[发明专利]原位制备TPU转光夜光膜

说明书

一、技术领域

本发明属于热塑性聚氨酯弹性体技术领域，特别涉及一种TPU转光夜光膜及其制备方法。

二、背景技术

随着现代农业的发展，普通农用塑料薄膜已不再适应农业栽培发展的需要。近年来，把日光光能转换技术应用到农用薄膜中，即在农用薄膜中添加荧光物质，已成为农用薄膜功能化技术的重要发展方向。目前，制造这类农用薄膜所用的基体树脂是聚氯乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯和醋酸乙烯共聚物等多种高聚物或它们的共混物。由上述材料制得的农用薄膜虽然较柔软，易造型，且具有较好的保温性、透光性和耐候性，但综合性能仍不及由热塑性聚氨酯弹性体(TPU)制得的农用薄膜。

TPU是由线性多元醇(通常为聚酯或聚醚二元醇)、有机二异氰酸酯和小分子扩链剂构成。其整体性能取决于多元醇的类型、异氰酸酯和扩链剂的结构、以及软段和硬段的比例等。可以通过选择TPU各组分成分并调节它们的比例使得材料的性能在很宽的范围内变化，从而使得其既有橡胶的柔性，又有塑料的刚性，具有高强度、高伸长和高弹性等特性，此外，TPU还具有优良的耐撕裂、耐磨、耐低温等性能。TPU的合成方法有一步法和预聚体法。预聚体法比一步法制得的TPU性能更加优良，这是因为一步法反应中放热激烈、不易散热，容易产生副反应；预聚体法合成TPU时，首先是低聚物二元醇与异氰酸酯在一定条件下由小分子聚合成一定分子量的大分子，然后再和扩链剂进行反应，反应过程中分子结构规整、有序，副反应少，材料的性能较好，质量容易控制。

向TPU中添加荧光物质的现有技术方法是用诸如高速混合搅拌器等的配混设备将一定量的荧光物质与合成的或市售的TPU粒料混合后，再进行后续的挤出、注塑、流延等加工。配混步骤涉及额外的操作并且增加了产品的制备成本。将TPU进行附加的混合步骤，在混合过程中，还会造成荧光物质的损失，未能精确控制荧光物质与TPU的配比，使得各批次生产的TPU制品的质量不均匀。

三、发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种TPU转光夜光膜。该膜具有良好的综合力学性能，可以将阳光中对植物有害的紫外光和无效的黄绿光转换成植物所需的蓝紫光和红橙光，且还可以将这些有用的光储存，并在没有阳光的夜间继续照射植物，延长光照时间，促进植物的光合作用。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种TPU转光夜光膜的制备方法。该方法可降低上述薄膜的制备成本，且添加的荧光物质在TPU中均匀分散，制得各批次薄膜的荧光效果无明显差异。

本发明提供的TPU转光夜光膜，具有以下质量份组成：

低聚物二元醇：60～80份

二异氰酸酯：20～35份

扩链剂：3～15份

转光剂：0.05～0.5份

夜光剂：0.5～5份

其中低聚物二元醇为聚酯二元醇、聚醚二元醇或其组合；聚酯二元醇和聚醚二元醇的数均分子量一般为500-4000。优选1000-2000。

所述聚酯二元醇一般为聚己二酸丁二醇酯(PBA)、聚己内酯二醇(PCL)、聚碳酸酯二醇(PCD)等或其组合。优选聚己二酸丁二醇酯。

所述聚醚二元醇一般为聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚四氢呋喃二醇(PTMG)等或其组合。优选聚四氢呋喃二醇。

本发明所述二异氰酸酯可以为4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1，6-己二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1，5-萘二异氰酸酯(NDI)和4，4’-二环己基甲烷二异氰酸(HMDI)。优选4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯或4，4’-二环己基甲烷二异氰酸。

本发明所述扩链剂可以为乙二醇(EG)、1，3-丙二醇(PG)、1，4-丁二醇(BDO)、1，6-己二醇(HDO)、氢醌-双(β-羟乙基)醚(HQEE)等或其组合。优选1，4-丁二醇或氢醌-双(β-羟乙基)醚。

本发明转光剂可以是有机染料类、无机盐类或有机金属配合物转光剂。优选有机金属配合物转光剂，如技术领域常用的红蓝转光剂。

本发明夜光剂为铝酸盐类夜光剂，如技术领域常用的铝酸盐类塑料夜光剂。

本发明TPU转光夜光膜的制备方法，包括以下工艺步骤：

(1)将计量的低聚物二元醇脱水后加入二异氰酸酯，在温度为60～120℃，优选70～100℃下反应1～5h，生成NCO基团质量分数为3.0％～9.0％的端异氰酸酯基预聚体；