本發明屬于高分子材料領域，涉及一種透明抗靜電TPU薄膜及其制備方法和應用。
背景技術：
：TPU(Thermoplasticpolyyrethane，熱塑性聚氨脂)是一種新型的有機高分子合成材料，各項性能優異，可以代替橡膠，軟性聚氯乙烯材料PVC。TPU具有優異的物理性能，例如耐磨性，回彈力都好過普通聚氨酯PU、PVC，耐老化性好過橡膠，可以說是替代PVC和PU的最理想的材料，被國際上稱為新型聚合物材料。基于TPU的各種優異性能，其用途十分廣泛，然而，在導光板材料中的應用，常常因為其透明度而受到一定限制，目前一些學者致力于提高TPU薄膜的透明度。靜電電荷可以在電絕緣體或被這種絕緣體絕緣的制品或人身上出現，一般這是不利的、有損害的或是有危險的。因此，目前，對于抗靜電材料的研究成為熱點。CN104193957A公開了一種透明TPU薄膜及其制備方法，所述TPU薄膜按重量份包括如下組分：20-30份的聚醚多元醇、25-40份的聚酯多元醇、30-40份的多異氰酸酯化合物和5～7份的擴鏈劑混合物；采用間歇式工藝兩步法和吹膜工藝制得熱塑性聚氨酯彈性體薄膜。雖然該發明得到的TPU薄膜具有95％以上的透光率，但是該薄膜的硬度過高。CN101410444A公開了一種抗靜電性聚氨酯，其含有含離子液體的抗靜電添加劑。該發明通過含離子液體的添加劑來增強聚氨酯的抗靜電性能，使得聚氨酯具有較低表面電阻率，但是在該發明中抗靜電性聚氨酯的制備需要通過化學反應對材料進行改性，方法比較復雜。因此，在本領域，如何得到一種高透明度并具有抗靜電功能的TPU薄膜是亟需解決的問題。技術實現要素：針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種透明抗靜電TPU薄膜及其制備方法和應用。為達此目的，本發明采用以下技術方案：一方面，本發明提供一種透明抗靜電TPU薄膜，所述TPU薄膜主要由以下重量份的原料制備得到：在本發明的透明抗靜電TPU薄膜的原料中，所述TPU顆粒為聚酯型TPU顆粒和/或聚醚型TPU顆粒。在本發明的透明抗靜電TPU薄膜的原料中，所述TPU顆粒的用量為40-60重量份，例如40重量份、42重量份、44重量份、46重量份、48重量份、50重量份、53重量份、55重量份、58重量份或60重量份。在本發明的透明抗靜電TPU薄膜的原料中，所述環氧樹脂的用量為30-40重量份，例如30重量份、31重量份、32重量份、33重量份、34重量份、35重量份、36重量份、37重量份、38重量份、39重量份或40重量份。在本發明的透明抗靜電TPU薄膜的原料中，所述聚碳酸酯顆粒為聚亞乙基碳酸酯顆粒和/或聚三亞甲基碳酸酯顆粒。在本發明的透明抗靜電TPU薄膜的原料中，所述聚碳酸酯顆粒的用量為10-20重量份，例如10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份或20重量份。在本發明的透明抗靜電TPU薄膜的原料中，所述K膠的用量為5-10重量份，例如5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份或10重量份。在本發明的透明抗靜電TPU薄膜的原料中，所述碳納米管的用量為10-15重量份，例如10重量份、10.5重量份、11重量份、11.5重量份、12重量份、12.5重量份、13重量份、13.5重量份、14重量份、14.5重量份或15重量份。在本發明的透明抗靜電TPU薄膜的原料中，玻璃纖維的用量為5-10重量份，例如5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份或10重量份。在本發明的透明抗靜電TPU薄膜的原料中，所述抗氧劑的用量為2-5重量份，例如2重量份、2.3重量份、2.5重量份、2.8重量份、3重量份、3.2重量份、3.5重量份、3.8重量份、4重量份、4.3重量份、4.5重量份、4.8重量份或5重量份。另一方面，本發明提供了如第一方面所述的透明抗靜電TPU薄膜的制備方法，所述方法為將各原料成分預先干燥，混合均勻，擠出得到所述透明抗靜電TPU薄膜。在本發明所述透明抗靜電TPU薄膜的制備方法中，所述干燥溫度為60-70℃，例如60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃或70℃、干燥時間為2-4h，例如2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h、3.3h、3.5h、3.8h、3.9h或4h。在本發明所述透明抗靜電TPU薄膜的制備方法中，所述擠出利用流延機擠出。