一种超支化TPU亲水薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超支化TPU亲水薄膜及其制备方法。本发明专利技术的超支化TPU亲水薄膜的原料包括二异氰酸酯、杜仲籽油、羧酸、过氧化氢、丙酮、羟基化合物、扩链剂、光引发剂、用于催化杜仲籽油和羧酸反应的催化剂A、用于催化扩链反应的催化剂B、用于溶解杜仲籽油基TPU的溶剂A和不能溶解杜仲籽油基TPU的溶剂B；制备方法为：以杜仲籽油为原料，首先制备杜仲籽油基多元醇；再将杜仲籽油基多元醇制备成杜仲籽油基TPU；最后采用湿法成膜的方法将杜仲籽油基TPU制成膜。本发明专利技术的TPU亲水薄膜不仅具有优异的亲水透气性能，还具有良好的机械强度、耐腐蚀性、耐摩擦性、耐老化性和耐寒性。本发明专利技术的制备方法工艺简单，利于规模化生产。利于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种超支化TPU亲水薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种超支化TPU亲水薄膜及其制备方法，属于功能性高分子材料


技术介绍

[0002]热塑性聚氨酯弹性体(简称TPU)薄膜是一种以TPU粒子为主要原材料的新型、高性能、环保型薄膜材料，从化学构成上可以分为聚酯薄膜和聚醚薄膜两种；从制备方法可以分为熔体加工和溶液加工。TPU薄膜具有强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、可降解等优良特性，既可以单独使用，也可以与其他材料复合后使用。近年来，TPU薄膜制品被广泛用在鞋类、防水透湿织物、高档手袋及皮具、充气囊体等领域，但是普通TPU薄膜仍然存在亲水效果差、耐久性差、使用率低等问题，因此通过改进TPU的结构，使其具备更多的亲水基团，从而提高TPU薄膜的亲水性能便成为了关键。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：现有的TPU薄膜存在亲水效果差、耐久性差、使用率低、依赖石油资源造成资源匮乏等问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种超支化TPU亲水薄膜，原料包括按重量份数计的二异氰酸酯5～15份、杜仲籽油20～60份、羧酸5～10份、过氧化氢1～5份、丙酮2～8份、羟基化合物10～25份、扩链剂1～5份、光引发剂1～5份、用于催化杜仲籽油和羧酸反应的催化剂A 0～0.5份、用于催化扩链反应的催化剂B 0～0.5份、用于溶解杜仲籽油基TPU的溶剂A 60～120份和不能溶解杜仲籽油基TPU的溶剂B 70～120份。
[0005]优选地，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、4,4＇
‑
二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和1,5
‑
萘二异氰酸酯中的至少一种。
[0006]优选地，所述的羧酸为甲酸和乙酸中的至少一种；所述的羟基化合物为二乙醇胺和异丙醇中的至少一种。
[0007]优选地，所述的扩链剂为1,4
‑
丁二醇和1,6
‑
己二醇中的至少一种；所述的光引发剂为2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦和三芳基硫鎓盐苯基二苯基硫鎓六氟磷酸)中的至少一种。
[0008]优选地，所述的催化剂A为氢氧化钠和碳酸钠中的至少一种；所述的催化剂B为二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡中的至少一种。
[0009]优选地，所述的溶剂A为N,N＇
‑
二甲基甲酰胺；所述的溶剂B为水、甲醇、乙醇和异丙醇中的至少一种。
[0010]本专利技术还提供了一种所述的超支化TPU亲水薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0011]步骤1)：在催化剂A的作用下，将杜仲籽油和羧酸加热搅拌，再加入过氧化氢加热搅拌反应，然后加入羟基化合物和光引发剂在UV光下照射反应，得到杜仲籽油基多元醇；
[0012]步骤2)：将杜仲籽油基多元醇脱水，加入二异氰酸酯和催化剂B加热反应，向体系
中加入扩链剂，加热反应，得到杜仲籽油基TPU；
[0013]步骤3)：将杜仲籽油基TPU溶解于溶剂A中，制得铸膜液，将铸膜液制成液膜，得到超支化TPU亲水薄膜。
[0014]优选地，所述步骤1)具体为：在催化剂A的作用下，将杜仲籽油和羧酸在30～50℃的条件下搅拌1～2h，再缓慢加入过氧化氢，在50～70℃条件下连续搅拌反应6～8h，然后加入羟基化合物，搅拌后静置，与溶解于丙酮的光引发剂混合均匀，放在400～475W的UV灯下照射反应3～8min，得到羟值在240～320mg KOH/g的杜仲籽油基多元醇。
[0015]优选地，所述步骤2)具体为：将杜仲籽油基多元醇在90～110℃温度下脱水90～120min，然后降温至65～85℃，在氮气保护的条件下加入二异氰酸酯和催化剂B保温反应60～90min，最后将体系温度降至40～60℃，向体系中加入扩链剂，保温反应20～70min。
