一种用于手机保护套注塑成型的TPU塑料及其生产工艺的制作方法

一种用于手机保护套注塑成型的tpu塑料及其生产工艺
技术领域
1.本发明涉及塑料领域，具体涉及一种用于手机保护套注塑成型的tpu塑料及其生产工艺。


背景技术：

2.手机保护套，为手机起保护作用，所设计及生产出来的外套。二十世纪九十年代中后期，手机套借着移动电话瘦身的契机开始盛行。发展到现在，手机套已不再是单纯的使用价值，给手机美容已成为年轻人展示个性的一种方式。
3.聚氨酯具有强度高、耐磨、耐寒、透气、耐老化、耐溶剂、质地柔软、加工性能良好，因此，适用于制作手机保护套。
4.有调查显示手机每平方厘米就驻扎了12万个细菌，按照这样推算，整部手机起码有上百万个细菌，在打电话时这些蠕动的细菌难免不会被擦抹到面部等部位，可能会引致暗疮、肺炎、脑膜炎，皮肤暗疮与频繁使用受到病菌污染的手机有很大关系。而且，手机带来的疾病也不只是局限于皮肤病的范畴。很多手机用户有边吃东西边打电话的习惯，而手机上的细菌也就进入人体。因此，手机细菌正悄悄地影响着我们的身体健康，而且手机保护套的使用限制了手机的散热，导致手机性能降低。
5.如何改善现有的手机保护套抗菌性能以及导热性能不佳是本发明的关键，因此亟需一种用于手机保护套注塑成型的tpu塑料及其生产工艺来解决以上问题。


技术实现要素：

6.为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种用于手机保护套注塑成型的tpu塑料及其生产工艺：通过将热塑性聚氨酯弹性体、导热填料、偶联剂、抗菌剂以及抗氧剂混合均匀，得到混合料，将混合料加入至挤出机中熔融挤出，造粒，得到该用于手机保护套注塑成型的tpu塑料，解决了现有的手机保护套抗菌性能以及导热性能不佳的问题。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种用于手机保护套注塑成型的tpu塑料，包括以下重量份组分：
9.热塑性聚氨酯弹性体50-70份、导热填料4-9份、偶联剂0.5-1.5份、抗菌剂2-8份以及抗氧剂0.2-1.0份；
10.该抗菌剂由以下步骤制备得到：
11.步骤一：将乙酸酐、冰醋酸加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为-3-0℃，搅拌速率为300-500r/min的条件下边搅拌边逐滴加入对氟苯胺溶液，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应30-50min，之后边搅拌边逐滴加入混合酸，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应1-2h，反应结束后将反应产物倒入至冰水中，析出沉淀，抽滤，将滤饼加入至真空干燥箱中，在温度为50-70℃的条件下烘干至恒重，得到中间体1；
12.反应原理如下：
[0013][0014]
步骤二：将中间体1、盐酸溶液加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在搅拌速率为200-300r/min的条件下边搅拌边升温至回流，之后恒温搅拌反应1-2h，反应结束后将反应产物倒入至冰水中，析出沉淀，抽滤，将滤饼用饱和碳酸钠溶液洗涤至中性，之后用蒸馏水洗涤2-3次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为50-70℃的条件下烘干至恒重，得到中间体2；
[0015]
反应原理如下：
[0016][0017]
步骤三：将中间体2、无水乙醇以及8％的钯碳加入至反应釜中，通入氮气保护，之后通入氢气置换氮气，控制压力为0.9-1.1mpa，在温度为25-30℃，搅拌速率为300-500r/min的条件下边搅拌边持续通入氢气，持续搅拌反应8-10h，反应结束后将反应产物过滤，将滤液旋转蒸发至干燥，得到中间体3；
[0018]
反应原理如下：
[0019][0020]
步骤四：将中间体3、二氯甲烷加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为20-30℃，搅拌速率为300-500r/min的条件下搅拌至中间体3完全溶解，之后加入三乙胺继续搅拌5-10min，之后边搅拌边逐滴加入光气溶液，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应20-30h，反应结束将反应产物加入至蒸馏水中继续搅拌3-5min，析出沉淀，抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为50-70℃的条件下烘干至恒
重，得到中间体4；
[0021]
反应原理如下：
[0022][0023]
步骤五：将对苯二甲醇、乙酸酐加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，之后在温度为20-30℃，搅拌速率为300-500r/min的条件下边搅拌边逐滴加入氢溴酸，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后升温至回流，继续搅拌反应10-12h，反应结束后将反应产物用饱和碳酸钠溶液调节至ph为7.5-8.0，析出固体，抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为50-70℃的条件下烘干至恒重，得到中间体5；
