薄膜的推廣應(yīng)用?,F(xiàn)有的tpu材料普遍存耐磨性、彈性和韌性較低的問題,不能滿足一些特定技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用需求。
cn102816292a公開了一種汽車座椅專用聚氨酯泡沫,它由下述重量配比的原料制成:2~3種聚醚多元醇90~95份、2~3種胺類催化劑0.2~0.6份、硬泡硅油1~份、開孔劑1~2份、發(fā)泡劑2~5份、擴鏈劑1~2份、mdi20~25份、tdi20~25份。制備方法包括將原料分別放入發(fā)泡機a、b原料桶內(nèi),然后用發(fā)泡機將a、b原料桶內(nèi)的原料按重量配比打入模具中,在模具中混合3~5分鐘后脫模即成。本發(fā)明可以在常溫下制備,工作流程簡單,節(jié)能環(huán)保,成品品質(zhì)優(yōu)良。然而所述聚氨酯泡沫耐磨性差,防腐性差,使用壽命短。
由于座椅常與衣物纖維發(fā)生摩擦,所以座椅上使用的tpu薄膜經(jīng)常出現(xiàn)脫落和翹起的現(xiàn)象,而座椅經(jīng)常會與人體分泌的汗液接觸,汗液的含鹽量較高,會對tpu薄膜產(chǎn)生腐蝕作用,從而進一步降低了薄膜的耐磨性能,造成tpu薄膜使用壽命的大幅度降低。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種車座椅用tpu薄膜及其制備方法,所述tpu薄膜具有優(yōu)異的耐磨性和耐腐蝕性,且綠色無毒,對人體無害,所述制備方法工藝簡單,可用于工業(yè)化生產(chǎn)。
為達到上述目的,本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供一種車座椅用tpu薄膜,其特征在于,所述tpu薄膜的原料包括六亞甲基二異氰酸酯、聚醚多元醇、聚四氟乙烯、聚乙烯醇縮甲醛以及擴鏈劑,其中所述聚四氟乙烯和聚乙烯醇縮甲醛的質(zhì)量比為1:(2~5)。
本發(fā)明在tpu薄膜中加入了聚四氟乙烯和聚乙烯醇縮甲醛,由于聚四氟乙烯含有高質(zhì)量比的氟元素,其與tpu的相容性低,而聚乙烯醇縮甲醛的側(cè)鏈上含有氧原子,可以與聚氨酯分子形成氫鍵,由于聚四氟乙烯與聚乙烯醇縮甲醛的相容性好,改善了四氟乙烯在tpu中的相容性和分散性,二者協(xié)同作用進一步提高了tpu薄膜的耐腐蝕性和耐磨性。
對于tpu薄膜中聚四氟乙烯和聚乙烯醇縮甲醛的質(zhì)量比應(yīng)進行控制,若聚四氟乙烯和聚乙烯醇縮甲醛的質(zhì)量比大于1:2,聚四氟乙烯在tpu薄膜中的分散性將會變差,導(dǎo)致薄膜的力學(xué)性能下降,而聚四氟乙烯和聚乙烯醇縮甲醛的質(zhì)量比小于1:5,會導(dǎo)致薄膜的看腐蝕性能下降。
其中,所述聚四氟乙烯和聚乙烯醇縮甲醛的質(zhì)量比可以是1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5或1:5等,但并不僅限于所列舉的數(shù)值,該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案,按照質(zhì)量份計所述tpu薄膜的原料包括:
其中,六亞甲基二異氰酸酯的質(zhì)量份可以是30份、32份、35份、38份、40份、42份、45份、48份或50份等;聚醚多元醇的質(zhì)量份可以是70份、72份、75份、78份、80份、82份、85份、88份或90份等;聚四氟乙烯的質(zhì)量份可以是10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份等;聚乙烯醇縮甲醛的質(zhì)量份可以是30份、32份、35份、38份、40份、42份、45份、48份或50份等;擴鏈劑的質(zhì)量份可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等,但并不僅限于所列舉的數(shù)值,上述各數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案,按照質(zhì)量份計所述tpu薄膜的原料包括:
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案,按照質(zhì)量份計所述tpu薄膜的原料包括:
