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CN117106218B - 一种可热切的炫彩tpu膜及其制备方法 - Google Patents

一种可热切的炫彩tpu膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及TPU技术领域，具体涉及一种可热切的炫彩TPU膜及其制备方法。可热切的炫彩TPU膜包括由上至下依次设置的炫彩层和TPU载体层，所述炫彩层包括如下重量份的原料：聚氨酯颜料复合物45‑55份、环氧树脂10‑15份、苯丙乳液13‑17份、十二烷基硫酸钠2‑3份、辛基酚聚氧乙烯醚5‑6份、碳酸氢钠1‑2份和过硫酸钾1‑2份。该可热切的炫彩TPU膜具有拉伸强度强、附着力强的同时，也具有能高温热切的特点，实用性强。可热切的炫彩TPU膜的制备方法工艺简单，操作易控，有利于工业化大生产，制得的可热切的炫彩TPU膜质量稳定，综合性能优越。

Description

一种可热切的炫彩TPU膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及TPU技术领域，具体涉及一种可热切的炫彩TPU膜及其制备方法。
背景技术
目前，TPU膜已经得到了广泛的应用，其具有柔软、弹性好、力学性能优异等特点，可应用于服饰、箱包、帐篷、鞋材、等各种面料以及其他产品中。但是市面上的TPU膜材质过于简单，视觉效果差，力学性能一般，不能满足消费者的使用需求。同时颜料在热切过程中容易熔解渗出，造成不便。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种可热切的炫彩TPU膜，该可热切的炫彩TPU膜具有拉伸强度强、附着力强的同时，也具有能高温热切的特点，实用性强。
本发明可热切的炫彩TPU膜的制备方法工艺简单，操作易控，有利于工业化大生产，制得的可热切的炫彩TPU膜质量稳定，具有拉伸强度强、附着力强的同时，也具有能高温热切的特点，综合性能优越。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种可热切的炫彩TPU膜，包括由上至下依次设置的炫彩层和TPU载体层，所述炫彩层包括如下重量份的原料：聚氨酯颜料复合物45-55份、环氧树脂10-15份、苯丙乳液13-17份、十二烷基硫酸钠2-3份、辛基酚聚氧乙烯醚5-6份、碳酸氢钠1-2份和过硫酸钾1-2份。
本发明的可热切的炫彩TPU膜包括由上至下依次设置的炫彩层和TPU载体层，所述防伪层具有拉伸强度强、附着力强的同时，也具有能高温热切的特点，所述TPU载体层采用TPU高低温膜，TPU高低温膜的两面具有不同的熔点，主要包括熔点较高的高温层和熔点较低的低温层，低温层主要用于与其他材料粘接，高温层可作为载体或面层，应用于产品表面，提高产品的性能，如耐腐蚀性、耐冲击性、耐磨性等，可对产品起到保护作用，结构简单，使用方便。
在上述技术方案中，所述聚氨酯颜料复合物包括颜料红31、聚二烯丙基二甲基氯化铵、纳米二氧化钛溶胶和聚氨酯乳液。
在上述技术方案中，所述聚氨酯乳液的制备方法包括如下步骤：
（1）将二元醇置于反应容器内，搅拌升温至115-130℃，反应容器内的压力控制为-0.02～-0.06MPa，脱水；然后充入氮气，降温至75-85℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸和催化剂，催化反应1-3h后，降温至65-75℃，加入2-(3-吡啶基)-1-羟基乙烷-1,1-双膦酸继续反应1-2h，反应完成即得混合物A；
（2）将体系温度降至室温，加入三乙胺调节至中性再加水乳化，得到聚氨酯乳液。
在上述技术方案中，所述二元醇、2-(3-吡啶基)-1-羟基乙烷-1,1-双膦酸、二羟甲基丙酸和异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为0.8-1.2：0.3-0.6：0.4-0.7：1。
在上述技术方案中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡中的至少一种；所述催化剂的加入量为二元醇和异佛尔酮二异氰酸酯的总质量的2-3%。
