CN104530660B - 一种用于智能卡的pha基材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于智能卡的PHA基材及其制备方法，该基材包括以下质量百分比的成分：PHA树脂20-30？wt%，PETG树脂57-65wt%，氯醋树脂1.3-2.3wt%，硫酸钙晶须0.7-3.2wt%，PETG树脂加工助剂0.3-2.5wt%，增塑剂0.5-4？wt？%，润滑剂0.1-1wt？%，抗氧剂0.1-0.5wt？%，增容剂4-5.4wt%，紫外线吸收剂0.3-0.5？wt？%，抗静电剂0.3-0.5？wt？%，采用压延法制备该基材，本发明的基材有一定挺度，不易折弯，防止电子芯片损伤、焊点或天线断裂。
Description
技术领域
本发明属于热塑性聚酯技术领域，具体涉及一种用于智能卡的PHA基材及其制备方法。
背景技术
智能卡根据通讯接口方式，分成接触式IC卡(IntegratedCircuitCard集成电路卡，也称Smartcard智能卡)、非接触式RFID卡(RadioFrequencyIdentification射频识别卡)和双界面卡(同时具备IC卡和RFID卡通讯接口)，它们都是将微电子芯片嵌入基材，并完成卡片表面的印刷、面膜保护，最后层压合成的。因此智能卡是基材、印刷膜片和保护膜片依次层叠后压合制成。
智能卡成卡方式为整版印刷，即印刷膜片上的卡片数与inlay的芯片排版数相等，印刷完再层压、冲切成卡。整版印刷对印刷质量要求很高，IC芯片价格占智能卡总成本60％以上，而卡基材料占总成本不足5％，如果卡基材料因质量问题造成智能卡作废，损失较大，所以智能卡高成品率尤为重要。
PETG，是一种非结晶型共聚酯，是由对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)三种单体用酯交换法缩聚的产物，在其生产过程中，由于一定数量的乙二醇被CHDM所取代，可预防结晶化，进而改善加工制造和透明度。其制品高度透明，抗冲击性能优异，特别适宜成型厚壁透明制品，其加工成型性能极佳，能够按照设计者的意图进行任意形状的设计，可能采用传统的挤出、注塑、吹塑及吸塑等成型方法，可以广泛用于板材、片材、高性能收缩膜、瓶用及异型材等市场，同时其二次加工性能优良，可以进行常规机加工修饰。
PHA，聚羟基脂肪酸酯，现有技术的PHA薄膜一般用于一次性包装片、印刷片、装饰片，缺乏质量控制指标，还不能满足智能卡封装的特殊要求。
专利申请号为201110140959.1、发明名称为“PHA与PETG共混物薄膜及其制备方法”的中国专利申请公开了一种PHA与PETG共混物硬质片材的材料组织和压延成型方法，保证材料的加工性能，所制备的PHA、PETG共混物薄膜力学性能、耐热性能优异，环保性良好。但是该发明存在以下问题：1、硬片挺度小；2、层合后剥离强度小；3、伸缩率不均匀；4、进行开槽、冲卡等二次加工时，产生毛屑较多，不符合制卡要求；5、遮光性差。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种用于智能卡的PHA基材及其制备方法，伸缩率小不易发生卷曲，遮光性好。
本发明采用以下技术方案：
一种用于智能卡的PHA基材，包括以下质量百分比的成分：PHA树脂20-30wt％，PETG树脂57-65wt％，氯醋树脂1.3-2.3wt％，硫酸钙晶须0.7-3.2wt％，PETG树脂加工助剂0.3-2.5wt％，增塑剂0.5-4wt％，润滑剂0.1-1wt％，抗氧剂0.1-0.5wt％，增容剂4-5.4wt％，紫外线吸收剂0.3-0.5wt％，抗静电剂0.3-0.5wt％，各成分质量百分比之和为100wt％。
作为优选，所述的PHA树脂为天津国韵生物材料有限公司的P34HB，所述的PETG树脂为美国伊士曼公司的GS2。
作为优选，所述的PETG树脂加工助剂为美国伊士曼公司的ADD2。
作为优选，所述硫酸钙晶须为上海峰竺贸易有限公司的NP-S02型硫酸钙晶须。
作为优选，所述的增塑剂为己二酸酯或癸二酸酯。
作为优选，所述润滑剂为硬脂酸酰胺或乙撑双油酸酰胺。
所述的抗氧剂是一种具有良好相容性的高效低色污的抗氧剂，优选抗氧剂2246或抗氧剂330。抗氧剂2246为2,2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，抗氧剂330是在叔丁醇钾的催化剂存在下，由2,6-二叔丁基苯酚与多聚甲醛经过加成反应生成3,5-二叔丁基-4-羟基苄醇，然后在硫酸催化剂的存在下与均苯三甲苯缩合后制成，经洗涤、结晶、干燥后制成成品。
