一种高耐候TPU复合材料制造技术

本发明专利技术提供了一种高耐候TPU复合材料，包括顺次粘合叠加的PU涂层、骨架材料层、粘合剂层、TPU层和表面处理层。该种高耐候TPU复合材料，通过对TPU膜表面进行功能涂层，对TPU薄膜进行保护提高了耐候性，以此来提高材料的耐用性。通过功能化处理后，TPU膜面在紫外老化箱中的光照200h，未出现可见的黄变现象，表面未出现龟裂，同时TPU膜断裂强度保持率在90％以上；制备工艺技术具有生产效率高、节能环保、工艺技术灵活的特点，采用的聚氨酯胶料可以少加或不加防粘剂、润滑剂等助剂，避免助剂对胶料性能的影响。同时由于纺织骨架材料受热温度低、时间短，对骨架材料的强力损伤较小。加工精度高，可将膜厚度控制的偏差控制在0.02mm以内。可将膜厚度控制的偏差控制在0.02mm以内。可将膜厚度控制的偏差控制在0.02mm以内。

【技术实现步骤摘要】
一种高耐候TPU复合材料


[0001]本专利技术属于面料制造
，特别是涉及一种高耐候TPU复合材料。

技术介绍

[0002]热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为热塑性弹性体材料的一个分支，是由二异氰酸酯、大分子多元醇、扩链剂(低分子二元醇)三类基础原料聚合而成的高分子材料。与通用的塑料与橡胶材料相比，TPU具有硬度范围广、机械性能突出、耐高/低温性能优异、加工性能好、可塑性强、可设计性强、环保性能优良、透明性能优异等优越特性，其既有橡胶材料的高弹性，又有工程塑料的高强度。
[0003]TPU具有广阔的应用空间，其中将TPU薄膜复合在各种面料上形成一种复合材料，结合两者的特性得到一种新型面料。该复合面料具有气密性高、抗张强度高、柔软、质轻、耐磨、低温耐折、可高频焊接(成型加工效率高)、安全环保等性能优势，是橡胶涂覆织物和PVC涂覆织物的理想替代材料。主要优势体现在：1.性能优越，抗张强度高、耐磨性好、低温耐折型好、重量轻便等。2.材料本身及生产制作过程都具有安全环保、节能高效的特点，TPU材料可以达到FDA认证标准。3.相比橡胶涂覆织物的成型工艺具有高效、节能环保的特点，橡胶类涂覆织物的成型需要硫化工艺或粘合剂粘合，存在效率低和环境污染的缺陷，而TPU涂覆织物可采用高效的高频焊接工艺成型。该TPU复合面料可应用于气胀式救生衣、单兵充气床垫、作战和应急用储运水囊、软质油料储运容器等制作。
[0004]目前此类材料主要的方式有流延、压延两种方式。流延涂覆是将聚氨酯胶料通过螺杆挤出机均匀塑化后经厚度精确控制的扁平形状模头流延出薄膜，然后将熔融态的聚氨酯薄膜与预处理过的纺织骨架材料层压复合而得到聚氨酯涂覆织物的工艺技术。但是该种TPU复合面料在实际应用过程中存在通病，即TPU耐黄变性能差，主要原因是目前市面上常用的TPU为芳香族TPU材料，由于其分子结构上的带有苯环，苯环的大pi健与异氰酸酯基形成共轭结构，其长期在太阳光紫外线的作用下，异氰酸酯基分解，生成苯胺结构，苯胺重排，形成其他的显色基团从而变黄，同时会造成TPU膜面龟裂，脱落等问题，严重影响材料的外观和耐用性。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种耐用性更强的高耐候TPU复合材料，以解决TPU材料在长期使用过程中，TPU表面由于氧化、紫外老化等原因造成的表面黄变、龟裂、脱落、粉化等，严重影响产品的实用性和耐久性的问题，并通过创新性的引入表面功能处理层，避免材料因阳光照射引起的材料老化问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种高耐候TPU复合材料，包括顺次粘合叠加的PU涂层、骨架材料层、粘合剂层、TPU层和表面处理层。
[0008]进一步地，所述PU涂层包括如下重量份的原料配方：耐黄变PU胶100份，多异氰酸
酯架桥剂3-5份，抗紫外剂0.1-0.3份，抗UV剂0.2-0.4份，溶剂20-40。
[0009]进一步地，所述骨架材料层为210D、132T尼龙织物，该尼龙织物的断裂强度≥600N，撕破强度≥20N。
[0010]尼龙牛津布质轻、耐磨，具备高强度、高抗化学性和抗变形性，耐用性极佳。尼龙属于轻型织物，制作出来的制品自重会比其他面料制作出来的更轻便，同时尼龙面料的弹性和弹性恢复性极好。
[0011]本材料潜在的主要用途是用于救生用具，所以本材料以能满足CE认证条件的210D、132T尼龙织物为骨架材料，以满足使用强度。
[0012]进一步地，所述粘合层包括如下重量份的原料配方：耐水解PU胶100份，多异氰酸酯架桥剂5-10，耐水解助剂0.5-1，溶剂20-40份。
[0013]考虑到该材料主要应用地区为高紫外照射以及高温高湿的环境下，所以粘合层选用高耐水解性能树脂，同时需要优异的剥离强度。