優選地，所述流延機的各段溫度設置如下：料筒溫度為120-125℃；濾網溫度為130-150℃；彎頭溫度為140-160℃；連接溫度為140-150℃；模頭溫度為170-180℃。作為本發明的優選技術方案，本發明所述透明抗靜電TPU薄膜的制備方法包括以下步驟：將各原料成分預先在60-70℃下干燥2-4h，混合均勻，經流延機擠出，流延機的各段溫度設置如下：料筒溫度為120-125℃；濾網溫度為130-150℃；彎頭溫度為140-160℃；連接溫度為140-150℃；模頭溫度為170-180℃，得到所述透明抗靜電TPU薄膜。相對于現有技術，本發明具有以下有益效果：本發明利用40-60重量份TPU顆粒、30-40重量份環氧樹脂、10-20重量份聚碳酸酯顆粒、5-10重量份K膠、10-15重量份碳納米管、5-10重量份玻璃纖維和2-5重量份抗氧劑制備得到TPU薄膜。TPU薄膜的各原料組分之間相互配合，協同作用，使得TPU薄膜的透明度為6-8mm，拉伸強度為72-77MPa，斷裂伸長率為365-390％，獲得了較高的透明度、較好的抗靜電性能以及良好的機械性能。具體實施方式下面通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。實施例1在本實施例中，TPU薄膜主要由以下重量份的原料制備得到：將各原料成分預先在60℃下干燥4h，混合均勻，經流延機擠出，流延機的各段溫度設置如下：料筒溫度為120℃；濾網溫度為130℃；彎頭溫度為150℃；連接溫度為140℃；模頭溫度為170℃，得到所述透明抗靜電TPU薄膜。實施例2在本實施例中，TPU薄膜主要由以下重量份的原料制備得到：將各原料成分預先在70℃下干燥2h，混合均勻，經流延機擠出，流延機的各段溫度設置如下：料筒溫度為125℃；濾網溫度為150℃；彎頭溫度為160℃；連接溫度為150℃；模頭溫度為180℃，得到所述透明抗靜電TPU薄膜。實施例3在本實施例中，TPU薄膜主要由以下重量份的原料制備得到：將各原料成分預先在65℃下干燥3h，混合均勻，經流延機擠出，流延機的各段溫度設置如下：料筒溫度為125℃；濾網溫度為140℃；彎頭溫度為140℃；連接溫度為140℃；模頭溫度為175℃，得到所述透明抗靜電TPU薄膜。實施例4在本實施例中，TPU薄膜主要由以下重量份的原料制備得到：將各原料成分預先在70℃下干燥3h，混合均勻，經流延機擠出，流延機的各段溫度設置如下：料筒溫度為125℃；濾網溫度為130℃；彎頭溫度為160℃；連接溫度為150℃；模頭溫度為180℃，得到所述透明抗靜電TPU薄膜。實施例5在本實施例中，TPU薄膜主要由以下重量份的原料制備得到：將各原料成分預先在60℃下干燥2h，混合均勻，經流延機擠出，流延機的各段溫度設置如下：料筒溫度為120℃；濾網溫度為140℃；彎頭溫度為150℃；連接溫度為150℃；模頭溫度為170℃，得到所述透明抗靜電TPU薄膜。對比例1該對比例與實施例1不同之處僅在于所用原料中不包含聚碳酸酯顆粒和K膠，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例1相同。對比例2該對比例與實施例1不同之處僅在于所用原料中不包含聚碳酸酯顆粒，K膠用量為23重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例1相同。對比例3該對比例與實施例1不同之處僅在于所用原料中不包含K膠，聚碳酸酯顆粒用量為23重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例1相同。對比例4該對比例與實施例1不同之處僅在于所用原料中不包含碳納米管和玻璃纖維，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例1相同。對比例5該對比例與實施例1不同之處僅在于所用原料中不包含碳納米管，玻璃纖維的用量為15重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例1相同。對比例6該對比例與實施例1不同之處僅在于所用原料中不包含玻璃纖維，碳納米管的用量為15重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例1相同。對比例7該對比例與實施例1不同之處僅在于所用原料中TPU顆粒的用量為35重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例1相同。