一种生物可降解PBAT与TPU复合薄膜的制备方法与流程

本发明属于鞋材、箱包及建筑材料，具体涉及一种生物可降解pbat与tpu复合薄膜的制备方法。

背景技术：

1、聚氨酯薄膜是一种由聚氨酯材料制成的薄膜状产品。聚氨酯是一种聚合物材料，由异氰酸酯(isocyanate)与多元醇(polyol)反应制得。聚氨酯具有良好的柔韧性、耐磨性、化学和机械性能，而此种聚氨酯薄膜降解效果不理想。

2、经检索，中国专利文件申请号为202011618100.2，公开了一种可生物降解复合薄膜的制备方法，包括s1、将聚乙烯、可降解助剂进行均速搅拌,得到复合料,聚乙烯的含量为98-99.5％,可降解助剂的含量为0.5-2％,s2、搅拌后的复合料加入到螺杆挤出机内进行挤出,s3、将挤出后的复合料通过吹塑机进行吹塑成型,吹塑成型的膜的宽度为1-2m,s4、将吹塑成型后的膜放入收卷机上进行收卷,s5、利用印刷机对收卷好的膜进行单面或双面印刷,s6、利用裁切机对印刷好后的膜进行裁切,s7、将裁切后的膜进行检测,合格的进行包装。该发明通过该工艺制作的薄膜易于生物降解,减少了塑料原料对环境的污染,更环保。

3、中国专利文件申请号为202310643340.5，公开了一种高导热改性聚氨酯复合薄膜及其制备方法，该方法包括以下步骤：tpu溶液：将改性石墨烯和纳米片加入聚氨酯颗粒中，之后使用真空烘箱脱泡；聚四氟乙烯板：将所制备的tpu溶液倒入聚四氟乙烯模具中，并用干燥玻璃棒平推；制膜：取出聚四氟乙烯模具，揭膜，得到聚氨酯导热复合膜。该发明所述的一种高导热改性聚氨酯复合薄膜及其制备方法，通过将改性石墨烯作为导热的“骨架”,纳米片在复合材料中起着“桥接”的作用，纳米片和盐酸多巴胺改性石墨烯的混合使用使导热填料分布更加紧实，使复合薄膜内部的热传导网络数量增加，建立更多的声子的传递途径，在复合薄膜内部形成更加致密的导热网络。

4、但是，上述两种聚氨酯薄膜虽能够进行一定的生物降解，但是由于其使用的不可降解材料偏多，使得该材料降解率不理想，因此我们需要提出一种生物可降解pbat与tpu复合薄膜的制备方法来提高聚氨酯薄膜的可降解性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种生物可降解pbat与tpu复合薄膜的制备方法，通过此方式制作的生物可降解pbat与tpu复合薄膜，表面可功能化，厚度可控，纹路可设计，同时具有良好的弹性、强度、粘接牢度以及高低温稳定性，与普通聚氨酯薄膜机械强度相当，具备良好的生物可降解性，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种生物可降解pbat与tpu复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、以pbat改性后的tpu母粒经流延挤出制得0.1mm-5mm的生物可降解pbat/tpu单层薄膜，热熔胶母粒经流延挤出制得的0.012mm-1mm的热熔胶薄膜，以热熔胶薄膜为下层，生物可降解pbat/tpu薄膜为上层，贴合形成tpu/热熔胶复合膜；

5、s2、按照聚氨酯树脂70-100份、dmf20-50份、mek20-50份、炭黑1-5份、耐水解剂0.3-1.5份配制均匀热塑性pu涂料，再以热塑性pu涂料为原料制备pu层，pu层总厚度为0.02-0.08mm；

6、s3、按照聚氨酯粘合树脂70-100份、耐水解剂0.1-2份配制均匀的热塑性聚氨酯涂料，以聚氨酯涂料为原料制备pu与聚氨酯结合层，pu与聚氨酯结合层总厚度为0.2-0.5mm；

7、s4、将tpu/热熔胶复合膜、pu层、pu与聚氨酯结合层和粘合层通过贴合轮进行贴合，并在桥式烤箱使用温度递增、递减的方式将贴合好的产品在温度40℃-160℃进行烘干形成pbat与tpu复合薄膜半成品；

8、s5、将pbat与tpu复合薄膜半成品从离型纸分离开来制得生物可降解pbat与tpu复合薄膜，其中生物可降解pbat与tpu复合薄膜总厚度为0.32mm-0.6mm。

9、优选的，步骤s1中，pbat改性后的tpu母粒是通过将生物可降解材料与热塑性聚氨酯相混合而制得的材料，其中生物可降解材料设置为聚丁二酸丁二醇酯、聚3-羟基烷酸酯、聚乳酸和聚ε-己内酯、聚羟基脂肪酸酯(phas)、纤维素降解菌、纤维素酶和聚乙二醇中的其中一种，通过将pbat与tpu进行改性结合，可以改善tpu的可降解性能；热塑性聚氨酯设置为聚酯型tpu、聚醚型tpu和聚己内酯型tpu中的其中一种。

