[发明专利]一种双固化无色透明聚氨酯薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及聚氨酯薄膜制备技术领域，尤其涉及一种双固化无色透明聚氨酯薄膜及其制备方法和应用。一种双固化无色透明聚氨酯薄膜，该聚氨酯薄膜聚氨酯组合物制膜得到，所述的聚氨酯组合物包括聚氨酯材料以及热固化剂和光引发剂，所述的聚氨酯材料使用单体在催化剂作用下合成，单体包括异氰酸酯、聚酯多元醇、扩链剂和交联剂，所述的聚酯多元醇在聚氨酯分子内部引入用以热固化的羧基，所述的交联剂在聚氨酯分子链末端引入丙烯酸羟乙酯单元提供双键交联点，在聚氨酯单体合成中加入用于防止合成中聚合的阻聚剂。该薄膜实现了热固化和光固化可分步进行，所述的聚氨酯薄膜低成本、成型快，具有高断裂强度，高拉伸率和高速回弹等特性。

技术领域

本申请涉及聚氨酯薄膜制备技术领域，尤其涉及一种双固化无色透明聚氨酯薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着聚合物薄膜应用领域日益广泛，市场对于高性能薄膜材料的需求越来越高，常用的聚酰亚胺、聚烯烃薄膜等已经不能完全满足市场需求。在这种情况下，高透、高延伸、耐久易加工的聚氨酯薄膜得到关注。由于聚氨酯分子结构的特点，人们可以通过调节聚氨酯嵌段成分比例改变其弹性、硬度，因而广泛应用于医疗卫生、高档纺织面料、工业等多个领域，深受用户的欢迎和青睐。

然而，传统聚氨酯薄膜制备工艺主要采用挤出、压延和吹塑等方式，尽管具有良好的性能，但是存在成本高、成型慢等缺点。相比之下，采用紫外光(UV)固化具有很多优点，如经济、高效，不含溶剂等。然而，传统UV固化工艺用于三维复杂形状的物件以及制备较厚膜时，存在涂膜紫外光照射不全的缺点，一定程度上限制了紫外光固化聚氨酯树脂的应用；而由热引发的异氰酸酯与羟基加聚或双键交联反应不存在这个困扰。通过双重固化手段，既实现了快速、经济成膜，又保证了聚合的完全性，具有优异的力学性能。

公开号为CN110845838A的专利报道了一种由聚碳酸酯二元醇，六亚甲基二异氰酸酯，1,6-已二醇等原料合成的聚氨酯，通过流延成膜。虽然拉伸强度比普通聚醚型聚氨酯薄膜有极大提高，但是成膜时间长达12h，增加了成本；公开号为CN104558499A的明报道了一种可紫外光固化的弹性聚氨酯丙烯酸酯乳液及其合成方法，该乳液是由丙烯酸酯封端的聚氨酯，其分子链上带有亲水阴离子和双键，具有自乳化性和光固化活性，加入光引发剂在紫外光下可迅速成膜，成品拉伸强度达21MPa，伸长率为350％，不能满足更高的使用需求。

发明内容

为了解决背景技术中提到的现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种双固化无色透明聚氨酯薄膜，该薄膜采用在聚合单体中加入聚酯多元醇在聚氨酯分子内部引入用以热固化的羧基，并通过交联剂在聚氨酯分子链末端引入丙烯酸羟乙酯单元提供双键交联点，聚合后在组合物体系中加入热固化剂和光引发剂，实现了热固化和光固化可分步进行，所述的聚氨酯薄膜低成本、成型快，具有高断裂强度，高拉伸率和高速回弹等特性。

为了实现上述的目的，本申请采用了以下的技术方案：

一种双固化无色透明聚氨酯薄膜，该聚氨酯薄膜聚氨酯组合物制膜得到，所述的聚氨酯组合物包括聚氨酯材料以及热固化剂和光引发剂，所述的聚氨酯材料使用单体在催化剂作用下合成，单体包括异氰酸酯、聚酯多元醇、扩链剂和交联剂，所述的聚酯多元醇在聚氨酯分子内部引入用以热固化的羧基，所述的交联剂在聚氨酯分子链末端引入丙烯酸羟乙酯单元提供双键交联点，在聚氨酯单体合成中加入用于防止合成中聚合的阻聚剂；

以聚氨酯材料的质量为100％计，所述异氰酸酯含量为10％-20％，所述聚酯多元醇含量为60％-75％，羧基含量为5％-10％，所述扩链剂20％-25％，所述交联剂含量在10％以下，所述阻聚剂加入量为0.03％至0.05％；所述的热固化剂为5-30％，光引发剂为0.5-5％。

作为优选，本申请聚氨酯材料具有(—异氰酸酯—聚酯多元醇—异氰酸酯—扩链剂—异氰酸酯-交联剂-)的分子结构。作为一种典型的结构，本申请聚氨酯材料的结构式如下：