本发明属于生物材料技术领域，涉及一种tpu薄膜及其制备方法，尤其涉及一种u型枕用超柔软tpu薄膜及其制备方法。
背景技术：
tpu(thermoplasticpolyyrethane,热塑性聚氨酯)是一种新型的有机高分子合成材料，其各项性能优异，可以代替橡胶、软性聚氯乙烯材料pvc。tpu具有优异的物理性能，例如耐磨性，回弹力都好过普通聚氨酯和pvc，耐老化性优于橡胶，可以说是替代pvc和pu的最理想的材料。
应用于枕头的面料要求柔软舒适，并且具有良好的韧性和耐磨性，并且为了更加舒适，希望具有高的防水透湿性，tpu材料虽然具有其固有的耐磨以及优良的弹性性能，但是其防水透湿性有待进一步改善。
因此，在本领域期望得到一种既具有良好柔软性和韧性，又具有高防水透湿性的tpu材料。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种tpu薄膜及其制备方法，特别是提供一种u型枕用超柔软tpu薄膜及其制备方法，该tpu薄膜具有高柔软性以及良好的透气透湿性能，舒适性好。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种tpu薄膜，所述tpu薄膜的原料包括如下成分：
本发明通过聚乙二醇和聚四氢呋喃二醇并配合其他组分，使得tpu薄膜具有高柔软性和良好的韧性，并且具有良好的透气透湿性能，聚乙二醇和聚四氢呋喃二醇二者协同作用，同时增强tpu薄膜的柔软性和透气透湿性能。
在本发明中，所述二异氰酸酯的用量可以为50重量份、51重量份、52重量份、53重量份、54重量份、55重量份、56重量份、57重量份、58重量份、59重量份或60重量份。
在本发明中，所述多元醇的用量可以为40重量份、41重量份、42重量份、43重量份、44重量份、45重量份、46重量份、47重量份、48重量份、49重量份或50重量份。
在本发明中所述聚乙二醇的用量可以为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。
在本发明中，所述聚四氢呋喃二醇的用量可以为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。
在本发明中，所述扩链剂的用量可以为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。
在本发明中，所述催化剂的用量可以为1.3重量份、1.5重量份、1.8重量份、2重量份、2.3重量份、2.5重量份或2.8重量份。
优选地，所述tpu薄膜的原料包括如下成分：
优选地，所述二异氰酸酯为环己烷二亚甲基二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯的混合物，所述多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物。
在本发明中选择两种特定的二异氰酸酯，这两种二异氰酸酯与四种特定的多元醇相互配合，在增强tpu薄膜的柔软性以及韧性和透气透湿性等方面具有协同作用。
优选地，所述环己烷二亚甲基二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯的质量比为1：(4-8)，例如1:4、1:4.5、1:5、1:5.5、1:6、1:6.5、1:7、1:7.5或1:8。该两种特定二异氰酸酯相互配合使用，可以更好地调节tpu薄膜的柔韧性。
优选地，所述聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量比为(2-4):1，例如2:1、2.3:1、2.5:1、2.8:1、3:1、3.3:1、3.5:1、3.8:1或4:1。这两种多元醇相互配合可以更好地调节tpu薄膜的柔韧性。
优选地，所述多元醇的数均分子量为500-6000，例如500、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500或6000，优选1500-3500。
优选地，所述扩链剂为乙二醇、乙二胺、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或1,5-戊二醇中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述催化剂为辛酸亚锡、二辛酸二丁锡或二月桂酸二丁锡中的任意一种或至少两种的组合。
另一方面，本发明提供了如上所述tpu薄膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将二异氰酸酯、多元醇、扩链剂和催化剂加入料罐中，在300-1000r/min转速搅拌下，于-0.3～-0.1kpa压力下在60-80℃真空脱水；
(2)利用真空泵将步骤(1)中的各原料抽注到双螺杆挤出机中，反应造粒，所述双螺杆挤出机的喂料段温度为110-120℃，混合段温度为140-160℃，挤出段温度为180-200℃，机头温度为160-170℃；
(3)将步骤(2)得到的产物通过单螺杆挤出机挤出流延成膜，得到所述tpu薄膜，所述的单螺杆挤出机的螺杆温度为170-210℃，模头温度为160-180℃。
优选地，步骤(1)所述真空脱水时的温度为60-80℃，例如60℃、63℃、65℃、68℃、70℃、72℃、75℃、78℃或80℃。
优选地，步骤(1)所述搅拌的速率为300-1000r/min，例如300r/min、400r/min、500r/min、600r/min、700r/min、800r/min、900r/min或1000r/min。
优选地，步骤(1)所述真空脱水时的压力为-0.3～-0.1kpa，例如-0.3kpa、-0.28kpa、-0.25kpa、-0.23kpa、-0.2kpa、-0.18kpa、-0.15kpa、-0.13kpa或-0.1kpa。
优选地，步骤(2)所述双螺杆挤出机的喂料段温度为110-120℃，例如112℃、115℃、118℃或120℃，混合段温度为140-160℃，例如142℃、145℃、148℃、150℃、153℃、155℃或158℃，挤出段温度为180-200℃，例如182℃、185℃、188℃、190℃、193℃、195℃或198℃，机头温度为160-170℃，例如163℃、165℃、168℃或170℃。
优选地，步骤(3)所述双螺杆挤出机的所述的单螺杆挤出机的螺杆温度为170-210℃，例如175℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃或210℃；模头温度为160-180℃，例如160℃、165℃、170℃、175℃或180℃。