在上述技术方案中，所述二元醇包括聚四氢呋喃醚二醇、聚乙二醇或聚己内酯二元醇中的至少一种。
在上述技术方案中，所述纳米二氧化钛溶胶的制备方法如下：取50-100g钛酸丁酯溶于1L无水乙醛中，加入1-2g乙酰丙酮，在强烈搅拌下，滴入0.1-0.5mol/L硝酸和去离子水及无水乙醇的混合溶液，出现白色凝胶型沉淀，得到纳米二氧化钛溶胶。
在上述技术方案中，所述硝酸、去离子水和无水乙醇的摩尔比为1：0.2：0.3。
在上述技术方案中，所述聚氨酯颜料复合物的制备方法：
（1）将聚二甲基二烯丙基氯化铵加入颜料红31，超声分散15-30min后静置沉降并离心分离，取沉淀物进行超声洗涤，得到混合物A；
（2）将聚氨酯乳液加入到混合物A中，超声分散15-30min后静置沉降并离心分离，取沉淀物进行超声洗涤，得到混合物B；
（3）将纳米二氧化钛溶胶加入混合物B，超声分散15-30min后静置沉降并离心分离，取沉淀物进行超声洗涤，得到混合物C；
（4）将聚氨酯乳液加入混合物C中，超声分散15-30min后后静置沉降并离心分离，取沉淀物进行超声洗涤，得到聚氨酯颜料复合物。
在上述技术方案中，所述聚氨酯颜料复合物的制备方法中，步骤1的聚二甲基二烯丙基氯化铵的加入量与颜料红31的摩尔比为1.8-2.2:1；步骤2中聚氨酯乳液的加入量与步骤1的聚二甲基二烯丙基氯化铵的加入量的摩尔比为1.5-1.7:1；步骤3中纳米二氧化钛溶胶的加入量与步骤2中聚氨酯乳液的加入量的摩尔比为1.8-2.2:1；步骤4中聚氨酯乳液的加入量与步骤3中纳米二氧化钛溶胶的加入量的摩尔比为0.8-1.2:1。
一种可热切的炫彩TPU膜的制备方法，包括如下步骤：
（S1）将聚氨酯颜料复合物、十二烷基硫酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、碳酸氢钠、环氧树脂、苯丙乳液和过硫酸钾搅拌均匀，升温75-80℃至在75-80℃的温度下进行反应2-3h，冷却至35-45℃，过滤后得到聚合乳液；
（S2）室温下，将聚合乳液均匀涂覆在TPU载体层的上端面，静置5-10min，再放置在90-110℃烘箱中反应1-2h，形成炫彩层，得到中间产品；
（S3）将中间产品置于75-90℃的加热板上，用水汽处理2-3min，随后停止水汽处理，继续加热8-12min后停止加热，将样品缓慢冷却至室温，得到可热切的炫彩TPU膜。
在上述技术方案中，所述炫彩层的厚度为10-14μm，所述TPU载体层的厚度为0.5-1mm。
本发明可热切的炫彩TPU膜的制备方法工艺简单，操作易控，有利于工业化大生产，制得的TPU膜质量稳定，具有拉伸强度强、附着力强的同时，也具有能高温热切的特点，综合性能优越。
本发明的有益效果在于：本发明的可热切的炫彩TPU膜由上至下依次设置的炫彩层和TPU载体层，所述TPU载体层采用TPU高低温膜，TPU高低温膜的两面具有不同的熔点，主要包括熔点较高的高温层和熔点较低的低温层，低温层主要用于与其他材料粘接，高温层可作为载体或面层，应用于产品表面，提高产品的性能，如耐腐蚀性、耐冲击性、耐磨性等，可对产品起到保护作用，结构简单，使用方便。
本发明的可热切的炫彩TPU膜具有拉伸强度强、附着力强的同时，也具有能高温热切的特点，其结构简单，使用方便，实用性强。
同时可热切的炫彩TPU膜的制备方法工艺简单，操作易控，有利于工业化大生产，制得的可热切的炫彩TPU膜质量稳定，具有拉伸强度强、附着力强的同时，也具有能高温热切的特点，综合性能优越。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
本实施例中，一种可热切的炫彩TPU膜，包括由上至下依次设置的炫彩层和TPU载体层，所述炫彩层包括如下重量份的原料：聚氨酯颜料复合物50份、环氧树脂12份、苯丙乳液15份、十二烷基硫酸钠2份、辛基酚聚氧乙烯醚5份、碳酸氢钠1份和过硫酸钾2份。
在本实施例中，所述环氧树脂采用上海络合高新材料有限公司环氧值为0.46的双酚A型环氧树脂；所述苯丙乳液采用科莱恩型号为LCN 070的苯丙乳液。所述辛基酚聚氧乙烯醚采用海石化工型号为OP-15的辛基酚聚氧乙烯醚。
在本实施例中，所述TPU载体层采用广东中鼎科技发展有限公司型号为ZD-135CM*85A的透明TPU薄膜，厚度为0.6mm。
