技术摘要：
本发明提供一种聚氨酯疏水薄膜、制备方法及其用途。所述聚氨酯疏水薄膜包含以下重量份的原料：脂肪族TPU颗粒，88‑98重量份；疏水性交联剂1‑10份；助剂0.5‑2份。所述聚氨酯疏水薄膜的拉伸强度为20‑45Mpa，撕裂强度为60‑110N/mm，硬度为80‑98shore A，与水的接触角 全部
背景技术：
汽车在实际使用过程中，环境中的沙尘、酸雨、污染物等会对汽车漆产生冲击、腐 蚀等损害作用，由此导致汽车漆的破损、开裂和溶解。传统的防护措施是在车漆表面打蜡、 抛光，这种方式需要汽车定期前往保养机构进行维护，不仅给车主带来麻烦，还会增加车主 的经济负担。因此，为了减少汽车前往保养机构维护的次数，大部分车主在购买新车之后会 延伸使用隐形车衣膜。目前市场上的主流隐形车衣膜是由多层功能材料复合成型的，该复 合材料由上到下包括保护层、自清洁层、自修复层、TPU基材层，粘接层和离型层。然而，这种 常规的基于TPU的车衣膜除了在生产过程中工艺比较繁琐之外，其各层的材质及性能差异 性较大，尤其在使用过程中非常容易造成各个层的界面应力松驰和缺陷的产生；此外，在隐 身车衣膜产品设计和测试过程中，需要满足耐温、耐黄变和耐紫外线等行业标准，同时还要 考虑抗拉伸、抗撕裂、防污、自清洁等性能要求。 例如，申请号为201810635307.7的发明专利公开了具有自修复功能的防紫外线隐 形车衣膜，包括TPU基材层，还包括从下到上依次设置在TPU基材层上表面的自修复层、保护 硅胶层、PET层以及从上到下依次设置在TPU基材层下表面的压敏胶层、离型层：及其隐形车 衣膜的制备方法，通过在TPU基材层上表面涂布特殊的自修复层，使得TPU层具有优异的防 涂鸦、防污和自修复功能，分别在自修复层和压敏胶层中添加紫外线吸收剂，实现对防紫线 的大量的吸收，避免了紫外线对汽车车漆的损害。该发明的缺点是：生产工艺比较繁琐，各 层的材质及性能差异性较大，容易造成界面应力松弛，耐候性较差。 因此，提供一种制备工艺简单可控、力学性能优异、耐黄变、耐高温、耐紫外线的车 衣膜成为本领域亟需解决的问题。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供一种聚氨酯疏水薄膜，能够克服现有的隐形车衣 膜生产工艺复杂的缺陷，而且具有优良的防污自清洁能力、力学性能和耐候性。 本发明的技术方案如下： 一种聚氨酯疏水薄膜，包含以下重量份的原料： 脂肪族TPU颗粒，88-98重量份； 疏水性交联剂1-10份； 助剂0.5-2份。 其中，所述聚氨酯疏水薄膜的拉伸强度20-45Mpa，撕裂强度为60-110N/mm，硬度为 80-98shore A，与水的接触角θ为110-130°。 进一步地，所述脂肪族TPU颗粒的硬度为55-95Shore A。 3 CN 111574822 A 说 明 书 2/7 页 进一步地，所述聚氨酯疏水薄膜的厚度为100～200μm。 进一步地，所述疏水性交联剂为异氰酸酯与聚醚二元醇通过聚合反应得到的聚氨 酯预聚体，所述聚氨酯预聚体的-NCO含量为2-30重量％，基于所述聚氨酯预聚体的总重量 计；所述聚醚二元醇为具有羟基封端的有机硅聚醚二元醇，平均分子量1000-2500，羟值为 50-110mgKOH/g。 进一步地，在所述疏水性交联剂中，所述异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯 (H12MDI)。 进一步地，通过脂肪族TPU中的氨基甲酸酯键-CONH-与由所述疏水性交联剂中的 端部-NCO基团发生分子内交联反应，将原有的线性热塑性TPU分子通过化学键结合成热固 性TPU大分子，相应力学性能得到了明显的提升。所述热固性大分子可由以下结构示意图表 示： 进一步地，所述助剂为抗氧化剂和/或紫外线吸收剂。 进一步地，所述抗氧化剂为复合抗氧化剂B215和复合抗氧化剂B225的至少一种， 其作用是提供所述脂肪族TPU颗粒和所述疏水性交联剂的混配物在高温环境下的交联反应 中长效的热稳定性和力学性能，同时还进一步保证所述聚氨酯疏水薄膜在制备和使用过程 中的耐环境黄变性能。具体地，所述抗氧化剂的重量份为0.5-1份。 进一步地，所述紫外线吸收剂为复合型的高效液态紫外线吸收剂，能够吸收240- 355nm波段的紫外光，选自UV571和UV1140的至少一种。所述紫外线吸收剂易添加、易分散， 其强吸收波段为300-330nm，可有效保证所述聚氨酯疏水薄膜在使用过程中的长期耐候性。 具体地，所述紫外线吸收剂的重量份为0.5-1份。 本发明还提供一种前述聚氨酯疏水薄膜的制备方法，包括以下步骤： (1)制备疏水性交联剂：按重量比称取各个原料，将聚醚二元醇在反应釜中加热至 100℃-110℃，减压除水2-3小时，然后向所述反应釜通入惰性气体、在常压下降温至50℃- 55℃后，加入异氰酸酯，控制预聚合温度为80℃-90℃，反应2-3小时，制得疏水性交联剂； (2)脂肪族TPU交联反应：将重量比为(88-98)：(1-10)：(0.5-2)的脂肪族TPU颗粒、 疏水性交联剂、助剂加入到螺杆挤出机中进行共混熔融、交联和挤出，得到熔融脂肪族TPU 物料； (3)聚氨酯疏水薄膜：将所述熔融脂肪族TPU物料进行流延成型和冷却定型，得到 所述聚氨酯疏水薄膜。 4 CN 111574822 A 说 明 书 3/7 页 进一步地，步骤(2)中，所述螺杆挤塑机的机身塑化温度从加料端到机头依次为 30-80℃、80-145℃、145-200℃、180-245℃、180-220℃和170-210℃，交联反应时间为1-3分 钟，螺杆转速为20-45rpm。 进一步地，步骤(3)中，将所述熔融脂肪族TPU物料通过流延模具流延到冷却辊表 面进行定型处理，其中，所述流延模具温度从左向右依次为180-220℃、175-215℃、170-210 ℃、175-210℃和180-220℃，所述冷却辊温度为18-20℃，牵引速率为80-90m/min。 进一步地，所述制备方法还包括在步骤(3)中，对流延成型后的脂肪族TPU物料通 过压光机实施压光工序； 进一步地，所述制备方法还包括在步骤(3)后，对所述聚氨酯疏水薄膜实施切边工 序，得到100～200μm厚度，其中压力为120-180Kg/m2。 本发明还提供一种前述聚氨酯疏水薄膜用作隐形车衣膜的基材层的用途。 本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果： 1.本发明提供的一种聚氨酯疏水薄膜，是通过将一种疏水性交联剂作为特殊添加 剂与脂肪族TPU颗粒共混熔融时发生分子内交联反应，对传统脂肪族TPU进行化学改性，使 热塑性脂肪族TPU转化成性能更优异的热固性脂肪族TPU，再经过流延冷却等工序定型成 膜，令脂肪族TPU基材的密度提升、分子之间的间隙变小，从而在力学性能和耐候性等方面 较传统脂肪族TPU基材有了明显的提高。 2.与未改性的线性脂肪族TPU基材相比，本发明改性后的具有交联结构的脂肪族 TPU基材在力学性能上得到显著提高，例如拉伸强度为20-45Mpa，撕裂强度为60-110N/mm。 3.