作为优选技术方案，本发明所述的热塑性聚氨酯的制备方法具体包括以下步骤：
(1)将二异氰酸酯、多元醇、扩链剂和催化剂加入料罐中，在300-1000r/min转速搅拌下，于-0.3～-0.1kpa压力下在60-80℃真空脱水；
(2)利用真空泵将步骤(1)中的各原料抽注到双螺杆挤出机中，反应造粒，所述双螺杆挤出机的喂料段温度为110-120℃，混合段温度为140-160℃，挤出段温度为180-200℃，机头温度为160-170℃；
(3)将步骤(2)得到的产物通过单螺杆挤出机挤出流延成膜，得到所述tpu薄膜，所述的单螺杆挤出机的螺杆温度为170-210℃，模头温度为160-180℃。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明通过聚乙二醇和聚四氢呋喃二醇并配合其他组分，使得tpu薄膜具有高柔软性和良好的韧性，并且具有良好的透气透湿性能，聚乙二醇和聚四氢呋喃二醇二者协同作用，增强tpu薄膜的柔软性和透气透湿性能。本发明制备得到的tpu薄膜的拉伸强度达到39-44mpa，断裂伸长率达到500-600％，硬度为45a-60a，水汽透过率高达8000-10000g/m2·24h，本发明的tpu薄膜具有高柔软性和良好的韧性，并且具有良好的透气透湿性能，适合用作u型枕用材料。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中，由以下原料成分来制备tpu薄膜：
其中二异氰酸酯为环己烷二亚甲基二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯的混合物，环己烷二亚甲基二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯的质量比为1：5，所述多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物，聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量比为3:1，所述多元醇的数均分子量为1500，扩链剂为乙二醇，催化剂为辛酸亚锡。
制备方法如下：
(1)将二异氰酸酯、多元醇、扩链剂和催化剂加入储料罐中，在500r/min转速搅拌下，于-0.3kpa压力下在60℃真空脱水；
(2)利用真空泵将步骤(1)中的各原料抽注到双螺杆挤出机中，反应造粒，所述双螺杆挤出机的喂料段温度为110℃，混合段温度为140℃，挤出段温度为180℃，机头温度为160℃；
(3)将步骤(2)得到的产物通过单螺杆挤出机挤出流延成膜，得到所述tpu薄膜，所述的单螺杆挤出机的螺杆温度为185℃，模头温度为170℃。
实施例2
在本实施例中，由以下原料成分来制备tpu薄膜：
其中二异氰酸酯为环己烷二亚甲基二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯的混合物，环己烷二亚甲基二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯的质量比为1：6，所述多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物，聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量比为4:1，所述多元醇的数均分子量为2000，扩链剂为乙二醇，催化剂为辛酸亚锡。
制备方法如下：
(1)将二异氰酸酯、多元醇、扩链剂和催化剂加入储料罐中，在1000r/min转速搅拌下，于-0.1kpa压力下在60℃真空脱水；
(2)利用真空泵将步骤(1)中的各原料抽注到双螺杆挤出机中，反应造粒，所述双螺杆挤出机的喂料段温度为120℃，混合段温度为160℃，挤出段温度为200℃，机头温度为170℃；
(3)将步骤(2)得到的产物通过单螺杆挤出机挤出流延成膜，得到所述tpu薄膜，所述的单螺杆挤出机的螺杆温度为190℃，模头温度为175℃。
实施例3
在本实施例中，由以下原料成分来制备tpu薄膜：
其中二异氰酸酯为环己烷二亚甲基二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯的混合物，环己烷二亚甲基二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯的质量比为1：4，所述多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物，聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量比为2:1，所述多元醇的数均分子量为2500，扩链剂为1,3-丙二醇，催化剂为二月桂酸二丁锡。
制备方法如下：
(1)将二异氰酸酯、多元醇、扩链剂和催化剂加入储料罐中，在800r/min转速搅拌下，于-0.2kpa压力下在70℃真空脱水；
(2)利用真空泵将步骤(1)中的各原料抽注到双螺杆挤出机中，反应造粒，所述双螺杆挤出机的喂料段温度为120℃，混合段温度为140℃，挤出段温度为190℃，机头温度为165℃，挤出后得到所述tpu薄膜。
(3)将步骤(2)得到的产物通过单螺杆挤出机挤出流延成膜，得到所述tpu薄膜，所述的单螺杆挤出机的螺杆温度为190℃，模头温度为175℃。
实施例4
在本实施例中，由以下原料成分来制备tpu薄膜：
其中二异氰酸酯为环己烷二亚甲基二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯的混合物，环己烷二亚甲基二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯的质量比为1：8，所述多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物，聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量比为4：1，所述多元醇的数均分子量为3000，扩链剂为1,4-丁二醇，催化剂为二辛酸二丁锡。
制备方法如下：
(1)将二异氰酸酯、多元醇、扩链剂和催化剂加入容器中，在1000r/min转速搅拌下，于-0.1kpa压力下在60℃真空脱水；
(2)利用真空泵将步骤(1)中的各原料抽注到双螺杆挤出机中，反应造粒，所述双螺杆挤出机的喂料段温度为110℃，混合段温度为150℃，挤出段温度为200℃，机头温度为170℃，挤出后得到所述tpu薄膜。
