[发明专利]TPU改性耐冲击透明复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种TPU改性耐冲击透明复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。本发明所述的TPU改性耐冲击透明复合材料，包括以下质量份数的原料：热塑性聚氨酯50～70份，透明基材50～70份，金属氧化物0.5～1份；本发明所述的TPU改性耐冲击透明复合材料，不仅具有良好的耐冲击能力与阻燃特性，而且还保持了极高的透明性，同时将贝壳结构扩展到了更多的材料领域；本发明同时提供了简单易行的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种TPU改性耐冲击透明复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

由于独特的多级分层结构，大自然中的贝壳天然具有优异的抗拉伸、耐冲击以及足够的韧性。相比较人工合成的复合材料，贝壳不仅性能突出，而且还具有最大化的利用自然资源以及最小的能源需求来构建复杂的增强结构等优势，所以仿制贝壳状复合材料极大的吸引着研究者的眼球。探究其增强的原因，发现贝壳的结构由大量的无机纳米片与具有粘附性的壳质素构成，通过滑动、桥连及拔出等机理赋予贝壳无与伦比的机械性能。目前，人们已经制备出了大量的贝壳状复合材料，主要包括以下几种方法：

中国专利CN108912602公开了一种三维仿贝壳结构材料及其制备方法，利用芳纶纳米纤维与云母片制备三维的仿贝壳结构材料；中国专利CN108500263公开了一种仿生贝壳结构钛基复合材料的快速成形方法，选择钛丝与渗硼钛丝为原料，通过计算机编程交替沉积仿生出贝壳结构钛基复合材料；中国专利CN104275098公开了一种仿贝壳结构层状氧化石墨烯纳米复合膜的制备方法，将一定量的结冷胶修饰的氧化石墨烯分散液通过真空抽滤的方法将此纳米杂化物自组装形成仿贝壳结构的层状氧化石墨烯纳米复合膜。

通过以上方法，虽然已经制备出了大量的贝壳仿生复合材料，但是这些方法均具有明显的共同之处，使用的聚合物材料生产过程比较繁琐或制备工艺复杂，并且材料和功能比较单一。深入研究贝壳结构发现不仅仅大量的无机物起到了增强的作用，而且其中少量的有机物壳质素也是促使贝壳结构高机械强度关键的一步。而对于人工合成的聚合物材料来说，很多都太脆，导致能量吸收不足，或是太强，导致片状结构在受到外力时破损，最终不能够展现出贝壳结构真正的机械优势。热塑性聚氨酯因为具有适当的耐撕裂、抗拉伸、韧性与重复使用等性能，被认为是一种理想的贝壳结构中有机物的替代品。并且随着材料使用的多元化，实际的人工合成贝壳结构也不仅仅局限于无机物与有机物的复合，所以急需一种操作简单、成本低廉且可以大规模生产的工艺用来制备高强度且透明的复合材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种TPU改性耐冲击透明复合材料，其不仅具有良好的耐冲击能力与阻燃特性，而且还保持了极高的透明性，同时将贝壳结构扩展到了更多的材料领域；本发明同时提供了简单易行的制备方法。

本发明所述的TPU改性耐冲击透明复合材料，包括以下质量份数的原料：

热塑性聚氨酯 50～70份，

透明基材 50～70份，

金属氧化物 0.5～1份；

所述透明基材为玻璃片、聚乙烯板材、聚丙烯板材或聚甲基丙烯酸甲酯板材。

优选的，热塑性聚氨酯硬度为70A～60D，透光率为85-93％。

所述热塑性聚氨酯中含有一种或多种添加剂，添加剂为抗氧化剂、抗微生物剂、抗菌剂、增容剂、电耗散或抗静电剂、填充剂、增强剂、冲击改性剂、增塑剂、流变改性剂、滑移添加剂或UV稳定剂中的一种或者多种与阻燃剂的混合物。

优选的，金属氧化物为氢氧化铝、氧化铝或氢氧化镁中的一种或多种。

所述的TPU改性耐冲击透明复合材料的制备方法，包括以下步骤：