进一步的，所述聚氨酯颜料复合物包括颜料红31、聚二烯丙基二甲基氯化铵、纳米二氧化钛溶胶和聚氨酯乳液。
在本实施例中，所述聚二烯丙基二甲基氯化铵采用上海盼得CAS号为26062-79-3的聚二烯丙基二甲基氯化铵。
进一步的，所述聚氨酯乳液的制备方法包括如下步骤：
（1）将聚己内酯二元醇置于反应容器内，搅拌升温至120℃，反应容器内的压力控制为-0.04MPa，脱水；然后充入氮气，降温至80℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸和催化剂，催化反应1.5h后，降温至65℃，加入2-(3-吡啶基)-1-羟基乙烷-1,1-双膦酸继续反应1-2h，反应完成即得混合物A；
（2）将体系温度降至室温，加入三乙胺调节至中性再加水乳化，得到聚氨酯乳液。
进一步的，所述聚己内酯二元醇、2-(3-吡啶基)-1-羟基乙烷-1,1-双膦酸、二羟甲基丙酸和异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为1：0.4：0.6：1。
进一步的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；所述催化剂的加入量为聚己内酯二元醇和异佛尔酮二异氰酸酯的总质量的2%。
在本实施例中，所述聚己内酯二元醇采用PCL-1000。
进一步的，所述纳米二氧化钛溶胶的制备方法如下：取80g钛酸丁酯溶于1L无水乙醛中，加入1g乙酰丙酮，在强烈搅拌下，滴入0.3mol/L硝酸和去离子水及无水乙醇的混合溶液，出现白色凝胶型沉淀，得到纳米二氧化钛溶胶。
进一步的，所述硝酸、去离子水和无水乙醇的摩尔比为1：0.2：0.3。
进一步的，所述聚氨酯颜料复合物的制备方法：
（1）将聚二甲基二烯丙基氯化铵加入颜料红31，超声分散20min后静置沉降并离心分离，取沉淀物进行超声洗涤，得到混合物A；
（2）将聚氨酯乳液加入到混合物A中，超声分散20min后静置沉降并离心分离，取沉淀物进行超声洗涤，得到混合物B；
（3）将纳米二氧化钛溶胶加入混合物B，超声分散20min后静置沉降并离心分离，取沉淀物进行超声洗涤，得到混合物C；
（4）将聚氨酯乳液加入混合物C中，超声分散20min后后静置沉降并离心分离，取沉淀物进行超声洗涤，得到聚氨酯颜料复合物。
进一步的，所述聚氨酯颜料复合物的制备方法中，步骤1的聚二甲基二烯丙基氯化铵的加入量与颜料红31的摩尔比为2:1；步骤2中聚氨酯乳液的加入量与步骤1的聚二甲基二烯丙基氯化铵的加入量的摩尔比为1.6:1；步骤3中纳米二氧化钛溶胶的加入量与步骤2中聚氨酯乳液的加入量的摩尔比为1.9:1；步骤4中聚氨酯乳液的加入量与步骤3中纳米二氧化钛溶胶的加入量的摩尔比为0.9:1。
一种可热切的炫彩TPU膜的制备方法，包括如下步骤：
（S1）将聚氨酯颜料复合物、十二烷基硫酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、碳酸氢钠、环氧树脂、苯丙乳液和过硫酸钾搅拌均匀，升温至80℃并在80℃的温度下进行反应1.5h，冷却至40℃，过滤后得到聚合乳液；
（S2）室温下，将聚合乳液均匀涂覆在TPU载体层的上端面，静置8min，再放置在100℃烘箱中反应1.5h，形成炫彩层，得到中间产品；
（S3）将中间产品置于85℃的加热板上，用水汽处理1min，随后停止水汽处理，继续加热10min后停止加热，将样品缓慢冷却至室温，得到可热切的炫彩TPU膜。
在本实施例中，所述炫彩层的厚度为12μm。
实施例2
本实施例中，所述聚氨酯乳液的制备方法包括如下步骤：
（1）将聚乙二醇置于反应容器内，搅拌升温至120℃，反应容器内的压力控制为-0.04MPa，脱水；然后充入氮气，降温至80℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸和催化剂，催化反应1.5h后，降温至65℃，加入2-(3-吡啶基)-1-羟基乙烷-1,1-双膦酸继续反应1-2h，反应完成即得混合物A；
（2）将体系温度降至室温，加入三乙胺调节至中性再加水乳化，得到聚氨酯乳液。
在本实施例中，所述聚乙二醇采用聚乙二醇1000。