[0016]优选地，所述步骤3)具体为：将杜仲籽油基TPU和溶剂A在60～85℃下持续搅拌至完全溶解，制得铸膜液，将其静置，密封除泡，再在干净的玻璃板上制成液膜，然后立即将玻璃板浸入溶剂B中浸泡；待铸膜液分相成膜后，将制得的薄膜从玻璃板上转移至蒸馏水中浸泡24～48h萃取出过量的溶剂A和溶剂B，得到超支化TPU亲水薄膜。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0018]1.本专利技术利用可再生材料作为基础原料，利用分子设计的原理制备了超支化杜仲籽油基多元醇(多元醇的羟值为240～320mg KOH/g)，其作为原料合成了亲水性聚酯；最后制得的TPU亲水薄膜具有一定的生物降解性，减轻了对石油资源的依赖以及对环境的污染；
[0019]2.本专利技术的TPU亲水薄膜接触角为20.3
°
～43.5
°
，拉伸强度为28～45MPa，断裂伸长率为400％～600％；H2渗透率为3
×
10
‑8～5
×
10
‑8mol
·
(m
‑2·
s
‑1·
Pa
‑1)；气体渗透量为0.409～0.689mm/s；透湿率为6000～10000g/24h
·
m2，因此本专利技术的TPU亲水薄膜不仅具有优异的亲水透气性能，还具有良好的机械强度、耐腐蚀性、耐摩擦性、耐老化性、耐寒性等优异性能；
[0020]3.本专利技术通过湿法成膜的工艺制备了超支化TPU亲水薄膜，成本低，工艺简单可控，利于大规模生产。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。
[0022]本专利技术的各实施例中所用的原料除下述特殊说明外，其他均购探索平台。杜仲籽油为自提取药品，二月桂酸二丁基锡购自上海国药集团化学试剂有限公司。
[0023]以下各实施例中，用羟值滴定分析法，测试超支化杜仲籽油基多元醇的羟值；采用接触角测量仪(A801S，美国KINO Industry公司)测其水接触角；采用万能材料试验机(SUN500，意大利Cardano ALCamp公司)参照GB/T 1040
‑
2006进行力学性能测试，拉伸速率为30mm/min；采用透气量测试仪(YG46E
‑
I型，温州百恩仪器有限公司)，按GB/T5453
‑
1997对膜进行透气测试；使用压差法气体渗透仪(GBT
‑
301型，中国济南赛成电子科技有限公司)，按GB/T1038
‑
2000对样品进行气体渗透测试；根据美国标准(ASTME96BW
‑
2000)，用YG601H型电脑式透湿测试仪进行透湿性能测试。
[0024]实施例1
[0025]一种超支化TPU亲水薄膜：
[0026]其所用的原料包括按重量份数计算的异佛尔酮二异氰酸酯8份、杜仲籽油22份、甲酸7份、过氧化氢1.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超支化TPU亲水薄膜，其特征在于，原料包括按重量份数计的二异氰酸酯5～15份、杜仲籽油20～60份、羧酸5～10份、过氧化氢1～5份、丙酮2～8份、羟基化合物10～25份、扩链剂1～5份、光引发剂1～5份、用于催化杜仲籽油和羧酸反应的催化剂A 0～0.5份、用于催化扩链反应的催化剂B 0～0.5份、用于溶解杜仲籽油基TPU的溶剂A 60～120份和不能溶解杜仲籽油基TPU的溶剂B 70～120份。2.如权利要求1所述的超支化TPU亲水薄膜，其特征在于，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、4,4＇
‑
二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和1,5
‑
萘二异氰酸酯中的至少一种。3.如权利要求1所述的超支化TPU亲水薄膜，其特征在于，所述的羧酸为甲酸和乙酸中的至少一种；所述的羟基化合物为二乙醇胺和异丙醇中的至少一种。4.如权利要求1所述的超支化TPU亲水薄膜，其特征在于，所述的扩链剂为1,4
‑
丁二醇和1,6
‑
己二醇中的至少一种；所述的光引发剂为2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦和三芳基硫鎓盐苯基二苯基硫鎓六氟磷酸)中的至少一种。5.如权利要求1所述的超支化TPU亲水薄膜，其特征在于，所述的催化剂A为氢氧化钠和碳酸钠中的至少一种；所述的催化剂B为二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡中的至少一种。6.如权利要求1所述的超支化TPU亲水薄膜，其特征在于，所述的溶剂A为N,N＇
‑
二甲基甲酰胺；所述的溶剂B为水、甲醇、乙醇和异丙醇中的至少一种。7.权利要求1
‑
6中任意一项所述的超支化TPU...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾润萍，任静宇，董建功，董香滨，段延捷，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：