[发明专利]一种降解时间可控的TPU薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子合成材料领域，具体涉及一种降解时间可控的TPU薄膜及其制备方法。

背景技术

TPU(Thermoplastic polyyrethane，热塑性聚氨脂)是一种新型的有机高分子合成材料，英文商品名：Flexible polyurethane，是由二异氰酸酯、大分子多元醇和扩链剂共同反应生成的高分子材料，在分子组城市以重复氨基甲酸酯基团为特征，同时含有酯键、醚键等其他基团；从分子结构上看，它由刚性链段和柔性链段交替构成，这种特殊的分子结构使TPU具有其他热塑性弹性材料不可比拟的优良性能，例如高耐磨性、耐冲击性、耐油性及耐化学品性等。

在农业生产中，大多使用地膜进行土壤水分的保持，提高水分利用率，改善农作物的生长环境，达到提高作物产量的目的。但传统的农业地膜不可降解，不仅降低农业效益，还污染环境，造成土壤的不可逆劣化。CN 103571175 A公开了一种可降解TPU地膜，由TPU颗粒40-80份、抗氧化剂0.05-2份、紫外线吸收剂、0.05-3份、碳酸钙0.5-50份、硅藻土0.5-20份、硬脂酸钙0-2份、硬脂酸0-1.8份和黑色色母0-0.5份组成；CN 103571176 A公开了一种可完全降解的含淀粉TPU地膜，以质量份计，组成为：TPU颗粒20-90份、淀粉10-80份、抗氧化剂0.05-2份、紫外线吸收剂0.05-3份、改性纳米助剂0-5份、环保增塑剂0-20份、硬脂酸钙0-3份、硬脂酸0-2份和黑色色母0-0.5份。以上两种TPU地膜虽然可以完全降解，但并不能达到降解时间可控的目的，一些作物需要在一年或几个月内将地膜完全降解，否则会影响生长，以上两种TPU膜并不能实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降解时间可控的TPU薄膜及其制备方法。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种可控降解时间的TPU薄膜，包括TPU薄膜层和包覆在所述TPU薄膜层外部的抗菌剂层；所述TPU薄膜层的原料包括接枝PLA的TPU；所述TPU薄膜层的异氰酸酯指数＜1；所述抗菌剂层的原料包括季膦盐和/或季铵盐。

季膦盐和/或季铵盐具有抗菌活性，其解离时能产生较大密度的正电荷，使带负电的细菌吸附在表面，通过细胞壁的扩散，与细胞质膜结合使其破裂，细菌内容物释放，细菌死亡。

在TPU薄膜中，异氰酸酯指数指-NCO/-OH值，该指数＜1时，TPU为纯线性，压缩或伸长的永久形变大，适用于做覆盖类的薄膜，不易损坏和破裂。由于TPU中的-NCO可以与羟基发生可逆反应，而每分子季膦盐和/或季铵盐具有4个羟甲基，可以与-NCO反应，因此一方面使季膦盐和/或季铵盐牢固贴合在所述TPU薄膜层的周围；另一方面由于羟基过量(季膦盐和/或季铵盐和聚酯TPU中都含有羟基)，还可以保持异氰酸酯指数始终＜1，保证TPU的良好伸缩性。本发明通过设定不同半衰期的季膦盐和/或季铵盐，可以控制其失效的时间，当季膦盐和/或季铵盐失效后，所述TPU薄膜层才会暴露在土壤中，并开始降解。

优选地，所述TPU薄膜层的厚度为0.1-0.5mm，例如可以是0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm或0.5mm。选择此厚度范围既能保证TPU膜有一定的厚度，起到保护和覆盖的作用，又能在可控时间内降解；如果薄膜太薄则很容易破裂，如果太厚则不容易在短时间内降解。

优选地，所述抗菌剂层的厚度为0.01-0.03mm，例如可以是0.01mm、0.011mm、0.012mm、0.013mm、0.014mm、0.015mm、0.016mm、0.017mm、0.018mm、0.019mm、0.02mm、0.021mm、0.022mm、0.023mm、0.024mm、0.025mm、0.026mm、0.027mm、0.028mm、0.029mm或0.03mm。选择此厚度范围可以使此层在预期的时间内降解，又能在一定时间内保护TPU薄膜层，起到降解时间可控的作用。

优选地，所述接枝PLA的TPU按摩尔比主要由以下原料制备而成：