[0024]
反应原理如下：
[0025][0026]
步骤六：将中间体4以及n，n-二甲基甲酰胺加入至安装有搅拌器以及温度计的三口烧瓶中，之后在温度为20-30℃，搅拌速率为300-500r/min的条件下搅拌10-20min，之后加入碳酸钾继续搅拌5-10min，之后加入中间体5，之后恒温搅拌反应15-20h，反应结束后向反应产物中加入去离子水继续搅拌5-10min，之后用乙酸乙酯进行萃取，静置分液，将有机相用无水硫酸钠干燥，之后旋转蒸发至干燥，得到中间体6；
[0027]
反应原理如下：
[0028][0029]
步骤七：将钠、甲苯以及异戊醇加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为90-100℃，搅拌速率为800-1000r/min的条件下将钠熔融后搅拌分散，之后冷却至50-55℃，形成钠砂，之后边搅拌边逐滴加入氯苯，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后升温至55-60℃的条件下恒温搅拌反应1-1.5h，之后降温至30-35℃的条件下边搅拌边逐滴加入三氯化磷，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后升温至55-60℃的条件下恒温搅拌反应1-1.5h，反应结束后将反应产物趁热过滤，将滤液旋转蒸发去除甲苯，之后蒸发产物用无水乙醇重结晶，得到中间体7；
[0030]
反应原理如下：
[0031][0032]
步骤八：将中间体6、中间体7、对苯二酚以及无水乙腈加入至安装有搅拌器以及温度计的三口烧瓶中，之后在温度为80-90℃，搅拌速率为500-800r/min的条件下搅拌反应60-70h，反应结束后将反应产物旋转蒸发至干燥，之后用无水乙醇重结晶，得到抗菌剂。
[0033]
反应原理如下：
[0034][0035]
作为本发明进一步的方案：步骤一中的所述乙酸酐、冰醋酸、对氟苯胺溶液以及混合酸的用量比为60ml：20ml：30g：10-15ml，所述对氟苯胺溶液为对氟苯胺与冰醋酸按照质量比1:1的混合物，所述混合酸为硝酸和硫酸按照体积比9-11：1的混合物，所述硝酸的质量分数为65-68％，所述硫酸的质量分数为95-98％。
[0036]
作为本发明进一步的方案：步骤二中的所述中间体1、盐酸溶液的用量比为0.01mol：120-150ml，所述盐酸溶液的摩尔浓度为9mol/l。
[0037]
作为本发明进一步的方案：步骤三中的所述中间体2、8％的钯碳以及无水乙醇的用量比为0.1mol：1.0-1.5g：100-150ml。
[0038]
作为本发明进一步的方案：步骤四中的所述中间体3、二氯甲烷、三乙胺以及光气
溶液的用量比为0.01mol：100ml：1.05-1.1g：30-40ml，所述光气溶液为光气按照0.3g：10ml溶解于二氯甲烷所形成的溶液。
[0039]
作为本发明进一步的方案：步骤五中的所述对苯二甲醇、乙酸酐以及氢溴酸的用量比为5.0g：80-90ml：25ml，所述氢溴酸的质量分数为40％。
[0040]
作为本发明进一步的方案：步骤六中的所述中间体4、n，n-二甲基甲酰胺、碳酸钾、中间体5以及去离子水的用量比为0.02mol：150ml：10g：0.07mol：100ml。
[0041]
作为本发明进一步的方案：步骤七中的所述钠、甲苯、异戊醇、氯苯以及三氯化磷的用量比为0.25mol：100ml：1ml：20g：0.05mol。
[0042]
作为本发明进一步的方案：步骤八中的所述中间体6、中间体7、对苯二酚以及无水乙腈的用量比为0.1mol：0.22mol：0.3-0.5g：100-150ml。
[0043]
作为本发明进一步的方案：一种用于手机保护套注塑成型的tpu塑料的生产工艺，包括以下步骤：
[0044]
步骤一：按照重量份称取热塑性聚氨酯弹性体50-70份、导热填料4-9份、偶联剂0.5-1.5份、抗菌剂2-8份以及抗氧剂0.2-1.0份，备用；
[0045]
步骤二：将热塑性聚氨酯弹性体、导热填料、偶联剂、抗菌剂以及抗氧剂混合均匀，得到混合料；
[0046]
步骤三：将混合料加入至挤出机中熔融挤出，造粒，得到该用于手机保护套注塑成型的tpu塑料。
[0047]
作为本发明进一步的方案：其中，所述导热填料为氧化镁、氧化铝、二氧化硅、氮化硼、氮化铝以及碳化硅中的一种或者两种以上任意比例的混合物；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh-550、硅烷偶联剂kh-560以及硅烷偶联剂kh-570中的一种；所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010以及抗氧剂1076中的一种
[0048]
本发明的有益效果：
[0049]
本发明的一种用于手机保护套注塑成型的tpu塑料及其生产工艺，通过将热塑性聚氨酯弹性体、导热填料、偶联剂、抗菌剂以及抗氧剂混合均匀，得到混合料，将混合料加入至挤出机中熔融挤出，造粒，得到该用于手机保护套注塑成型的tpu塑料，将该tpu塑料熔融挤出至手机保护套的模具中形成手机保护套，制成的手机保护套具有良好的弹性，能够对手机有效的保护，通过添加导热填料能够将手机散发的热量快速排出，避免手机保护套的使用限制了手机的散热，从而导致手机性能降低，通过添加抗菌剂能够赋予手机保护套良好的抗菌性能，避免了手机保护套长期使用滋生细菌，之后与人体接触导致使用者生病。