對比例8該對比例與實施例2不同之處僅在于所用原料中TPU顆粒的用量為65重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例2相同。對比例9該對比例與實施例1不同之處僅在于所用原料中環氧樹脂的用量為28重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例1相同。對比例10該對比例與實施例2不同之處僅在于所用原料中環氧樹脂的用量為43重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例2相同。對比例11該對比例與實施例3不同之處僅在于所用原料中聚碳酸酯顆粒的用量為8重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例3相同。對比例12該對比例與實施例5不同之處僅在于所用原料中聚碳酸酯顆粒的用量為22重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例5相同。對比例13該對比例與實施例1不同之處僅在于所用原料中K膠的用量為4重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例1相同。對比例14該對比例與實施例5不同之處僅在于所用原料中K膠的用量為11重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例5相同。對比例15該對比例與實施例1不同之處僅在于所用原料中碳納米管用量為8重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例1相同。對比例16該對比例與實施例1不同之處僅在于所用原料中碳納米管用量為17重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例1相同。對比例17該對比例與實施例1不同之處僅在于所用原料中玻璃纖維用量為3重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例1相同。對比例18該對比例與實施例1不同之處僅在于所用原料中玻璃纖維用量為13重量份，其余原料與原料用量，以及制備方法和條件均與實施例1相同。表1透明度/mm拉伸強度/MPa斷裂伸長率/％表面電阻率(Ω)實施例18723803×106實施例26733555×106實施例37763756×106實施例46773904×106實施例57753651×106對比例13411263×107對比例23381311×107對比例34321522×107對比例45341543×109對比例56381451×108對比例65411743×108對比例73431691×106對比例83421688×106對比例94381597×106對比例103401626×106對比例114411634×106對比例123321605×106對比例134381655×106對比例144391676×106對比例156421707×108對比例167451733×108對比例176431744×108對比例186461713×108由表1可以看出，本發明制備的TPU薄膜的透明度為6-8mm，拉伸強度為72-77MPa，斷裂伸長率為365-390％，具有良好的透明度以及良好的機械性能。而當原料中不包含聚碳酸酯顆粒和K膠其中一者或兩者時(對比例1-3)，制備得到的TPU薄膜的透明度僅為3-4mm，機械性能也遠不如本發明實施例制備得到的TPU薄膜的機械性能。由實施例1與對比例1-3的對比可以得出，聚碳酸酯顆粒和K膠在提高產品的透明度方面具有協同作用。當原料中不包含碳納米管和玻璃纖維時(例如對比例4-6)，制備得到的TPU薄膜的表面電阻率顯著高于本發明制備的TPU薄膜的表面電阻率，并且可以看出，碳納米管和玻璃纖維在降低產品的表面電阻率，提高產品的抗靜電性能上具有協同作用。當本發明使用的原料的用量過多或過少時均會對材料的某些性能產生影響(例如對比例7-18)，因此，本發明中TPU薄膜的各原料組分之間相互配合，協同作用，使得TPU薄膜獲得了較高的透明度、較好的抗靜電性能以及良好的機械性能。申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的透明抗靜電TPU薄膜及其制備方法，但本發明并不局限于上述實施例，即不意味著本發明必須依賴上述實施例才能實施。所屬
技術領域：
的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。當前第1頁1 2 3