一种耐磨TPU高低温膜及其制备方法和应用与流程

本发明涉及tpu材料，具体涉及一种耐磨tpu高低温膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、热塑性聚氨酯弹性体(tpu)是由硬段和软段材料组成的共聚物，其具有较高的拉伸性能和耐磨性能、以及具有优异的弹性。经常会用于制作一些耐磨防滑的垫子，比如说鞋面等。

2、现有鞋面用材料主要有天然橡胶、eva和tpu等。天然橡胶非常柔软，弹性极佳，能适合于何种运动，但耐磨性差。eva柔软，弹性好，耐化学腐蚀，但其比重较大，穿着感觉较笨重，且耐磨和防滑性能均不佳。tpu具有良好的柔韧性、耐腐蚀性、耐冲击性、耐磨性能，但tpu成本较高，且在寒冷的冬天，其容易变硬，防滑性明显下降；此外，tpu由于分子链中含有大量氨基甲酸酯基团，具有一定的吸湿性，在吸收部分水后，会导致tpu薄膜表面摩擦系数降低，防护性能降低，因此需要开发一种既耐磨又防滑的tpu薄膜，以保证tpu薄膜在一些接触到水的环境下的防滑功能。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种耐磨tpu高低温膜，该tpu高低温膜具有优异耐磨性、止滑性、抗冲击性能强和拉伸性能强的特点，可以作为鞋面骨架、鞋面，对运动员的脚部起到了保护效果，使用方便。

2、本发明的目的在于提供一种耐磨tpu高低温膜的制备方法，该方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，适用于大规模生产。

3、本发明的目的在于提供一种耐磨tpu高低温膜的应用，该tpu高低温膜广泛用于足球鞋面，以增加运动员的控球能力，起到止滑耐磨的作用。

4、本发明的目的通过下述技术方案实现：一种耐磨tpu高低温膜，包括依次设置的离型纸层、tpu基材层和热熔胶膜层，所述离型纸层的表面印制有荔枝花纹或小牛皮花纹，所述tpu基材层是由耐磨tpu复合材料涂覆而成，所述热熔胶膜层采用tpu热熔胶涂覆而成；所述耐磨tpu复合材料包括如下重量分的原料：含氟tpu颗粒60-80份、eva10-20份、聚环氧丙烷醚多元醇4-8份、三乙基乙烯基硅烷1-5份、消泡剂1-3份、改性剂5-10份、流平剂3-6份、扩链剂1-5份、填充剂10-15份、溶剂40-60份。

5、本发明中的tpu高低温膜具有优异耐磨性、止滑性、抗冲击性能强和拉伸性能强的特点，可以作为鞋面骨架、鞋面，对运动员的脚部起到了保护效果，使用方便。其中，采用的含氟tpu颗粒具有硬度范围宽、耐磨耐油、透明、弹性好等优点，通过在tpu薄膜中含氟tpu颗粒和eva，含氟tpu颗粒上的异腈酸酯基在一定温度下能与eva中的羧基反应，使得tpu分子链的无序度增大，从而降低tpu的玻璃化温度，进而提高tpu薄膜的耐低温性能，聚环氧丙烷醚多元醇作为聚合多元醇同时结合n,n-二甲基甲酰胺，使得制备得到的tpu薄膜同时兼具良好的耐磨性能以及良好的抗黄变性能和透明度；另外本发明中所采用的绝大部分原料是可回收的、环保，且具有生产回收成本低的优点。

6、优选的，所述填充剂是由玻璃纤维、聚丙烯腈纤维、层叠状功能化石墨烯sf-gnrs、改性纳米al2o3中的至少一种与凹凸棒土、白炭黑、碳酸钙晶须中的至少一种按照质量比为0.8-1.2:1组成。