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案,所述聚醚多元醇的數(shù)均分子量為8000~10000,如8000、8200、8500、8800、9000、9200、9500、9800或10000等,但并不僅限于所列舉的數(shù)值,該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
優(yōu)選地,所述擴鏈劑包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或1,5-戊二醇中的任意一種或至少兩種的組合,所述組合典型但非限制性實例有:乙二醇和1,3-丙二醇的組合、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的組合、1,4-丁二醇和1,5-戊二醇的組合、乙二醇和1,5-戊二醇的組合或乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的組合等。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案,所述tpu薄膜的原料包括催化劑。
優(yōu)選地,所述催化劑包括辛酸亞錫、二辛酸二丁錫或二月桂酸二丁錫中的任意一種或至少兩種的組合,所述組合典型但非限制性實例有:辛酸亞錫和二辛酸二丁錫的組合、二辛酸二丁錫和二月桂酸二丁錫的組合、二月桂酸二丁錫和辛酸亞錫的組合或辛酸亞錫、二辛酸二丁錫和二月桂酸二丁錫的組合等。
優(yōu)選地,所述催化劑的質(zhì)量分為0.1~2份,如0.1份、0.2份、0.3份、0.5份、0.8份、1.0份、1.2份、1.5份、1.8份或2份等,但并不僅限于所列舉的數(shù)值,該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
本發(fā)明目的之二在于提供一種上述車座椅用tpu薄膜的制備方法,所述制備方法包括以下步驟:
(1)將配方量的聚醚多元醇和六亞甲基二異氰酸酯加入容器中,在攪拌條件下于70~80℃抽真空,得到預(yù)聚體;
(2)向步驟(1)得到的預(yù)聚體中加入配方量的擴鏈劑和催化劑,于90~100℃繼續(xù)反應(yīng)4~8h;
(3)向步驟(2)中反應(yīng)后的物料中加入配方量的聚四氟乙烯和聚乙烯醇縮甲醛,攪拌1~2h,然后加入雙螺桿擠出機中擠出成型得到耐高溫光致變色tpu薄膜。
其中,步驟(1)所述抽真空的溫度可以是70℃、71℃、72℃、73℃、74℃、75℃、76℃、77℃、78℃、79℃或80℃等;步驟(2)所述反應(yīng)溫度可以是90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃等;步驟(2)所述反應(yīng)的時間可以是4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h或8h等;步驟(3)所述攪拌的時間可以是1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h等;但并不僅限于所列舉的數(shù)值,上述各數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案,步驟(1)所述的攪拌速率為1200~1500r/min,如1200r/min、1250r/min、1300r/min、1350r/min、1400r/min、1450r/min或1500r/min等,但并不僅限于所列舉的數(shù)值,該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
優(yōu)選地,步驟(1)所述的真空的真空度為-0.4~-0.2kpa,如-0.4kpa、-0.38kpa、-0.35kpa、-0.32kpa、-0.30kpa、-0.28kpa、-0.25kpa、-0.22kpa或-0.20kpa等,但并不僅限于所列舉的數(shù)值,該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案,步驟(3)所述的攪拌速率為1200~1500r/min如1200r/min、1250r/min、1300r/min、1350r/min、1400r/min、1450r/min或1500r/min等,但并不僅限于所列舉的數(shù)值,該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案,所述步驟(3)中設(shè)置雙螺桿擠出機的喂料段溫度為150~160℃,如150℃、151℃、152℃、153℃、154℃、155℃、156℃、157℃、158℃、159℃或160℃等,但并不僅限于所列舉的數(shù)值,該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