10、优选的，所述生物可降解pbat/tpu单层薄膜在制备时，包括如下步骤：

11、a1、准备如下原料：pbat改性后的tpu母粒、增塑剂和稳定剂；

12、a2、将pbat改性后的tpu母粒放入挤出机的料斗中，根据所需薄膜厚度，调整挤出机的温度、压力和挤出速度；

13、a3、将熔化的pbat/tpu材料通过挤出机的模头，经过挤出嘴挤出成薄膜，通过调整挤出机的挤出速度和模头的开口大小，控制薄膜的厚度在0.1mm-5mm范围内；

14、a4、在挤出机出口处设置冷却装置，冷却薄膜使其快速固化；

15、a5、使用切割机将冷却固化的薄膜切割成所需的尺寸和形状，获得生物可降解pbat/tpu单层薄膜。

16、优选的，所述热熔胶母粒设置为乙烯醋酸乙烯、聚酯、聚丙烯和聚酰胺中的其中一种，热熔胶母粒在制备时需根据需要添加一定比例的增塑剂、稳定剂和颜料以调整热熔胶母粒的粘度、固化速度和颜色。

17、优选的，所述热熔胶薄膜在制备时包括如下步骤：

18、b1、将热熔胶母粒放入挤出机中的料斗中，根据所需薄膜的厚度调整挤出机的温度、压力和挤出速度；

19、b2、将熔化的热熔胶母粒通过挤出机的模头，经过挤出嘴挤出成薄膜，通过调整挤出机的挤出速度和模头的开口大小，控制薄膜的厚度在0.012mm-1mm范围内；

20、b3、在挤出机出口处设置冷却装置，冷却薄膜使其快速固化；

21、b4、使用切割机将冷却固化的薄膜切割成所需的尺寸和形状，获得热熔胶薄膜。

22、优选的，所述tpu/热熔胶复合膜在制备时，先将热熔薄膜和生物可降解pbat/tpu薄膜裁切成相同尺寸，再对热熔薄膜进行等离子表面处理，将处理过的热熔胶薄膜和生物可降解pbat/tpu薄膜叠放在一起，再将叠放好的薄膜通过热压辊热压复合，获得复合膜，最后将复合膜冷却，冷却完成后即获得tpu/热熔胶复合膜。

23、优选的，步骤s2中，所述pu层在制备时，将聚氨酯树脂80份、dmf35份、mek35份、炭黑3份、耐水解剂0.8份配制均匀热塑性pu涂料，将充分混合后的聚氨酯涂料使用桥式涂覆机的狭缝涂覆头均匀涂覆在残余结着力在30-70％的聚酯离型膜离型面，经过桥式烤箱使用温度递增、递减的方式将涂覆好的产品使用温度40℃-160℃进行烘干从而制得pu层。

24、优选的，步骤s3中，所述pu与聚氨酯结合层在制备时，按照聚氨酯粘合树脂80份、耐水解剂1.2份配制均匀的热塑性聚氨酯涂料，将充分混合后的热塑性pu与聚氨酯结合层涂料使用桥式涂覆机的狭缝涂覆头均匀涂覆在pu层表面，经过桥式烤箱使用温度递增、递减的方式将涂覆好的产品使用温度40℃-160℃烘烤至半干状态形成pu与聚氨酯结合层。

25、优选的，步骤s4中，所述pbat与tpu复合薄膜半成品在制备时，先将tpu/热熔胶复合膜、pu层、pu与聚氨酯结合层和粘合层的尺寸裁切成相同大小，再调整贴合轮的温度、压力和速度的参数，将粘合层放在工作台上，然后将pu层放在粘合层上，确保两者平整贴合，再将tpu/热熔胶复合膜放在pu层上，再将pu与聚氨酯结合层放在tpu/热熔胶复合膜上，将叠放好的材料送入贴合轮中，贴合轮会提供热压力和摩擦力，使材料之间粘合在一起。

26、本发明提出的一种生物可降解pbat与tpu复合薄膜的制备方法，与现有技术相比，具有以下优点：

27、本发明先以0.1mm-5mm的生物可降解pbat/tpu单层薄膜和0.012mm-1mm的热熔胶薄膜制备tpu/热熔胶复合膜，再以聚氨酯树脂、dmf、mek、炭黑和耐水解剂为原料制备pu层，以聚氨酯粘合树脂、耐水解剂和pu层为原料制备pu与聚氨酯结合层，再将tpu/热熔胶复合膜、pu层、pu与聚氨酯结合层和粘合层通过贴合轮进行贴合制备pbat与tpu复合薄膜半成品，最后将pbat与tpu复合薄膜半成品从离型纸分离开来制得生物可降解pbat与tpu复合薄膜，通过此方式制作的生物可降解pbat与tpu复合薄膜，表面可功能化，厚度可控，纹路可设计，且工艺操作简单，可进行大规模生产等的优点，同时具有良好的弹性、强度、粘接牢度以及高低温稳定性，与普通聚氨酯薄膜机械强度相当，具备良好的生物可降解性，一定程度上降低了对环境的污染。