本发明的疏水交联剂为-NCO基团封端、主链中含有聚硅氧烷链段的聚氨酯预聚 体，该聚氨酯预聚体为异氰酸酯与有机硅聚醚多元醇经过预聚合反应得到。聚硅氧烷本身 具有优良的疏水性和耐候性等特点，利用分子内交联方法将具有疏水作用的聚硅氧烷链段 引入到脂肪族TPU的侧链中，在抵御划痕的同时，增强了防污、防腐蚀特性。在性能测试数据 方面的直观表现为与水接触角θ较改性前有了明显增加的趋势，θ高达110°以上，因此在材 料膜表面可形成永久的低表面张力，有效改善了脂肪族TPU基材的耐水性、柔韧性和耐候性 等性能。 4.在本发明的聚氨酯疏水薄膜中，疏水性交联剂的比例设定为1-8重量份。如果添 加量过低，则最终脂肪族TPU基材层的疏水效果不明显；如果添加量过高，则对脂肪族TPU基 材层的力学性能，拉伸强度、撕裂强度均有不良影响。 5.本发明采用的基础原料为硬度范围为80-95Shore A的商品脂肪族TPU颗粒，即 永不黄变脂肪族TPU颗粒，其分子排列密度是芳香族TPU的数倍，涂层和胶层可与之紧密结 合，不易分层、翘边，能长期维持稳定的性能；此外脂肪族TPU材料因其本身的特殊分子结 构，可长期耐受太阳暴晒、不产生黄变，高低温环境中也能保持稳定结构，不易受外物侵蚀、 浸透。 6.针对目前市场上的隐形车衣膜制作工艺复杂、多层复合膜的材质差异较大易产 生界面应力松弛等缺陷，本发明提供的聚氨酯疏水薄膜通过对主流隐形车衣膜中传统TPU 基材层的化学改性，将之前的热塑性脂肪族TPU基材转化成热固型脂肪族TPU基材，保证使 用的长期有效性和可靠性，同时所述聚氨酯疏水薄膜还兼具自修复、自清洁的功能，可实现 隐形车衣膜的热修复涂层、纳米防污涂层和TPU基材层的功能一体化，简化了繁琐的生产工 5 CN 111574822 A 说 明 书 4/7 页 艺。
本发明提供一种聚氨酯疏水薄膜、制备方法及其用途。所述聚氨酯疏水薄膜包含以下重量份的原料：脂肪族TPU颗粒，88‑98重量份；疏水性交联剂1‑10份；助剂0.5‑2份。所述聚氨酯疏水薄膜的拉伸强度为20‑45Mpa，撕裂强度为60‑110N/mm，硬度为80‑98shore A，与水的接触角 全部
背景技术：
汽车在实际使用过程中，环境中的沙尘、酸雨、污染物等会对汽车漆产生冲击、腐 蚀等损害作用，由此导致汽车漆的破损、开裂和溶解。传统的防护措施是在车漆表面打蜡、 抛光，这种方式需要汽车定期前往保养机构进行维护，不仅给车主带来麻烦，还会增加车主 的经济负担。因此，为了减少汽车前往保养机构维护的次数，大部分车主在购买新车之后会 延伸使用隐形车衣膜。目前市场上的主流隐形车衣膜是由多层功能材料复合成型的，该复 合材料由上到下包括保护层、自清洁层、自修复层、TPU基材层，粘接层和离型层。然而，这种 常规的基于TPU的车衣膜除了在生产过程中工艺比较繁琐之外，其各层的材质及性能差异 性较大，尤其在使用过程中非常容易造成各个层的界面应力松驰和缺陷的产生；此外，在隐 身车衣膜产品设计和测试过程中，需要满足耐温、耐黄变和耐紫外线等行业标准，同时还要 考虑抗拉伸、抗撕裂、防污、自清洁等性能要求。 例如，申请号为201810635307.7的发明专利公开了具有自修复功能的防紫外线隐 形车衣膜，包括TPU基材层，还包括从下到上依次设置在TPU基材层上表面的自修复层、保护 硅胶层、PET层以及从上到下依次设置在TPU基材层下表面的压敏胶层、离型层：及其隐形车 衣膜的制备方法，通过在TPU基材层上表面涂布特殊的自修复层，使得TPU层具有优异的防 涂鸦、防污和自修复功能，分别在自修复层和压敏胶层中添加紫外线吸收剂，实现对防紫线 的大量的吸收，避免了紫外线对汽车车漆的损害。