进一步的，所述聚乙二醇、2-(3-吡啶基)-1-羟基乙烷-1,1-双膦酸、二羟甲基丙酸和异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为1：0.4：0.6：1。
进一步的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；所述催化剂的加入量为聚乙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯的总质量的2%。
一种可热切的炫彩TPU膜的制备方法，包括如下步骤：
（S1）将聚氨酯颜料复合物、十二烷基硫酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、碳酸氢钠、环氧树脂、苯丙乳液和过硫酸钾搅拌均匀，升温至在80℃的温度下进行反应1.3h，冷却至40℃，过滤后得到聚合乳液；
（S2）室温下，将聚合乳液均匀涂覆在TPU载体层的上端面，静置8min，再放置在100℃烘箱中反应1.5h，形成炫彩层，得到中间产品；
（S3）将中间产品置于85℃的加热板上，用水汽处理1min，随后停止水汽处理，继续加热10min后停止加热，将样品缓慢冷却至室温，得到可热切的炫彩TPU膜。
本实施例的其余内容与实施例1相同。
实施例3
本实施例中，所述聚氨酯乳液的制备方法包括如下步骤：
（1）将聚四氢呋喃醚二醇置于反应容器内，搅拌升温至120℃，反应容器内的压力控制为-0.04MPa，脱水；然后充入氮气，降温至80℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸和催化剂，催化反应1.5h后，降温至65℃，加入2-(3-吡啶基)-1-羟基乙烷-1,1-双膦酸继续反应1-2h，反应完成即得混合物A；
（2）将体系温度降至室温，加入三乙胺调节至中性再加水乳化，得到聚氨酯乳液。
在本实施例中，所述聚四氢呋喃醚二醇采用聚四氢呋喃醚二醇1000。
进一步的，所述聚四氢呋喃醚二醇、2-(3-吡啶基)-1-羟基乙烷-1,1-双膦酸、二羟甲基丙酸和异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为1：0.4：0.6：1。
进一步的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；所述催化剂的加入量为聚四氢呋喃醚二醇和异佛尔酮二异氰酸酯的总质量的2%。
一种可热切的炫彩TPU膜的制备方法，包括如下步骤：
（S1）将聚氨酯颜料复合物、十二烷基硫酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、碳酸氢钠、环氧树脂、苯丙乳液和过硫酸钾搅拌均匀，升温至在80℃的温度下进行反应1.6h，冷却至40℃，过滤后得到聚合乳液；
（S2）室温下，将聚合乳液均匀涂覆在TPU载体层的上端面，静置8min，再放置在100℃烘箱中反应1.5h，形成炫彩层，得到中间产品；
（S3）将中间产品置于85℃的加热板上，用水汽处理1min，随后停止水汽处理，继续加热10min后停止加热，将样品缓慢冷却至室温，得到可热切的炫彩TPU膜。
本实施例的其余内容与实施例1相同。
对比例1
本对比例与实施例3不同的是，所述聚氨酯复合物的制备方法中，所述聚氨酯颜料复合物采用市面上等量的聚氨酯PU色浆替代，所述聚氨酯PU色浆采用东莞市云泽新材料科技有限公司编号为1102的聚氨酯PU色浆。
即本对比例中，一种可热切的炫彩TPU膜的制备方法，包括如下步骤：
（S1）将聚氨酯PU色浆、十二烷基硫酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、碳酸氢钠、环氧树脂和过硫酸钾搅拌均匀，升温至在80℃的温度下进行反应1.3h，冷却至40℃，过滤后得到聚合乳液；
（S2）室温下，将聚合乳液均匀涂覆在TPU载体层的上端面，静置8min，再放置在100℃烘箱中反应1.5h，形成炫彩层，得到可热切的炫彩TPU膜。
性能检测试验
对实施例1-3和对比例1制得的可热切的炫彩TPU膜进行性能测试。测试可热切的炫彩TPU膜抗拉伸性能，炫彩层的附着力，以及使用260℃热切刀热切炫彩TPU膜的断后情况。测试数据如下表1所示：