優(yōu)選地,步驟(3)中設(shè)置雙螺桿擠出機的混合段溫度為160~180℃,如160℃、162℃、165℃、168℃、170℃、172℃、175℃、178℃或180℃等,但并不僅限于所列舉的數(shù)值,該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
優(yōu)選地,步驟(3)中設(shè)置雙螺桿擠出機的擠出段溫度為180~200℃,如180℃、182℃、185℃、188℃、190℃、192℃、195℃、198℃或200℃等,但并不僅限于所列舉的數(shù)值,該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
優(yōu)選地,步驟(3)中設(shè)置雙螺桿擠出機的機頭溫度為200~220℃,如200℃、202℃、205℃、208℃、210℃、212℃、215℃、218℃或220℃等,但并不僅限于所列舉的數(shù)值,該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明至少具有以下有益效果:
(1)本發(fā)明提供一種車座椅用tpu薄膜,所述tpu薄膜具有優(yōu)異的耐磨性能和拉伸性能,din磨耗小于9.5mm3,而拉伸強度可達128mpa;
(2)本發(fā)明提供一種車座椅用tpu薄膜,所述tpu薄膜具有優(yōu)異的耐腐蝕性能,在生理鹽水中浸泡48h后測試得到的din磨耗與浸泡前的tpu薄膜的din磨耗的增加量少于0.5mm3;
(3)本發(fā)明提供一種車座椅用tpu薄膜,所述tpu薄膜綠色無毒,對人體無害;
(4)本發(fā)明提供一種車座椅用tpu薄膜的制備方法,所述制備方法工藝簡單,可用于工業(yè)化生產(chǎn)。
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(yīng)該明了,所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明,不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。
實施例1
一種車座椅用tpu薄膜的制備方法,所述方法包括以下步驟:
(1)將70份聚醚多元醇(數(shù)均分子量8000)和30份六亞甲基二異氰酸酯依次加入容器中,在1200r/min的速率下攪拌,于70℃抽真空至-0.4kpa,得到預(yù)聚體;
(2)向步驟(1)得到的預(yù)聚體中加入配方量的1份乙二醇和0.1份辛酸亞錫,于90℃繼續(xù)反應(yīng)8h;
(3)向步驟(2)中反應(yīng)后的物料中加入10份聚四氟乙烯和50份聚乙烯醇縮甲醛,在1200r/min的速率下攪拌2h,然后加入到雙螺桿擠出機中,設(shè)置雙螺桿擠出機的喂料段溫度為150℃,混合段溫度為160℃,擠出段溫度為180℃,機頭段溫度為200℃,擠出成型得到車座椅用tpu薄膜。
實施例2
一種車座椅用tpu薄膜的制備方法,所述方法包括以下步驟:
(1)將50份聚醚多元醇(數(shù)均分子量10000)和90份六亞甲基二異氰酸酯依次加入容器中,在1500r/min的速率下攪拌,于80℃抽真空至-0.2kpa,得到預(yù)聚體;
(2)向步驟(1)得到的預(yù)聚體中加入配方量的5份1,3-丙二醇和2份二辛酸二丁錫,于100℃繼續(xù)反應(yīng)4h;
(3)向步驟(2)中反應(yīng)后的物料中加入20份聚四氟乙烯和40份聚乙烯醇縮甲醛,在1500r/min的速率下攪拌1h,然后加入到雙螺桿擠出機中,設(shè)置雙螺桿擠出機的喂料段溫度為160℃,混合段溫度為180℃,擠出段溫度為200℃,機頭段溫度為220℃,擠出成型得到車座椅用tpu薄膜。
實施例3
一種車座椅用tpu薄膜的制備方法,所述方法包括以下步驟:
(1)將35份聚醚多元醇(數(shù)均分子量9000)和75份六亞甲基二異氰酸酯依次加入容器中,在1300r/min的速率下攪拌,于75℃抽真空至-0.3kpa,得到預(yù)聚體;
(2)向步驟(1)得到的預(yù)聚體中加入配方量的2份1,4-丁二醇和0.5份二月桂酸二丁錫,于95℃繼續(xù)反應(yīng)6h;