该发明的缺点是：生产工艺比较繁琐，各 层的材质及性能差异性较大，容易造成界面应力松弛，耐候性较差。 因此，提供一种制备工艺简单可控、力学性能优异、耐黄变、耐高温、耐紫外线的车 衣膜成为本领域亟需解决的问题。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供一种聚氨酯疏水薄膜，能够克服现有的隐形车衣 膜生产工艺复杂的缺陷，而且具有优良的防污自清洁能力、力学性能和耐候性。 本发明的技术方案如下： 一种聚氨酯疏水薄膜，包含以下重量份的原料： 脂肪族TPU颗粒，88-98重量份； 疏水性交联剂1-10份； 助剂0.5-2份。 其中，所述聚氨酯疏水薄膜的拉伸强度20-45Mpa，撕裂强度为60-110N/mm，硬度为 80-98shore A，与水的接触角θ为110-130°。 进一步地，所述脂肪族TPU颗粒的硬度为55-95Shore A。 3 CN 111574822 A 说 明 书 2/7 页 进一步地，所述聚氨酯疏水薄膜的厚度为100～200μm。 进一步地，所述疏水性交联剂为异氰酸酯与聚醚二元醇通过聚合反应得到的聚氨 酯预聚体，所述聚氨酯预聚体的-NCO含量为2-30重量％，基于所述聚氨酯预聚体的总重量 计；所述聚醚二元醇为具有羟基封端的有机硅聚醚二元醇，平均分子量1000-2500，羟值为 50-110mgKOH/g。 进一步地，在所述疏水性交联剂中，所述异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯 (H12MDI)。 进一步地，通过脂肪族TPU中的氨基甲酸酯键-CONH-与由所述疏水性交联剂中的 端部-NCO基团发生分子内交联反应，将原有的线性热塑性TPU分子通过化学键结合成热固 性TPU大分子，相应力学性能得到了明显的提升。所述热固性大分子可由以下结构示意图表 示： 进一步地，所述助剂为抗氧化剂和/或紫外线吸收剂。 进一步地，所述抗氧化剂为复合抗氧化剂B215和复合抗氧化剂B225的至少一种， 其作用是提供所述脂肪族TPU颗粒和所述疏水性交联剂的混配物在高温环境下的交联反应 中长效的热稳定性和力学性能，同时还进一步保证所述聚氨酯疏水薄膜在制备和使用过程 中的耐环境黄变性能。具体地，所述抗氧化剂的重量份为0.5-1份。 进一步地，所述紫外线吸收剂为复合型的高效液态紫外线吸收剂，能够吸收240- 355nm波段的紫外光，选自UV571和UV1140的至少一种。所述紫外线吸收剂易添加、易分散， 其强吸收波段为300-330nm，可有效保证所述聚氨酯疏水薄膜在使用过程中的长期耐候性。 具体地，所述紫外线吸收剂的重量份为0.5-1份。 本发明还提供一种前述聚氨酯疏水薄膜的制备方法，包括以下步骤： (1)制备疏水性交联剂：按重量比称取各个原料，将聚醚二元醇在反应釜中加热至 100℃-110℃，减压除水2-3小时，然后向所述反应釜通入惰性气体、在常压下降温至50℃- 55℃后，加入异氰酸酯，控制预聚合温度为80℃-90℃，反应2-3小时，制得疏水性交联剂； (2)脂肪族TPU交联反应：将重量比为(88-98)：(1-10)：(0.5-2)的脂肪族TPU颗粒、 疏水性交联剂、助剂加入到螺杆挤出机中进行共混熔融、交联和挤出，得到熔融脂肪族TPU 物料； (3)聚氨酯疏水薄膜：将所述熔融脂肪族TPU物料进行流延成型和冷却定型，得到 所述聚氨酯疏水薄膜。 