[0014]进一步地，所述TPU层包括如下重量份的原料配方：TPU100份，耐水解母粒2-4份，抗氧化母粒1-3份，抗紫外母粒1-3份。
[0015]TPU层作为重要的气密功能层，其重要性直接影响最终材料的实用性能，本材料采用0.12mm耐水解TPU膜。
[0016]进一步地，所述表面处理层包括如下重量份的原料配方：PU胶100份，异氰酸酯架桥剂1-3份，金红石晶型钛白粉20-30份，偶联剂3-5份，溶剂10-20份；所述PU胶不含苯环。
[0017]为了提高TPU复合材料的表面的耐候性能，对TPU表面进行功能化处理，对TPU层进行处理，需要保持TPU面具有可焊接性能以及耐黄变性能，表面处理层采用不含笨环结构的PU胶，同时需要在胶中添加金红石晶型钛白粉，为了保证钛白粉分散均匀性，需要添加偶联剂对钛白粉进行预处理，提高钛白粉与胶的相容性。
[0018]一种制备高耐候TPU复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0019]一、PU涂层的制备：先按照配方将各个组分按照规定的要求称量后，采用高速搅拌机进行混合，搅拌时间不超过20min，浆料配好后放置30min脱泡后使用，上料采用涂层机进行，将上胶量控制在5～10g，涂层后进入烘箱在120～140℃下进行烘干，烘干时间2～3min；
[0020]二、粘合剂上胶：先按照配方将各个组分按照规定的要求称量后，采用高速搅拌机进行混合，搅拌时间不超过20min，浆料配好后至少放置30min脱泡后使用，上料同样采用涂层机进行。为了保证剥离强力，将上胶量控制在10-15g，涂层进入烘箱在140-160℃下进行烘干，烘干时间3～5min。
[0021]三、TPU层复合：先将各组份按照配方要求进行称量，通过高速混合机进行混合，混合后在70～90℃温度下进行干燥，干燥时间2～4h，烘干后物料通过流延挤出设备进行复合，挤出温度180～200摄氏度，辊压0.4～0.6Mpa下进行贴合。
[0022]四、表面处理层的制备：先按照配方将各组分进行称重，通过高速搅拌机进行搅拌，搅拌时间30min，浆料配置好后至少放置40min脱泡，避免涂层过程中出现针眼，上胶采用涂层机对TPU膜面进行上胶，为了保证耐候性，上胶量控制在20～40g，涂层后进入烘箱烘干，烘干温度100～120℃，烘干时间4～6min。
[0023]原理：本材料通过将TPU作为气密功能层与具有优异耐水解和盐分的尼龙牛津布进行复合，同时为了避免传统TPU材料不耐黄变的缺点，对TPU表面进行功能化处理，对TPU
材料进行保护，避免了TPU在使用过程中在紫外线直射下出现黄变、性能老化。目前市面上常见的复合功能材料，耐水解性能较差，在高湿度的环境下容易出现骨架材料和膜分离，耐用性差。同时为了改善TPU膜与骨架材料之间耐水解性能，通过对粘合层添加抗水解剂，提高复合材料在高湿度环境下的耐用性。
[0024]相对于现有技术，本专利技术的有益效果是：
[0025](1)该高耐候TPU复合材料，通过对TPU膜表面进行功能涂层，对TPU薄膜进行保护提高了耐候性，以此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐候TPU复合材料，其特征在于，包括顺次粘合叠加的PU涂层(1)、骨架材料层(2)、粘合剂层(3)、TPU层(4)和表面处理层(5)。2.根据权利要求1所述的一种高耐候TPU复合材料，其特征在于：所述PU涂层(1)包括如下重量份的原料配方：耐黄变PU胶100份，多异氰酸酯架桥剂3-5份，抗紫外剂0.1-0.3份，抗UV剂0.2-0.4份，溶剂20-40。3.根据权利要求1所述的一种高耐候TPU复合材料，其特征在于：所述骨架材料层(2)为210D、132T尼龙织物，该尼龙织物的断裂强度≥600N，撕破强度≥20N。4.根据权利要求1所述的一种高耐候TPU复合材料，其特征在于：所述粘合层包括如下重量份的原料配方：耐水解PU胶100份，多异氰酸酯架桥剂5-10，耐水解助剂0.5-1，溶剂20-40份。5.根据权利要求1所述的一种高耐候TPU复合材料，其特征在于：所述TPU层(4)包括如下重量份的原料配方：TPU100份，耐水解母粒2-4份，抗氧化母粒1-3份，抗紫外母粒1-3份。6.根据权利要求1所述的一种高耐候TPU复合材料，其特征在于：所述表面处理层(5)包括如下重量份的原料配方：PU胶100份，异氰酸酯架桥剂1-3份，金红石晶型钛白粉20-30份，偶联剂3-5份，溶剂10-20份；所述PU胶不含苯环。7.一种制备如权利要求1至6任意一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：张积财，李鹏，胡国银，张涛，
申请(专利权)人：中纺新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：