[发明专利]一种具有交联结构的TPU薄膜及其制备方法

说明书

本发明属于热塑性聚氨酯弹性体薄膜技术领域，特别涉及一种具有交联结构的TPU薄膜及其制备方法，所述TPU薄膜由90‑110重量份的TPU和0.02‑0.7重量份的交联剂制得；所述TPU为以异氰酸酯基封端的TPU和以羟基封端的TPU，所述交联剂为多官能度醇类化合物。本发明规避了直接使用具有化学交联结构的TPU难以进行挤出流延加工薄膜的问题，为制备具有化学交联结构的TPU薄膜提供了新思路，且制备出的薄膜模量和弹性得到了有效提高。

技术领域

本发明属于热塑性聚氨酯弹性体薄膜技术领域，特别涉及一种具有交联结构的TPU薄膜及其制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种嵌段式线性聚合物，其具有力学性能优异、高耐磨、耐酸碱、环保及加工工艺简便等优点，在薄膜领域有着广泛的应用，而TPU薄膜也广泛应用于服装、鞋材、输送带、箱包及水上用品等等。

TPU的生产工艺主要两种，即一步法和两步法。一步法是将二异氰酸酯、多醇和扩链剂混合后进行反应，其工艺上又分为连续线和间歇线。连续线是将原料经混合后注入双螺杆反应挤出机反应后造粒，具有生产效率高，产品稳定等特点。间歇线是将原料混合物浇铸在输送带上，经过烘箱道反应后粉碎，粉碎料再经过双螺杆造粒或者直接使用粉碎料，特点是物性优异，但生产效率较低。两步法为先将二异氰酸酯和多醇进行反应制备预聚体，再与扩链剂反应进行扩链从而制备TPU，该工艺已逐渐被淘汰。目前除了特殊应用，连续一步法为主流工艺。

TPU的结构特殊，其分子基本为线性结构，但存在一定量的物理交联，使得其具有弹性。TPU的弹性模量取决于其硬段的含量和结晶等因素。因而想要提高弹性模量则需要提高硬段含量，但这会使硬度增加。因而若想要在保证硬度的同时增加弹性模量需要适当增加交联点。若在TPU中引入部分化学交联点可有效提高其弹性模量。但若直接在TPU中引入化学交联会严重影响其加工性能。

TPU薄膜的生产工艺主要有流延、吹塑和压延等工艺，其中流延和吹塑为使用最多的两种工艺。对于流延薄膜而言，其是将TPU通过挤出机塑化后经模头流出至冷却辊或对压辊，再经过一系列冷却后收卷制得。而传统的TPU薄膜加工工艺依赖于TPU的热塑性，在保持一定硬度的情况下提高模量和弹性较为困难。若在TPU薄膜引入部分化学交联结构则可在保持硬度的情况下有效提高其模量和弹性。

本发明结合TPU的反应特点及薄膜的加工工艺可制备出具有一定化学交联结构的TPU薄膜，可有效提高TPU薄膜的模量和弹性。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种具有交联结构的TPU薄膜及其制备方法，可有效提高TPU薄膜的模量和弹性。

本发明中TPU的R值是指异氰酸酯基与羟基的摩尔比值，硬段含量是指原料中二异氰酸酯和小分子扩链剂的质量之和占异氰酸酯、扩链剂和低聚物多元醇的质量之和的比例。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种具有交联结构的TPU薄膜，按重量份数计，所述TPU薄膜由90-110份的TPU和0.02-0.7份的交联剂制得；所述TPU为以异氰酸酯基封端的TPU和以羟基封端的TPU，所述交联剂为多官能度醇类化合物。

在上述方案的基础上，本发明还可以做以下改进。

优选的，一种具有交联结构的TPU薄膜，按重量份数计，所述以羟基封端的TPU由以下组分组成：二异氰酸酯20-40份、低聚物多元醇50-70份、小分子扩链剂1-15份和助剂0.2-3份，R值控制在0.85～1，硬段含量控制在30-50％。

优选的，一种具有交联结构的TPU薄膜，按重量份数计，所述以异氰酸酯基封端的TPU由以下组分组成：二异氰酸酯20-40份、低聚物多元醇50-70份、小分子扩链剂1-15份和助剂0.2-3份，R值控制在1～1.15，硬段含量控制在30-50％。