(3)向步驟(2)中反應(yīng)后的物料中加入10份聚四氟乙烯和30份聚乙烯醇縮甲醛,在1400r/min的速率下攪拌1.8h,然后加入到雙螺桿擠出機中,設(shè)置雙螺桿擠出機的喂料段溫度為155℃,混合段溫度為170℃,擠出段溫度為190℃,機頭段溫度為210℃,擠出成型得到車座椅用tpu薄膜。
實施例4
一種車座椅用tpu薄膜的制備方法,所述方法包括以下步驟:
(1)將45份聚醚多元醇(數(shù)均分子量10000)和85份六亞甲基二異氰酸酯依次加入容器中,在1400r/min的速率下攪拌,于75℃抽真空至-0.3kpa,得到預(yù)聚體;
(2)向步驟(1)得到的預(yù)聚體中加入配方量的4份1,5-戊二醇和1份辛酸亞錫,于95℃繼續(xù)反應(yīng)6h;
(3)向步驟(2)中反應(yīng)后的物料中加入18份聚四氟乙烯和45份聚乙烯醇縮甲醛,在1400r/min的速率下攪拌1.8h,然后加入到雙螺桿擠出機中,設(shè)置雙螺桿擠出機的喂料段溫度為160℃,混合段溫度為170℃,擠出段溫度為190℃,機頭段溫度為210℃,擠出成型得到車座椅用tpu薄膜。
實施例5
一種車座椅用tpu薄膜的制備方法,所述方法包括以下步驟:
(1)將40份聚醚多元醇(數(shù)均分子量10000)和80份六亞甲基二異氰酸酯依次加入容器中,在1400r/min的速率下攪拌,于75℃抽真空至-0.3kpa,得到預(yù)聚體;
(2)向步驟(1)得到的預(yù)聚體中加入配方量的3份1,5-戊二醇和1份辛酸亞錫,于95℃繼續(xù)反應(yīng)6h;
(3)向步驟(2)中反應(yīng)后的物料中加入15份聚四氟乙烯和38份聚乙烯醇縮甲醛,在1400r/min的速率下攪拌1.8h,然后加入到雙螺桿擠出機中,設(shè)置雙螺桿擠出機的喂料段溫度為160℃,混合段溫度為170℃,擠出段溫度為190℃,機頭段溫度為210℃,擠出成型得到車座椅用tpu薄膜。
對比例1
一種車座椅用tpu薄膜的制備方法,所述方法除了不加入聚四氟乙烯外,其他條件均與實施例5相同。
對比例2
一種車座椅用tpu薄膜的制備方法,所述方法除了不加入聚乙烯醇縮甲醛外,其他條件均與實施例5相同。
對比例3
一種車座椅用tpu薄膜的制備方法,所述方法除了聚四氟乙烯的質(zhì)量份為5份外,其他條件均與實施例5相同。
對比例4
一種車座椅用tpu薄膜的制備方法,所述方法除了聚四氟乙烯的質(zhì)量份為30份外,其他條件均與實施例5相同。
對比例5
一種車座椅用tpu薄膜的制備方法,所述方法除了聚乙烯醇縮甲醛的質(zhì)量份為20份外,其他條件均與實施例5相同。
對比例6
一種車座椅用tpu薄膜的制備方法,所述方法除了聚乙烯醇縮甲醛的質(zhì)量份為90份外,其他條件均與實施例5相同。
對實施例1-5以及對比例1-6制備得到的tpu薄膜的拉伸性能、耐磨性能和抗腐蝕性能進行測試,結(jié)果如表1所示。
其中,所述抗腐蝕性為將tpu薄膜浸泡于生理鹽水中48h,再進行耐磨性測試,測試結(jié)果為din磨耗2。din磨耗1為將制備得到的tpu薄膜直接進行耐磨性能測試的結(jié)果。
表1
根據(jù)表1可以看出,實施例1-5制備得到的tpu薄膜的拉伸強度可達128mpa,而斷裂伸長率均大于725%,din磨耗小于9.5mm3,而在生理鹽水中浸泡48h后,din磨耗的增加量小于0.5mm3,抗腐蝕性良好。而對比例1和2分別不添加聚四氟乙烯和聚乙烯醇縮甲醛,導(dǎo)致對比例1的耐腐蝕性能變差,din磨耗2為din磨耗1的2.5倍,而對比例2的耐磨性能變差,din磨耗1為20.3mm3;對比例3-6中聚四氟乙烯和聚乙烯醇縮甲醛的添加量在限定范圍外,導(dǎo)致拉伸強度、斷裂伸長率、耐磨性能和抗腐蝕性能均有不同程度的下降。
申請人聲明,本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細工藝設(shè)備和工藝流程,但本發(fā)明并不局限于上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程,即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了,對本發(fā)明的任何改進,對本發(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)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。