[發明專利]一種降解時間可控的TPU薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201510431380.9
• 申請日: 2015-07-22
• 公開（公告）號: CN105104036B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 何建雄;王一良
• 申請（專利權）人: 蘇州市雄林新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟,侯桂麗

技術領域

本發明涉及高分子合成材料領域，具體涉及一種降解時間可控的TPU薄膜及其制備方法。

背景技術

TPU(Thermoplastic polyyrethane，熱塑性聚氨脂)是一種新型的有機高分子合成材料，英文商品名：Flexible polyurethane，是由二異氰酸酯、大分子多元醇和擴鏈劑共同反應生成的高分子材料，在分子組城市以重復氨基甲酸酯基團為特征，同時含有酯鍵、醚鍵等其他基團；從分子結構上看，它由剛性鏈段和柔性鏈段交替構成，這種特殊的分子結構使TPU具有其他熱塑性彈性材料不可比擬的優良性能，例如高耐磨性、耐沖擊性、耐油性及耐化學品性等。

在農業生產中，大多使用地膜進行土壤水分的保持，提高水分利用率，改善農作物的生長環境，達到提高作物產量的目的。但傳統的農業地膜不可降解，不僅降低農業效益，還污染環境，造成土壤的不可逆劣化。CN 103571175 A公開了一種可降解TPU地膜，由TPU顆粒40-80份、抗氧化劑0.05-2份、紫外線吸收劑、0.05-3份、碳酸鈣0.5-50份、硅藻土0.5-20份、硬脂酸鈣0-2份、硬脂酸0-1.8份和黑色色母0-0.5份組成；CN 103571176 A公開了一種可完全降解的含淀粉TPU地膜，以質量份計，組成為：TPU顆粒20-90份、淀粉10-80份、抗氧化劑0.05-2份、紫外線吸收劑0.05-3份、改性納米助劑0-5份、環保增塑劑0-20份、硬脂酸鈣0-3份、硬脂酸0-2份和黑色色母0-0.5份。以上兩種TPU地膜雖然可以完全降解，但并不能達到降解時間可控的目的，一些作物需要在一年或幾個月內將地膜完全降解，否則會影響生長，以上兩種TPU膜并不能實現。

發明內容

本發明的目的在于提供一種降解時間可控的TPU薄膜及其制備方法。

為達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

第一方面，本發明提供一種可控降解時間的TPU薄膜，包括TPU薄膜層和包覆在所述TPU薄膜層外部的抗菌劑層；所述TPU薄膜層的原料包括接枝PLA的TPU；所述TPU薄膜層的異氰酸酯指數＜1；所述抗菌劑層的原料包括季膦鹽和/或季銨鹽。

季膦鹽和/或季銨鹽具有抗菌活性，其解離時能產生較大密度的正電荷，使帶負電的細菌吸附在表面，通過細胞壁的擴散，與細胞質膜結合使其破裂，細菌內容物釋放，細菌死亡。

在TPU薄膜中，異氰酸酯指數指-NCO/-OH值，該指數＜1時，TPU為純線性，壓縮或伸長的永久形變大，適用于做覆蓋類的薄膜，不易損壞和破裂。由于TPU中的-NCO可以與羥基發生可逆反應，而每分子季膦鹽和/或季銨鹽具有4個羥甲基，可以與-NCO反應，因此一方面使季膦鹽和/或季銨鹽牢固貼合在所述TPU薄膜層的周圍；另一方面由于羥基過量(季膦鹽和/或季銨鹽和聚酯TPU中都含有羥基)，還可以保持異氰酸酯指數始終＜1，保證TPU的良好伸縮性。本發明通過設定不同半衰期的季膦鹽和/或季銨鹽，可以控制其失效的時間，當季膦鹽和/或季銨鹽失效后，所述TPU薄膜層才會暴露在土壤中，并開始降解。

優選地，所述TPU薄膜層的厚度為0.1-0.5mm，例如可以是0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm或0.5mm。選擇此厚度范圍既能保證TPU膜有一定的厚度，起到保護和覆蓋的作用，又能在可控時間內降解；如果薄膜太薄則很容易破裂，如果太厚則不容易在短時間內降解。

優選地，所述抗菌劑層的厚度為0.01-0.03mm，例如可以是0.01mm、0.011mm、0.012mm、0.013mm、0.014mm、0.015mm、0.016mm、0.017mm、0.018mm、0.019mm、0.02mm、0.021mm、0.022mm、0.023mm、0.024mm、0.025mm、0.026mm、0.027mm、0.028mm、0.029mm或0.03mm。選擇此厚度范圍可以使此層在預期的時間內降解，又能在一定時間內保護TPU薄膜層，起到降解時間可控的作用。

優選地，所述接枝PLA的TPU按摩爾比主要由以下原料制備而成：