[发明专利]一种耐老化TPU膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐老化TPU膜及其制备方法，在TPU中加入了伊利石插层的醌光还原组件制得耐老化TPU膜，大幅提高TPU膜耐老化性能。本发明采用醌的光还原反应，以对苯醌作为紫外吸收剂，吸收紫外线后生成半醌基，然后两个半醌基歧化生成一个对苯二酚和一个对苯醌。稀土镁硅铁合金与杯芳烃联合作为还原剂，氢供体，同时杯芳烃也是、离子载体、光稳定剂和相转移催化剂以及模拟酶，能够实现伊利石插层表面进行的氧化还原反应。由于稀土镁硅铁合金能够固定大量的氧，产生物性与陶瓷相似的氧化产物。因此，极大地提高了TPU膜的抗紫外和抗热氧化性能，减缓其力学性能的下降。

技术领域

本发明属于TPU膜领域，具体涉及一种耐老化TPU膜及其制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是最具有商业价值的高分子材料之一，被广泛应用于涂料、胶黏剂、薄膜、鞋底、汽车内饰、生物材料等工业品及日常生活用品中。高分子材料常受阳光、水、温度和机械应力等各种环境因素的影响，性能劣化，丧失价值。紫外光老化中，TPU的化学结构没有明显变化。仅是出现了随老化时间的延长，氢键含量增大，氢键化的氨酯基增多，和少量氨酯键断裂，生成烯胺，导致材料的外观变黄。TPU在热氧老化中，初期出现因热导致的后熟化现象，使TPU样品中残余的异氰酸酯和水解得的伯胺发生反应，生成脲基，然后，反应进一步进行，生成缩二脲基团，随后，因老化的进行而分解。因自然气候环境的复杂性，TPU的自然老化中既有紫外光老化机理，又有热氧老化机理。在自然老化的前期，主要是紫外光老化机理主导，1年以后才出现与热氧老化相似的变化。因此，阻止TPU的老化不能仅通过吸收紫外线或者抗氧化，单一途径对于TPU耐老化作用不显著。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是如何改善TPU膜的耐老化性能。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种耐老化TPU膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将预处理的稀土镁硅铁合金与伊利石粉混合研磨至细粉，然后加入到DMF中超声处理，再加入对苯醌和杯芳烃，微波处理后，得到耐老化稳定剂；

(2)将TPU加入DMF得到TPU溶液，然后加入步骤(1)得到的耐老化稳定剂，得到TPU纺丝液；

(3)将步骤(2)TPU纺丝液进行溶液电纺，制膜即得。

具体地，步骤(1)中，所述稀土镁硅铁合金的预处理方法为：将稀土镁硅铁合金先用25-30wt％硝酸酸洗后，水洗室温下真空干燥。

优选地，步骤(1)中，混合研磨得到的细粉平均粒径为20-50nm；超声处理的功率为400-440kW，时间为20-30min，优选为23min。

优选地，步骤(1)中，所述的杯芳烃为4-叔丁基杯[6]芳烃、4-叔丁基杯[4]芳烃、对叔丁基杯[5]芳烃中的任意一种，优选为4-叔丁基杯[4]芳烃。

优选地，步骤(1)中，预处理的稀土镁硅铁合金、伊利石粉、DMF、对苯醌和杯芳烃的用量比例为(0.2-0.3)g:1.0g:(100-180)ml:(0.3-0.5)g:(0.02-0.05)g，优选为0.27g:1.0g:135ml:0.38g:0.04g。

优选地，步骤(1)中，所述微波处理的温度为110-120℃，优选为113℃；时间为5-20min，优选为10min；功率为500-700W，优选为660W。

优选地，步骤(2)中，所述TPU溶液中TPU的浓度为40-100g/L，优选为80g/L。

优选地，步骤(2)中，TPU溶液与耐老化稳定剂的比例为100ml:(10-18)ml，优选为100ml:16ml。