所述的增容剂为带有高反应活性的环氧官能团的苯乙烯类反应型树脂，优选上海日之升新技术发展有限公司的SAG005。
所述的紫外线吸收剂为低挥发性紫外线吸收剂，优选2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
作为优选，所述的抗静电剂为聚氧乙基烷基胺。
上述用于智能卡的PHA基材的制备方法，包括下列步骤：
(1)称取原料混合均匀，其中，PHA树脂、PETG树脂粉碎至70-80目后干燥；
(2)加热熔融后高速搅拌，搅拌温度为85-102℃，高速搅拌分三阶段：第一阶段为800-900转/分钟，搅拌时间为5-8分钟，第二阶段为1600-1800转/分钟，搅拌时间为3-4分钟，第三阶段为800-900转/分钟，搅拌时间为3-5分钟；
(3)低速搅拌，搅拌温度为40-53℃，搅拌速度为60-80转/分钟，搅拌时间为15-20分钟；
(4)行星排气挤出机塑炼：温度控制在110-165℃，其中一级110-140℃、二级135-165℃；螺杆转速为25-45rpm；真空站抽气量为60m3/h，真空度为60mbar，负压为0.1bar；
(5)五辊压延出片：辊速5-25m/分钟，速比为1.05-1.2，压延辊温度分别为：1号辊110-140℃、2号辊110-140℃、3号辊120-160℃、4号辊130-165℃、5号辊120-160℃；
(6)引离拉伸：引离辊温度为：第一组120-130℃，第二组115-125℃，第三组105-115℃，第四组90-100℃，第五组70-80℃；
(7)冷却：冷却温度为：第一组60-70℃，第二组50-60℃，第三组40-50℃；循环水冷却；
(8)牵引、卷取；
(9)照相检测，自动分拣或标识；
(10)切割：方正度倾斜偏差≤1.2mm/m。
其中，原料粉碎采用中国专利申请号为“2013201822894”的“一种高效磨粉系统”，提高单位产量，并能减少磨粉焦料的产生。熔融塑化采用行星式排气挤出机，加装中国专利申请号为“2009202843552”的“一种可降低大气污染挥发物及气体的真空分离装置”，减少助剂挥发物对片材表观质量影响，并保证现场操作环境。在三号辊上加装中国专利申请号为“2010201132857”的“割气泡机”，采用脱气泡工艺，减少气泡痕产生。以“照相检测及其分拣系统”代替人工分拣，可以有效提高不合格品检出率和分拣效率。
作为优选，基材的厚度为330μm±5μm。
采用本发明的技术方案，可使用于智能卡的PHA基材成品率提高，外观及物理性能均有所提高，具体如下：
外观：表面平整光洁、色泽均匀；无皱褶、凹坑、气泡、孔洞；无纹路、黄线、波状条纹；四周无毛边现象。每张智能卡基材的黑点杂质超过一个且直径不大于0.3mm。
性能：透光率≥90％，负荷1Kg的维卡软化温度为74℃-77℃，加热收缩率≤25％，剥离强度：大于4.5N/cm或断裂，表面张力≥36mN/m，表面粗糙度：1.0μm≤Ra≤1.6μm，色差ΔЕ≤1。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明在现有技术的基础上，加设高效磨粉、挤出机真空站、割气泡机、照相检测入自动分拣装置等生产控制方法，能有效降低产品的废品率，提高产出率。采用电子照相检测替代人工检测，标准客观，减少人为误差，提高产品合格率，下游制卡企业智能卡封装成品率高。
2、本发明的基材有一定挺度、指标大于71mN，层合后指标大于77mN，使基材不易折弯，防止电子芯片损伤、焊点或天线断裂。
3、基材的收缩率小，各层之间匹配性好，加热层合后，避免了伸长率不同引进应力差，造成卡体翘曲。
4、基材需开槽埋设IC芯片和天线，开槽时受到裁剪、冲切、铣槽等加工而产生外力，本发明的基材机械性能优越，加工变形小，开槽时切面端口平滑、整齐，无残留毛屑或毛茬，提高了电子芯片和天线的封装质量。
5、基材的耐老化性好，使用寿命在3年以上。
附图说明
图1是本发明制造工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细介绍。
以下实施例中采用的压延成型机为意大利RODOLFO公司F型五辊压延成型机(轴交叉法)，三号压延辊加装了割气泡装置，挤出机采用德国贝斯托夫行星式排气挤出机，加热方式为电加热。
实施例中所用PHA树脂为天津国韵生物材料有限公司提供，PETG树脂为美国伊士曼公司GS-2型，PETG树脂加工助剂为美国伊士曼公司ADD2型。片材的尺寸通过压延辊辊间距控制，为了便于性能比较，以下实施例中控制片材厚度为0.33mm。
实施例1
