一種電致伸縮性tpu薄膜及其制備方法和應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于TPU薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，具體設及一種電致伸縮性TPU薄膜及其制備 方法和應用。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱塑性聚氨醋彈性體（TPU)是由線性多元醇（通常為聚醋或聚離多元醇）、有機二 異氯酸醋和小分子擴鏈劑構(gòu)成。TPU還具有優(yōu)良的耐撕裂、耐磨、耐低溫等性能，然而隨著功 能材料的發(fā)展，對于一些領(lǐng)域，如人造肌肉、電敏感材料W及傳感器等領(lǐng)域，期望利用具有 理想電致伸縮性的TPU來完成該領(lǐng)域的功能需求，例如利用TPU彈性體或TPU薄膜模擬人 體肌肉實現(xiàn)醫(yī)學應用，又如利用TPU彈性體或TPU薄膜的電致伸縮性能來完成電能向機械 能的轉(zhuǎn)換，從而可用于傳感器領(lǐng)域等。該需要TPU具有良好的電致伸縮性，然而目前TPU材 料的電致伸縮性能還不理想。
[0003] CN104262947A公開了一種耐高溫TPU薄膜及其制備方法，所述TPU薄膜按重量 份數(shù)包括W下成分；TPU顆粒50~68 ;抗氧劑0. 2~0.8;催化劑0. 05~0. 4。該發(fā)明得 到了一種耐高溫的TPU薄膜，但是該薄膜的電致伸縮性能比較弱。
[0004] CN101604727A公開了一種電致伸縮復合材料，其包括；一柔性高分子基底，分散 在所述柔性高分子基底中的多個碳納米管。其中，所述電致伸縮復合材料還進一步包括分 散在所述柔性高分子基底中的多個陶瓷顆粒。該發(fā)明雖然得到了一種電致伸縮復合材料， 但是該材料的電致伸縮性僅為1-8%，不能滿足應用的需要。
[0005] 因此，在本領(lǐng)域中，期望得到一種具有更好的電致伸縮性能，同時具有良好耐高 溫、耐水解W及良好機械性能的TPU薄膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種電致伸縮性TPU薄膜及其制備 方法和應用，本發(fā)明的TPU薄膜，具有良好的電致伸縮性，并且耐高溫、耐水解，具有良好的 機械性能。
[0007] 為達此目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0008] 本發(fā)明提供了一種電致伸縮性TPU薄膜，所述TPU薄膜主要由W下原料制備而 成：
[0009] TPU驟粒 80-90重量份 環(huán)氧樹脂 15-20重量化 聚碳化二亞胺 1-4重量份 碳納米管 5-15重量份 納米鐵酸領(lǐng) 6-10重量份 抗氧劑 0.5-8重量份。
[0010] 在本發(fā)明所述的電致伸縮性TPU薄膜中，所述TPU顆粒為聚醋型TPU顆粒和/或 聚離型TPU顆粒。
[0011] 在本發(fā)明所述的電致伸縮性TPU薄膜中，所述TPU顆粒的用量為80-90重量份，例 如80重量份、81重量份、82重量份、83重量份、84重量份、85重量份、86重量份、87重量份、 88重量份、89重量份或90重量份。
[0012] 在本發(fā)明所述的電致伸縮性TPU薄膜中，所述環(huán)氧樹脂為雙酪A型環(huán)氧樹脂、漠化 雙酪A型環(huán)氧樹脂或酪醒型環(huán)氧樹脂中的一種或至少兩種的混合物。
[001引在本發(fā)明所述的電致伸縮性TPU薄膜中，所述環(huán)氧樹脂的用量為15-20重量份，例 如15重量份、15. 5重量份、15. 8重量份、16重量份、16. 3重量份、16. 5重量份、16.8重量份、 17重量份、17. 3重量份、17. 5重量份、17. 8重量份或18重量份。
[0014] 在本發(fā)明所述的電致伸縮性TPU薄膜中，所述聚碳化二亞胺的用量為1-4重量份， 例如1重量份、1. 2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、2.8 重量份、3重量份、3. 5重量份、3.8重量份或4重量份。
[0015] 在本發(fā)明所述的電致伸縮性TPU薄膜中，所述碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳 納米管或多壁碳納米管中的任意一種或至少兩種的組合。
[0016] 在本發(fā)明所述的電致伸縮性TPU薄膜中，所述碳納米管的用量為5-15重量份，例 如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、10重量份、10. 5重量份、11重量份、11. 5重量份、12重量份、12. 5重 量份、13重量份、13. 5重量份、14重量份、14. 5重量份或15重量份。
[0017] 在本發(fā)明中，碳納米管的加入增強TPU薄膜的導電性。
[0018] 在本發(fā)明所述的電致伸縮性TPU薄膜中，所述納米鐵酸領(lǐng)的用量為6-10重量份， 例如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。
[0019] 在本發(fā)明中，納米鐵酸領(lǐng)的加入能夠提高TPU薄膜的電致伸縮性，使得該種薄膜 在電壓驅(qū)動下具有良好的伸縮性能。
[0020] 在本發(fā)明所述的電致伸縮性TPU薄膜中，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、 抗氧劑264、抗氧劑TPP或抗氧劑TNP。