7、本发明填充剂中的以及玻璃纤维和、聚丙烯腈纤维的协同作用，再配合叠状功能化石墨烯sf-gnrs、改性纳米al2o3，得到了一种不仅具有较高拉伸、撕裂强度，且耐磨tpu复合材料；另外层叠状功能化石墨烯sf-gnrs，在含氟tpu颗粒复合过程中，含氟tpu颗粒发泡膨胀而直接形成表面具有凸起状结构的防水增摩凸粒，并在防水增摩凸粒表面形成与tpu高低温膜片熔接的tpu/sf-gnrs复合材料，一方面由于石墨烯具有独特的二维片层结构，具有极高的径厚比、表现出柔软的形态，其在外力作用下易于产生形变，石墨烯之间的大面积解簇和相对滑移变形能够产生能量耗散，从而降低外力对tpu的冲击副作用，韧性强，可赋予很好的冲击强度，另一方面表现出优异的防水阻隔性能，而且层叠状功能化石墨烯sf-gnrs在加热过程中有利于导热和均匀发泡，防水增摩凸粒外观规整、立体感强，且具有很强的力学性能；通过将改性纳米al2o3粒子均匀地分散到tpu材料中，作为填充剂，增强了tpu分子间的作用力，从而提高了材料的耐磨性，耐磨性能可提高31％，解决了材料在使用过程中磨损快的问题；凹凸棒土、白炭黑与碳酸钙晶须体系，使制备得到的tpu薄膜在淋水、泡水1h后的摩擦系数降低的幅度得到改善，其在遇水后的防滑性能提升，通过上述各原料的协同使制得tpu高低温膜的性能得到经一步提升。

8、优选的，所述改性纳米al2o3通过如下步骤制得：

9、a1、取由纳米al2o3分散于乙醇溶液中，常温超声处理20-40min，得到悬浊液，备用；

10、a2、取硅烷偶联剂kh570加入乙醇溶液中常温超声处理20-40min，再将悬浊液加入并水浴加热至40-60℃搅拌20-40min，过滤、洗涤，干燥得到改性纳米al2o3。

11、本发明中改性纳米al2o3通过上述方法制得，而利用上述方法制得的改性纳米al2o3通具有很好的分散作用，可很好的分散在tpu材料中，辅助提升该材料的综合性能。

12、优选的，所述改性剂包括复合纳米粉体30-40份和硅烷偶联剂5-10份；所述复合纳米粉体为纳米碳化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅中的至少二种。

13、本发明中通过引入上述改性剂可大大提高了耐磨tpu复合材料整体的硬度、耐磨性、弹性和韧性等性能，使得其能够有效的作为鞋面的制备材料，促进了tpu在足球斜面料制备方面的广泛使用。

14、优选的，所述消泡剂为有机硅消泡剂和/或聚醚消泡剂；所述流平剂为机硅烷类流平剂。

15、优选的，所述扩链剂为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、新戊二醇、1,6-己二醇中的至少一种。

16、优选的，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙烯基硅油中的至少一种。

17、优选的，所述耐磨tpu复合材料通过如下方法制得：

18、s1、按照重量份，将流平剂与溶剂混合搅拌均匀，得到混合物a，备用；

19、s2、按照重量份，将含氟tpu颗粒、eva、聚环氧丙烷醚多元醇、三乙基乙烯基硅烷和改性剂混合搅拌均匀，得到混合物b，备用；

20、s3、将混合物b加入混合物a中，同时再将扩链剂、填充剂和消泡剂加入，以600～800rpm的转速搅拌至均匀，得到耐磨tpu复合材料。

21、本发明还提供了一种耐磨tpu高低温膜的制备方法，包括如下步骤：

22、取自带纹路的离型纸，将耐磨tpu复合材料均匀涂布在离型纸上并烘干，得到有花纹层的tpu基材层，接着将tpu热熔胶涂布在tpu基材层的另一表面形成热熔胶膜层，最终得到耐磨tpu高低温膜。

23、本发明还提供了一种耐磨tpu高低温膜的应用，所述耐磨tpu高低温膜可贴合于足球鞋鞋面，使用时将耐磨tpu高低温膜的热熔胶膜层一侧热贴合在足球鞋鞋面即可。

24、本发明的有益效果在于：本发明的tpu高低温膜具有优异耐磨性、止滑性、抗冲击性能强和拉伸性能强的特点，可以作为鞋面骨架、鞋面，对运动员的脚部起到了保护效果，使用方便；而制备耐磨tpu高低温膜的方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，适用于大规模生产。

25、本发明一种耐磨tpu高低温膜的应用，所述tpu高低温膜广泛用于足球鞋面，以增加运动员的控球能力，起到止滑耐磨的作用。