(3)将步骤(2)得到的产物通过单螺杆挤出机挤出流延成膜，得到所述tpu薄膜，所述的单螺杆挤出机的螺杆温度为200℃，模头温度为180℃。
实施例5
在本实施例中，由以下原料成分来制备tpu薄膜：
其中二异氰酸酯为环己烷二亚甲基二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯的混合物，环己烷二亚甲基二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯的质量比为1：7，所述多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物，聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量比为3:1，所述多元醇的数均分子量为3500，扩链剂为1,5-戊二醇，催化剂为辛酸亚锡。
制备方法如下：
(1)将二异氰酸酯、多元醇、扩链剂和催化剂加入容器中，在500r/min转速搅拌下，于-0.3kpa压力下在75℃真空脱水；
(2)利用真空泵将步骤(1)中的各原料抽注到双螺杆挤出机中，反应造粒，所述双螺杆挤出机的喂料段温度为120℃，混合段温度为155℃，挤出段温度为190℃，机头温度为160℃，挤出后得到所述tpu薄膜。
(3)将步骤(2)得到的产物通过单螺杆挤出机挤出流延成膜，得到所述tpu薄膜，所述的单螺杆挤出机的螺杆温度为210℃，模头温度为180℃。
对比例1
该对比例与实施例1的不同之处仅在于，所述tpu薄膜的原料不包括聚乙二醇和聚四氢呋喃二醇，其余原料和原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例2
该对比例与实施例1的不同之处仅在于，所述tpu薄膜的原料不包括聚乙二醇，聚四氢呋喃二醇的用量为23重量份，其余原料和原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例3
该对比例与实施例1的不同之处仅在于，所述tpu薄膜的原料不包括聚四氢呋喃二醇，聚乙二醇的用量为23重量份，其余原料和原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例4
该对比例与实施例1的不同之处仅在于，所述tpu薄膜的原料中二异氰酸酯为单独的环己烷二亚甲基二异氰酸酯，其余原料和原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例5
该对比例与实施例1的不同之处仅在于，所述tpu薄膜的原料中二异氰酸酯为单独的1，6-己二异氰酸酯，其余原料和原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例6
该对比例与实施例1的不同之处仅在于，环己烷二亚甲基二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯的质量比为1:3，其余原料和原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例7
该对比例与实施例1的不同之处仅在于，环己烷二亚甲基二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯的质量比为1:9，其余原料和原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例8
该对比例与实施例1的不同之处仅在于，所述多元醇为单独的聚醚多元醇，其余原料和原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例9
该对比例与实施例1的不同之处仅在于，所述多元醇为单独的聚酯多元醇，其余原料和原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例10
该对比例与实施例1的不同之处仅在于，聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量比为1:1，其余原料和原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例11
该对比例与实施例1的不同之处仅在于，聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量比为5:1，其余原料和原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例12
该对比例与实施例1的不同之处仅在于，所述多元醇的数均分子量为400，其余原料和原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对比例13
该对比例与实施例1的不同之处仅在于，所述多元醇的数均分子量为7000，其余原料和原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。
对实施例1-5以及对比例1-13制备得到的tpu薄膜进行性能测试，其测试结果如表1所示。
表1
由表1可知本发明制备得到的tpu薄膜的拉伸强度达到39-44mpa，断裂伸长率达到500-600％，硬度为45a-60a，水汽透过率高达8000-10000g/m2·24h，该聚氨酯材料具有高柔软性以及良好的韧性，透气透湿性良好。
当所述tpu薄膜的原料不包括聚乙二醇和聚四氢呋喃二醇，或者不包括聚乙二醇或者聚四氢呋喃二醇时(对比例1-3)，制备得到的tpu薄膜的柔软性、韧性以及透气透湿性均会显著下降；当将本发明的二异氰酸酯换成单独的环己烷二亚甲基二异氰酸酯或1,6-己二异氰酸酯(对比例4-5)，或者当二者的质量比过大或过小(对比例6-7)时，由于软段和硬段比例调配不佳，会对tpu薄膜的拉伸强度和断裂伸长率以及水汽透过率产生一定影响；同样当多元醇为单独的聚醚多元醇或聚酯多元醇(对比例8-9)，或者当聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量比过小或过大时(对比例10-11)当多元醇的数均分子量小于500或大于6000时(对比例12-13)，也会或多或少地影响材料的柔韧性以及水汽透过率。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的u型枕用超柔软tpu薄膜及其制备方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。