[0050]
在制备该用于手机保护套注塑成型的tpu塑料的过程中首先制备了一种抗菌剂，通过对氟苯胺与乙酸酐反应后进行硝化，形成中间体1，之后中间体1与盐酸反应生成中间体2，之后利用氢气将硝基还原成氨基，得到中间体3，之后通过中间体3与光气反应生成中间体4，通过对苯二甲醇与氢溴酸反应生成中间体5，之后中间体4与中间体5反应，生成中间体6，通过氯苯与三氯化磷反应生成中间体7，之后中间体6与中间体7反应，反应得到含有大量季鏻盐基团的抗菌剂，季鏻盐基团带正电，可以吸附到细菌表面，穿透细胞壁，与细胞膜结合，扰乱细胞膜组成，导致胞内物质泄漏，最后细菌死亡，因此赋予了该抗菌剂良好的抗菌杀菌效果，将其加入至用于手机保护套注塑成型的tpu塑料，制备得到的手机保护套抗菌效果良好。
具体实施方式
[0051]
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0052]
实施例1：
[0053]
本实施例为一种抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：
[0054]
步骤一：将60ml乙酸酐、20ml冰醋酸加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为-3℃，搅拌速率为300r/min的条件下边搅拌边逐滴加入对氟苯胺与冰醋酸按照质量比1:1混合而成的对氟苯胺溶液30g，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应30min，之后边搅拌边逐滴加入质量分数为65％的硝酸和质量分数为95％的硫酸按照体积比9：1混合而成的混合酸10ml，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应1h，反应结束后将反应产物倒入至冰水中，析出沉淀，抽滤，将滤饼加入至真空干燥箱中，在温度为50℃的条件下烘干至恒重，得到中间体1；
[0055]
步骤二：将0.01mol中间体1、120ml摩尔浓度为9mol/l的盐酸溶液加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在搅拌速率为200r/min的条件下边搅拌边升温至回流，之后恒温搅拌反应1h，反应结束后将反应产物倒入至冰水中，析出沉淀，抽滤，将滤饼用饱和碳酸钠溶液洗涤至中性，之后用蒸馏水洗涤2次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为50℃的条件下烘干至恒重，得到中间体2；
[0056]
步骤三：将0.1mol中间体2、100ml无水乙醇以及1.0g8％的钯碳加入至反应釜中，通入氮气保护，之后通入氢气置换氮气，控制压力为0.9mpa，在温度为25℃，搅拌速率为300r/min的条件下边搅拌边持续通入氢气，持续搅拌反应8h，反应结束后将反应产物过滤，将滤液旋转蒸发至干燥，得到中间体3；
[0057]
步骤四：将0.01mol中间体3、100ml二氯甲烷加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为20℃，搅拌速率为300r/min的条件下搅拌至中间体3完全溶解，之后加入1.05g三乙胺继续搅拌5min，之后边搅拌边逐滴加入光气按照0.3g：10ml溶解于二氯甲烷所形成的光气溶液30ml，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应20h，反应结束将反应产物加入至蒸馏水中继续搅拌3min，析出沉淀，抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为50℃的条件下烘干至恒重，得到中间体4；
[0058]
步骤五：将5.0g对苯二甲醇、80ml乙酸酐加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，之后在温度为20℃，搅拌速率为300r/min的条件下边搅拌边逐滴加入25ml质量分数为40％的氢溴酸，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后升温至回流，继续搅拌反应10h，反应结束后将反应产物用饱和碳酸钠溶液调节至ph为7.5，析出固体，抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为50℃的条件下烘干至恒重，得到中间体5；
[0059]
步骤六：将0.02mol中间体4以及150mln，n-二甲基甲酰胺加入至安装有搅拌器以及温度计的三口烧瓶中，之后在温度为20℃，搅拌速率为300r/min的条件下搅拌10min，之后加入10g碳酸钾继续搅拌5min，之后加入0.07mol中间体5，之后恒温搅拌反应15h，反应结束后向反应产物中加入100ml去离子水继续搅拌5min，之后用乙酸乙酯进行萃取，静置分液，将有机相用无水硫酸钠干燥，之后旋转蒸发至干燥，得到中间体6；
[0060]
