[发明专利]一种TPE水性聚氨酯型仿生机器人皮肤材料及其制备方法

说明书

本发明属于仿生皮肤材料制备技术领域，具体提供了一种TPE水性聚氨酯型仿生机器人皮肤材料及其制备方法。仿生皮肤材料是由水性聚氨酯合成革皮肤层，热塑性弹性体TPE层(发泡TPE层)和加热膜组成。表皮水性聚氨酯材料提供了婴儿皮肤触感，中间层TPE提供软弹的肉感，最下层加热膜能够赋予仿生皮肤材料温感性能。本发明的仿生皮肤材料制备方法采用热压工艺，解决了TPE表面能低而无法胶合的难点，且没有改变TPE软弹的手感；热压的水性聚氨酯合成革解决了传统TPE材料易渗油、有异味的难题；中间层可以采用发泡TPE，可以实现材料的轻量化功能；在人工皮肤、软体机器人、可穿戴设备、软体玩具及假肢表皮等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于仿生皮肤材料制备技术领域，具体提供一种TPE水性聚氨酯型仿生机器人皮肤材料及其制备方法。

背景技术

随着可穿戴设备、陪伴型机器人及软体玩具的发展，研发亲肤感较好的仿生皮肤材料需求越来越高。目前市场上主要的软体材料是TPE和硅胶材料，这两款材料制品手感生涩，亲肤感极差。而且TPE材料由于其易渗油、有异味等缺陷，其应用市场不大，硅胶材料由于其密度较高，因此制备质量较高，不适合做体积较大皮肤材料，因此开发亲肤感好且密度低的材料将促进可穿戴设备、陪伴型机器人及软体玩具等领域发展。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种TPE水性聚氨酯型仿生机器人皮肤材料的制备方法，该方法制得的材料肤感犹如婴儿般皮肤触感，同时保留TPE材料软弹效果，并且内置加热膜系统提供类人体温，该材料将是可穿戴设备、陪伴型机器人及软体玩具首选成型材料。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种仿生机器人皮肤材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将加热膜平铺，在加热膜上涂覆一层熔融态的热塑性弹性体即TPE，涂覆厚度为1-3cm；

或者，先制得熔融态的热塑性弹性体即TPE，再通过发泡工艺将熔融态的TPE发泡1-3倍率得到发泡TPE，将加热膜平铺，在加热膜上涂覆一层发泡TPE，涂覆厚度为1-3cm；

S2、然后在熔融态的TPE或者发泡TPE上覆盖一层厚度为2-5mm的水性聚氨酯合成革，热压后冷却成型，得到复合材料；

S3、在复合材料中水性聚氨酯合成革的表面喷涂一层表处剂，在100-120℃温度下烘干，即制得仿生机器人皮肤材料。

作为TPE水性聚氨酯型仿生机器人皮肤材料的制备方法进一步的改进：

优选的，所述热塑性弹性体TPE中填充有填充油，制备热塑性弹性体TPE的原料SEBS与填充油的质量比为1/12-1/8，所述TPE的密度为0.82-0.88g/cm³，熔融指数为120-200g/10min。其中SEBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物。

优选的，所述水性聚氨酯合成革中的水性聚氨酯树脂的发泡倍率为2-4倍，拉伸强度为20-40MPa，模量为0.8-1.5MPa，断裂伸长率为500％-900％。

优选的，所述水性聚氨酯合成革中的水性聚氨酯树脂为易发泡水性聚氨酯树脂或者水性聚氨酯面料树脂。

优选的，所述水性聚氨酯合成革中的水性聚氨酯树脂为合肥科天水性科技有限责任公司的型号KT650、KT750、KT621树脂中的一种。

优选的，所述水性聚氨酯合成革的制备方法如下：将水性聚氨酯树脂发泡至倍率为2-4，然后涂覆到四面弹布料上，再置于70-90℃的温度下烘干成型，即可得到水性聚氨酯合成革。

优选的，所述加热膜中含有耐折铜丝无纺布加热膜系统，所述表处剂为含硅类表处剂。

优选的，步骤S2中所述热压的温度为160-180℃，压力为0.15Kpa-2Kpa，时间为5-30min。