[0021] 另一方面，本發(fā)明提供了如第一方面所述的電致伸縮性TPU薄膜的制備方法，所 述方法為將各原料成分預先干燥，混合均勻，擠出得到所述電致伸縮性TPU薄膜。
[0022] 在本發(fā)明所述電致伸縮性TPU薄膜的制備方法中，所述干燥溫度為50-60°C，例 如50^、52^、55^、57^、59^或60^，干燥時間為1-211，例如比、1.比、1.化、1.311、1.化、 1.化、1.6h、l.化、1.她、1.化或化。
[0023] 在本發(fā)明所述電致伸縮性TPU薄膜的制備方法中，所述擠出溫度為150-180。例 如150。[、155。[、160。[、165。[、170。[、175。[或180。[。
[0024] 在本發(fā)明所述電致伸縮性TPU薄膜的制備方法中，所述擠出利用流延機擠出。
[00巧]在本發(fā)明所述電致伸縮性TPU薄膜的制備方法中，所述流延機的各段溫度設置 如下；料筒溫度為 130-140°C，例如 130°C、132°C、134°C、135°C、137°C、139°C或 140°C; 濾網(wǎng)溫度為 140-1501：，例如1401：、1421：、1441：、1451：、1471：、1491：或1501：;彎頭溫 度為 150-160^，例如150^、152^、154^、155^、157^、159^或160^;連接溫度為 135-150 °C，例如 135 °C、138 °C、140 °C、142 °C、144 °C、145 °C、147 °C、149°C或 150°C;模頭 溫度為 150-165 °C，例如 150 °C、152 °C、154 °C、155 °C、157 °C、159 °C、160 °C、162 °C、164°C或 165 °C。
[0026] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述電致伸縮性TPU薄膜的制備方法包括W下步驟： 將各原料成分預先在50-60°C下干燥1-化，混合均勻，經(jīng)流延機擠出，流延機的各段溫度設 置如下：料筒溫度為130-140°C;濾網(wǎng)溫度為140-150°C;彎頭溫度為150-160°C;連接溫度 為135-150°C;模頭溫度為150-165°C，得到所述電致伸縮性TPU薄膜。
[0027]另一方面，本發(fā)明提供了如第一方面所述的電致伸縮性TPU薄膜在功能性薄膜領(lǐng) 域的應用。例如，本發(fā)明的TPU薄膜可用于人造肌肉、電敏感材料、傳感器等領(lǐng)域。
[002引相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0029] 本發(fā)明采用80-90重量份TPU顆粒、15-20重量份環(huán)氧樹脂、1-4重量份聚碳化二 亞胺、5-15重量份碳納米管、6-10重量份納米鐵酸領(lǐng)和0. 5-8重量份抗氧劑制備得到的電 致伸縮性TPU薄膜，通過各組分之間的配合，W及組分之間的協(xié)同作用，使得TPU薄膜具有 18-25%的電致伸縮性，優(yōu)良的耐高溫性和耐水解性，W及良好的機械性能。
【具體實施方式】
[0030] 下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該明 了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應視為對本發(fā)明的具體限制。
[00引]實施例1
[003引在本實施例中，由W下原料制備電致伸縮性TPU薄膜；
[0033] TPU顆粒 80重量份 環(huán)氧樹脂 20重量份 聚碳化二亞胺 3重量份 碳納米管 5重量份 納米鐵酸領(lǐng) 7重量份 抗氧劑 0.5重量份。
[0034] 制備方法如下；將各原料成分預先在50-60°C下干燥比，混合均勻，經(jīng)流延機擠 出，流延機的各段溫度設置如下；料筒溫度為130°C;濾網(wǎng)溫度為140°C;彎頭溫度為150°C; 連接溫度為150°C;模頭溫度為165°C，得到電致伸縮性TPU薄膜。
[00對實施例2
[0036] 在本實施例中，由W下原料制備電致伸縮性TPU薄膜；
[0037] TPU顆粒 90重量份 環(huán)氧樹脂 15重量份 聚碳化二亞胺 4重量份 碳納米管 7重量份 納米鐵酸頓 6重量份 抗氧劑 5重量份。
[0038] 制備方法如下；將各原料成分預先在50-60°C下干燥化，混合均勻，經(jīng)流延機擠 出，流延機的各段溫度設置如下；料筒溫度為135°C;濾網(wǎng)溫度為150°C;彎頭溫度為140°C; 連接溫度為150°C;模頭溫度為160°C，得到電致伸縮性TPU薄膜。
[00測實施例3
[0040] 在本實施例中，由W下原料制備電致伸縮性TPU薄膜；
[0041] TPU顆粒 85重量份 環(huán)氧樹脂 17重量份 聚碳化二亞胺 2重量份 碳納米管 15重量份 納米鐵酸頓 10重量份 抗氧劑 6重量份。
[0042] 制備方法如下；將各原料成分預先在50-60°C下干燥1.化，混合均勻，經(jīng)流延機擠 出，流延機的各段溫度設置如下；料筒溫度為140°C;濾網(wǎng)溫度為145°C;彎頭溫度為160°C; 連接溫度為135°C;模頭溫度為150°C，得到電致伸縮性TPU薄膜。
[004引 實施例4
[0044] 在本實施例中，由W下原料制備電致伸縮性TPU薄膜；
[0045] TPU顆粒 83重量份 環(huán)氧樹脂 18重量儉 聚碳化二亞胺