4 CN 111574822 A 说 明 书 3/7 页 进一步地，步骤(2)中，所述螺杆挤塑机的机身塑化温度从加料端到机头依次为 30-80℃、80-145℃、145-200℃、180-245℃、180-220℃和170-210℃，交联反应时间为1-3分 钟，螺杆转速为20-45rpm。 进一步地，步骤(3)中，将所述熔融脂肪族TPU物料通过流延模具流延到冷却辊表 面进行定型处理，其中，所述流延模具温度从左向右依次为180-220℃、175-215℃、170-210 ℃、175-210℃和180-220℃，所述冷却辊温度为18-20℃，牵引速率为80-90m/min。 进一步地，所述制备方法还包括在步骤(3)中，对流延成型后的脂肪族TPU物料通 过压光机实施压光工序； 进一步地，所述制备方法还包括在步骤(3)后，对所述聚氨酯疏水薄膜实施切边工 序，得到100～200μm厚度，其中压力为120-180Kg/m2。 本发明还提供一种前述聚氨酯疏水薄膜用作隐形车衣膜的基材层的用途。 本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果： 1.本发明提供的一种聚氨酯疏水薄膜，是通过将一种疏水性交联剂作为特殊添加 剂与脂肪族TPU颗粒共混熔融时发生分子内交联反应，对传统脂肪族TPU进行化学改性，使 热塑性脂肪族TPU转化成性能更优异的热固性脂肪族TPU，再经过流延冷却等工序定型成 膜，令脂肪族TPU基材的密度提升、分子之间的间隙变小，从而在力学性能和耐候性等方面 较传统脂肪族TPU基材有了明显的提高。 2.与未改性的线性脂肪族TPU基材相比，本发明改性后的具有交联结构的脂肪族 TPU基材在力学性能上得到显著提高，例如拉伸强度为20-45Mpa，撕裂强度为60-110N/mm。 3.本发明的疏水交联剂为-NCO基团封端、主链中含有聚硅氧烷链段的聚氨酯预聚 体，该聚氨酯预聚体为异氰酸酯与有机硅聚醚多元醇经过预聚合反应得到。聚硅氧烷本身 具有优良的疏水性和耐候性等特点，利用分子内交联方法将具有疏水作用的聚硅氧烷链段 引入到脂肪族TPU的侧链中，在抵御划痕的同时，增强了防污、防腐蚀特性。在性能测试数据 方面的直观表现为与水接触角θ较改性前有了明显增加的趋势，θ高达110°以上，因此在材 料膜表面可形成永久的低表面张力，有效改善了脂肪族TPU基材的耐水性、柔韧性和耐候性 等性能。 4.在本发明的聚氨酯疏水薄膜中，疏水性交联剂的比例设定为1-8重量份。如果添 加量过低，则最终脂肪族TPU基材层的疏水效果不明显；如果添加量过高，则对脂肪族TPU基 材层的力学性能，拉伸强度、撕裂强度均有不良影响。 5.本发明采用的基础原料为硬度范围为80-95Shore A的商品脂肪族TPU颗粒，即 永不黄变脂肪族TPU颗粒，其分子排列密度是芳香族TPU的数倍，涂层和胶层可与之紧密结 合，不易分层、翘边，能长期维持稳定的性能；此外脂肪族TPU材料因其本身的特殊分子结 构，可长期耐受太阳暴晒、不产生黄变，高低温环境中也能保持稳定结构，不易受外物侵蚀、 浸透。 6.针对目前市场上的隐形车衣膜制作工艺复杂、多层复合膜的材质差异较大易产 生界面应力松弛等缺陷，本发明提供的聚氨酯疏水薄膜通过对主流隐形车衣膜中传统TPU 基材层的化学改性，将之前的热塑性脂肪族TPU基材转化成热固型脂肪族TPU基材，保证使 用的长期有效性和可靠性，同时所述聚氨酯疏水薄膜还兼具自修复、自清洁的功能，可实现 隐形车衣膜的热修复涂层、纳米防污涂层和TPU基材层的功能一体化，简化了繁琐的生产工 5 CN 111574822 A 说 明 书 4/7 页 艺。