步骤七：将0.25mol钠、100ml甲苯以及1ml异戊醇加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为90℃，搅拌速率为800r/min的条件下将钠熔融后搅拌分散，之后冷却至50℃，形成钠砂，之后边搅拌边逐滴加入20g氯苯，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后升温至55℃的条件下恒温搅拌反应1h，之后降温至30℃的条件下边搅拌边逐滴加入0.05mol三氯化磷，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后升温至55℃的条件下恒温搅拌反应1h，反应结束后将反应产物趁热过滤，将滤液旋转蒸发去除甲苯，之后蒸发产物用无水乙醇重结晶，得到中间体7；
[0061]
步骤八：将0.1mol中间体6、0.22mol中间体7、0.3g对苯二酚以及100ml无水乙腈加入至安装有搅拌器以及温度计的三口烧瓶中，之后在温度为80℃，搅拌速率为500r/min的条件下搅拌反应60h，反应结束后将反应产物旋转蒸发至干燥，之后用无水乙醇重结晶，得到抗菌剂。
[0062]
实施例2：
[0063]
本实施例为一种抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：
[0064]
步骤一：将60ml乙酸酐、20ml冰醋酸加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为0℃，搅拌速率为500r/min的条件下边搅拌边逐滴加入对氟苯胺与冰醋酸按照质量比1:1混合而成的对氟苯胺溶液30g，控制滴加速率为2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应50min，之后边搅拌边逐滴加入质量分数为68％的硝酸和质量分数为98％的硫酸按照体积比11：1混合而成的混合酸15ml，控制滴加速率为2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应2h，反应结束后将反应产物倒入至冰水中，析出沉淀，抽滤，将滤饼加入至真空干燥箱中，在温度为70℃的条件下烘干至恒重，得到中间体1；
[0065]
步骤二：将0.01mol中间体1、150ml摩尔浓度为9mol/l的盐酸溶液加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在搅拌速率为300r/min的条件下边搅拌边升温至回流，之后恒温搅拌反应2h，反应结束后将反应产物倒入至冰水中，析出沉淀，抽滤，将滤饼用饱和碳酸钠溶液洗涤至中性，之后用蒸馏水洗涤3次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为70℃的条件下烘干至恒重，得到中间体2；
[0066]
步骤三：将0.1mol中间体2、150ml无水乙醇以及1.5g8％的钯碳加入至反应釜中，通入氮气保护，之后通入氢气置换氮气，控制压力为1.1mpa，在温度为30℃，搅拌速率为500r/min的条件下边搅拌边持续通入氢气，持续搅拌反应10h，反应结束后将反应产物过滤，将滤液旋转蒸发至干燥，得到中间体3；
[0067]
步骤四：将0.01mol中间体3、100ml二氯甲烷加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为30℃，搅拌速率为500r/min的条件下搅拌至中间体3完全溶解，之后加入1.1g三乙胺继续搅拌10min，之后边搅拌边逐滴加入光气按照0.3g：10ml溶解于二氯甲烷所形成的光气溶液40ml，控制滴加速率为2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应30h，反应结束将反应产物加入至蒸馏水中继续搅拌5min，析出沉淀，抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为70℃的条件下烘干至恒重，得到中间体4；
[0068]
步骤五：将5.0g对苯二甲醇、90ml乙酸酐加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，之后在温度为30℃，搅拌速率为500r/min的条件下边搅拌边逐滴加入25ml质量分数为40％的氢溴酸，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后升温至回流，继续搅拌反应12h，反应结束后将反应产物用饱和碳酸钠溶液调节至ph为8.0，析出
2003a《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》。检测用菌：大肠杆菌，金黄色葡萄球菌。
[0087][0088]
参阅上表数据，根据实施例与对比例1比较，可以得知抗菌剂的添加能够大幅度提升该用于手机保护套注塑成型的tpu塑料的抗菌性能，根据实施例与对比例1比较，可以得知本发明中的tpu塑料具有更好的抗菌抑菌性能，较现有技术中的抗菌塑料性能更加优异。
[0089]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0090]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。