热塑性聚氨酯、热塑性聚氨酯膜及其制备方法和应用与流程

本发明涉及聚氨酯膜，具体而言，涉及热塑性聚氨酯、热塑性聚氨酯膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚氨酯(pu)，全名为聚氨基甲酸酯，是由多元醇和多异氰酸酯经缩聚反应形成且力学性能优异的高分子材料，可塑性极强。聚氨酯在多个领域都有广泛应用，主要包括以下几个方面：包装材料：聚氨酯因其良好的透明性和柔韧性，常用于食品包装和工业包装；电子产品保护：在电子产品中，聚氨酯常用于屏幕保护膜和外壳材料；运动和户外装备：例如户外背包、帐篷、雨衣等产品中常使用聚氨酯作为防水材料；汽车行业：聚氨酯被用于汽车制造的内饰和外饰的保护；家居用品：聚氨酯用于窗帘、床罩、桌布等产品中。

2、但是，现有技术制得的聚氨酯回缩率高、回弹性高，其收缩后容易导致与基体材料脱离，无法应用于桨叶的曲面部位，限制了其应用。并且，现有技术制得的聚氨酯耐砂蚀性能差，应用于高速运转的桨叶防护膜领域风险较大。

3、此外，为了提高聚氨酯膜的强度，现有技术采用相互粘接的聚氨酯软化层和聚氨酯硬化层。但是，该方法将多层粘接起来后存在层间结合力差、容易分层的风险。

4、另外，为提高聚氨酯膜的力学性能，如拉伸强度和断裂伸长率，现有技术采用热塑性聚氨酯、环氧树脂、增塑剂、填充剂和缓蚀剂制备成半成品，使用时将半成品加热熔化后喷涂于金属表面，形成保护膜。但是，该方法存在喷涂均匀性差，所得聚氨酯膜厚度大、硬度高，以及施工难度大等问题，无法应用于桨尖、雷达罩等大曲面的情况。

5、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种热塑性聚氨酯，采用聚碳酸酯多元醇与多异氰酸酯反应得到的软段具有超低回弹性，热塑性聚氨酯回缩率低，可以避免传统聚氨酯膜因为收缩导致的脱离，因此该热塑性聚氨酯可以应用于不同桨叶的大曲面和小曲面部位，拓展了其应用；同时，多异氰酸酯和扩链剂反应得到的硬段具有优异的耐砂蚀性能，可以保证被保护对象不受破坏，可以应用于高速运转的桨叶防护膜领域，拓展了其应用范围。

2、本发明的第二目的在于提供热塑性聚氨酯的制备方法，该制备方法简单，流程短，易于实现批量化生产。

3、本发明的第三目的在于提供一种热塑性聚氨酯膜，该热塑性聚氨酯膜兼顾超低回弹性和高耐砂蚀性，有利于热塑性聚氨酯膜的进一步推广使用。解决了现有技术制得的热塑性聚氨酯膜回弹性高、耐砂蚀性差，进而限制了其应用的问题。

4、本发明的第四目的在于提供一种热塑性聚氨酯膜的制备方法，该方法可以获得一体成型的热塑性聚氨酯膜，在保证高拉伸强度的同时，解决多层聚氨酯膜通过粘接结合存在的层间结合力差、容易分层的问题；并且该方法操作简单，同时该方法制得的热塑性聚氨酯膜的厚度较低，均匀性好，断裂伸长率高，解决了现有技术将聚氨酯半成品熔化后喷涂于金属表面存在的喷涂均匀性差、膜厚度高、膜硬度大以及施工难度大的问题，可以应用于桨尖、雷达罩等大曲面结构件。

5、本发明的第五目的在于提供热塑性聚氨酯或热塑性聚氨酯膜在飞行器桨叶、飞机雷达罩、风力发电叶片和汽车的前后保险杆中的应用。

6、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

7、本发明首先提供了一种热塑性聚氨酯，其主要由按照重量份数计的如下组分制成：聚碳酸酯多元醇40～60份，多异氰酸酯20～30份，扩链剂2～6份，增强填料0.05～0.1份，以及催化剂0.01～0.03份。

8、进一步地，所述聚碳酸酯多元醇的摩尔质量为1000～3000g/mol。

9、进一步地，所述聚碳酸酯多元醇包括聚四亚甲基碳酸酯二元醇、聚六亚甲基碳酸酯二元醇和聚碳酸酯二元醇中的至少一种。

10、进一步地，所述增强填料的中值粒径为100～1000μm。

11、进一步地，所述多异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯。

12、进一步地，所述扩链剂包括乙二醇、1,4-丁二醇、对苯二酚、甘油、三羟甲基丙烷和山梨糖醇中的至少一种。

13、进一步地，所述增强填料包括二氧化硅、云母粉、石英砂、金刚砂和刚玉中的至少一种。

14、进一步地，所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡、三亚乙基二胺和n-二甲基乙醇胺中的至少一种。

15、进一步地，所述组分中还包括：按重量份数计，抗氧化剂0.05～0.15份，紫外吸收剂0.2～0.3份和光稳定剂0.1～0.2份。

16、进一步地，所述抗氧化剂包括四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、正十八烷醇酯和n,n-双-己二胺中的至少一种。