表1
其中，附着力测试采用GB/T9286-1998；拉伸强度测试按GB/T 1040.3-2006 进行，拉伸速率为100mm/min。表1“整整”为“平整”，所述断面平整光滑。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可热切的炫彩TPU膜，其特征在于：包括由上至下依次设置的炫彩层和TPU载体层，所述炫彩层由包括如下重量份的原料制得：聚氨酯颜料复合物45-55份、环氧树脂10-15份、苯丙乳液13-17份、十二烷基硫酸钠2-3份、辛基酚聚氧乙烯醚5-6份、碳酸氢钠1-2份和过硫酸钾1-2份；
所述聚氨酯颜料复合物包括颜料红31、聚二烯丙基二甲基氯化铵、纳米二氧化钛溶胶和聚氨酯乳液；
所述聚氨酯乳液的制备方法包括如下步骤：
（1）将二元醇置于反应容器内，搅拌升温至115-130℃，反应容器内的压力控制为-0.02～-0.06MPa，脱水；然后充入氮气，降温至75-85℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸和催化剂，催化反应1-3h后，降温至65-75℃，加入2-(3-吡啶基)-1-羟基乙烷-1,1-双膦酸继续反应1-2h，反应完成即得混合物A；
（2）将体系温度降至室温，加入三乙胺调节至中性再加水乳化，得到聚氨酯乳液；
所述二元醇、2-(3-吡啶基)-1-羟基乙烷-1,1-双膦酸、二羟甲基丙酸和异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为0.8-1.2：0.3-0.6：0.4-0.7：1；
所述聚氨酯颜料复合物的制备方法：
（1）将聚二甲基二烯丙基氯化铵加入颜料红31，超声分散15-30min后静置沉降并离心分离，取沉淀物进行超声洗涤，得到混合物A；
（2）将聚氨酯乳液加入到混合物A中，超声分散15-30min后静置沉降并离心分离，取沉淀物进行超声洗涤，得到混合物B；
（3）将纳米二氧化钛溶胶加入混合物B，超声分散15-30min后静置沉降并离心分离，取沉淀物进行超声洗涤，得到混合物C；
（4）将聚氨酯乳液加入混合物C中，超声分散15-30min后静置沉降并离心分离，取沉淀物进行超声洗涤，得到聚氨酯颜料复合物。
2.根据权利要求1所述的一种可热切的炫彩TPU膜，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种可热切的炫彩TPU膜，其特征在于：所述催化剂的加入量为二元醇和异佛尔酮二异氰酸酯的总质量的2-3%。
4.根据权利要求1所述的一种可热切的炫彩TPU膜，其特征在于：所述二元醇包括聚四氢呋喃醚二醇、聚乙二醇或聚己内酯二元醇中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种可热切的炫彩TPU膜，其特征在于：所述纳米二氧化钛溶胶的制备方法如下：所述纳米二氧化钛溶胶的制备方法如下：取50-100g钛酸丁酯溶于1L无水乙醛中，加入1-2g乙酰丙酮，在强烈搅拌下，滴入0.1-0.5mol/L硝酸和去离子水及无水乙醇的混合溶液，出现白色凝胶型沉淀，得到纳米二氧化钛溶胶。
6.一种权利要求1-5任意一项所述一种可热切的炫彩TPU膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（S1）将聚氨酯颜料复合物、十二烷基硫酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、碳酸氢钠、环氧树脂、苯丙乳液和过硫酸钾搅拌均匀，升温至75-80℃，并在75-80℃的温度下进行反应2-3h，冷却至35-45℃，过滤后得到聚合乳液；
（S2）室温下，将聚合乳液均匀涂覆在TPU载体层的上端面，静置5-10min，再放置在90-110℃烘箱中反应1-2h，形成炫彩层，得到中间产品；
（S3）将中间产品置于75-90℃的加热板上，用水汽处理2-3min，随后停止水汽处理，继续加热8-12min后停止加热，将样品缓慢冷却至室温，得到可热切的炫彩TPU膜。
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