17、进一步地，所述紫外吸收剂包括欧稳德紫外吸收剂uv1、苯并三唑类uv-921和紫外吸收剂uv-1300中的至少一种。

18、进一步地，所述光稳定剂包括光稳定剂770、纳米级二氧化钛和受阻胺类光稳定剂中的至少一种。

19、本发明进一步提供了上述热塑性聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：将各原料混合并进行缩聚反应，得到所述热塑性聚氨酯。

20、进一步地，所述将各原料混合并进行缩聚反应的方法具体包括：将聚碳酸酯多元醇和扩链剂混合并进行真空脱水，其中，所述真空脱水的温度为100～120℃，所述真空脱水的时间为1～4h，所述真空脱水的真空度为665～1330pa；向其中加入增强填料、多异氰酸酯和催化剂并搅拌均匀；在真空条件下进行反应，待所述反应完成后将所得混合物倒入模具中熟化，其中，所述反应的温度为90～120℃，所述反应的时间为30～60min，所述熟化的温度为100～120℃，所述熟化的时间为2～4h；冷却后得到所述聚氨酯。

21、进一步地，所述将各原料混合并进行缩聚反应的方法具体包括：将聚碳酸酯多元醇和扩链剂混合并进行真空脱水，其中，所述真空脱水的温度为100～120℃，所述真空脱水的时间为1～4h，所述真空脱水的真空度为665～1330pa；向其中加入抗氧化剂、紫外吸收剂、光稳定剂、增强填料、多异氰酸酯和催化剂，并搅拌均匀；在真空条件下进行反应，待所述反应完成后将所得混合物倒入模具中熟化，其中，所述反应的温度为90～120℃，所述反应的时间为30～60min，所述熟化的温度为100～120℃，所述熟化的时间为2～4h；冷却后得到所述聚氨酯。

22、本发明又提供了一种热塑性聚氨酯膜，由上述热塑性聚氨酯制备而成，或者由上述热塑性聚氨酯的制备方法所制得的热塑性聚氨酯制备而成。

23、进一步地，所述热塑性聚氨酯膜的厚度为0.3～0.5mm。

24、本发明还提供了上述热塑性聚氨酯膜的制备方法，包括如下步骤：将所述热塑性聚氨酯破碎后造粒，得到聚氨酯颗粒；将所述聚氨酯颗粒进行流延，得到所述热塑性聚氨酯膜。

25、进一步地，所述造粒的温度为180～210℃。

26、进一步地，所述造粒之后、所述流延之前，还包括真空干燥的步骤，所述真空干燥的温度为60～90℃，所述真空干燥的时间为20～24h。

27、本发明另外提供了上述热塑性聚氨酯，或上述热塑性聚氨酯的制备方法所制得的热塑性聚氨酯，或上述热塑性聚氨酯膜，或上述热塑性聚氨酯膜的制备方法所制得的热塑性聚氨酯膜，在飞行器桨叶、飞机雷达罩、风力发电叶片和汽车的前后保险杆中的应用。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

29、(1)本发明提供的热塑性聚氨酯，采用聚碳酸酯多元醇与多异氰酸酯反应得到的软段具有超低回弹性，热塑性聚氨酯回缩率低，可以避免传统聚氨酯膜因为收缩导致的脱离，因此该热塑性聚氨酯可以应用于不同桨叶的大曲面和小曲面部位，拓展了其应用；同时，多异氰酸酯和扩链剂反应得到的硬段具有优异的耐砂蚀性能，可以保证被保护对象不受破坏，可以应用于高速运转的桨叶防护膜领域，拓展了其应用范围。

30、(2)本发明提供的热塑性聚氨酯，通过控制聚碳酸酯多元醇的摩尔质量在特定范围内，能够进一步降低回弹性。

31、(3)本发明提供的热塑性聚氨酯，通过控制增强填料的中值粒径，能使其均匀地分散在聚氨酯中，进而提高了热塑性聚氨酯膜的耐冲蚀性能和韧性。

32、(4)本发明提供的热塑性聚氨酯的制备方法，操作简单，流程短，易于实现批量化生产。

33、(5)本发明提供的热塑性聚氨酯膜兼顾超低回弹性和高耐砂蚀性，有利于热塑性聚氨酯膜的进一步推广使用。解决了现有技术制得的热塑性聚氨酯膜回弹性高、耐砂蚀性差，进而限制了其应用的问题。

34、(6)本发明提供的热塑性聚氨酯膜的制备方法，可以获得一体成型的热塑性聚氨酯膜，在保证高拉伸强度的同时，解决了多层聚氨酯膜通过粘接结合存在的层间结合力差、容易分层的问题；并且该方法操作简单，采用该方法制得的热塑性聚氨酯膜的厚度较薄，均匀性好，断裂伸长率高，解决了现有技术将聚氨酯半成品熔化后喷涂于金属表面存在的喷涂均匀性差、膜厚度高、膜硬度大以及施工难度大的问题，可以应用于桨尖、雷达罩等大曲面结构件。

35、(7)本发明提供的热塑性聚氨酯及热塑性聚氨酯膜可以应用于飞行器桨叶、飞机雷达罩、风力发电叶片和汽车的前后保险杆等领域，应用范围更广。