一种用于智能卡的PHA基材，包括以下质量百分比的成分：PHA树脂20wt％，PETG树脂65wt％，氯醋树脂1.3wt％，硫酸钙晶须3.2wt％，PETG树脂加工助剂0.3wt％，增塑剂4wt％，润滑剂1wt％，抗氧剂0.1wt％，增容剂4wt％，紫外线吸收剂0.3wt％，抗静电剂0.3wt％。
所述硫酸钙晶须为上海峰竺贸易有限公司的NP-S02型硫酸钙晶须。
所述的增塑剂为己二酸酯。
所述润滑剂为硬脂酸酰胺。
所述的抗氧剂是抗氧剂2246。
所述的增容剂为上海日之升新技术发展有限公司的SAG005。
所述的紫外线吸收剂为2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑。
所述的抗静电剂为聚氧乙基烷基胺。
上述用于智能卡的PHA基材的制备方法，包括下列步骤：
(1)称取原料混合均匀，其中，PHA树脂、PETG树脂粉碎至70-80目后干燥；
(2)加热熔融后高速搅拌，搅拌温度为85-102℃，高速搅拌分三阶段：第一阶段为800-900转/分钟，搅拌时间为5-8分钟，第二阶段为1600-1800转/分钟，搅拌时间为3-4分钟，第三阶段为800-900转/分钟，搅拌时间为3-5分钟；
(3)低速搅拌，搅拌温度为40-53℃，搅拌速度为60-80转/分钟，搅拌时间为15-20分钟；
(4)行星排气挤出机塑炼：温度控制在110-165℃，其中一级110-140℃、二级135-165℃；螺杆转速为25-45rpm；真空站抽气量为60m3/h，真空度为60mbar，负压为0.1bar。
(5)五辊压延出片：辊速5-25m/分钟，速比为1.05-1.2，压延辊温度分别为：1号辊110-140℃、2号辊110-140℃、3号辊120-160℃、4号辊130-165℃、5号辊120-160℃；
(6)引离拉伸：引离辊温度为：第一组120-130℃，第二组115-125℃，第三组105-115℃，第四组90-100℃，第五组70-80℃；
(7)冷却：冷却温度为：第一组60-70℃，第二组50-60℃，第三组40-50℃；循环水冷却；
(8)牵引、卷取；
(9)照相检测，自动分拣或标识；
(10)切割：方正度倾斜偏差≤1.2mm/m。
实施例2
一种用于智能卡的PHA基材，包括以下质量百分比的成分：PHA树脂30wt％，PETG树脂57wt％，氯醋树脂2.3wt％，硫酸钙晶须0.7wt％，PETG树脂加工助剂2.5wt％，增塑剂0.5wt％，润滑剂0.1wt％，抗氧剂0.5wt％，增容剂5.4wt％，紫外线吸收剂0.5wt％，抗静电剂0.5wt％。
所述硫酸钙晶须为上海峰竺贸易有限公司的NP-S02型硫酸钙晶须。
所述的增塑剂为癸二酸酯。
所述润滑剂为乙撑双油酸酰胺。
所述的抗氧剂是抗氧剂330。
所述的增容剂为上海日之升新技术发展有限公司的SAG005。
所述的紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
所述的抗静电剂为聚氧乙基烷基胺。
上述用于智能卡的PHA基材的制备方法，包括下列步骤：
(1)称取原料混合均匀，其中，PHA树脂、PETG树脂粉碎至70-80目后干燥；
(2)加热熔融后高速搅拌，搅拌温度为85-102℃，高速搅拌分三阶段：第一阶段为800-900转/分钟，搅拌时间为5-8分钟，第二阶段为1600-1800转/分钟，搅拌时间为3-4分钟，第三阶段为800-900转/分钟，搅拌时间为3-5分钟；
(3)低速搅拌，搅拌温度为40-53℃，搅拌速度为60-80转/分钟，搅拌时间为15-20分钟；
(4)行星排气挤出机塑炼：温度控制在110-165℃，其中一级110-140℃、二级135-165℃；螺杆转速为25-45rpm；真空站抽气量为60m3/h，真空度为60mbar，负压为0.1bar。
(5)五辊压延出片：辊速5-25m/分钟，速比为1.05-1.2，压延辊温度分别为：1号辊110-140℃、2号辊110-140℃、3号辊120-160℃、4号辊130-165℃、5号辊120-160℃；
(6)引离拉伸：引离辊温度为：第一组120-130℃，第二组115-125℃，第三组105-115℃，第四组90-100℃，第五组70-80℃；
(7)冷却：冷却温度为：第一组60-70℃，第二组50-60℃，第三组40-50℃；循环水冷却；
(8)牵引、卷取；
(9)照相检测，自动分拣或标识；
(10)切割：方正度倾斜偏差≤1.2mm/m。
实施例3
一种用于智能卡的PHA基材，包括以下质量百分比的成分：PHA树脂25wt％，PETG树脂60wt％，氯醋树脂1.7wt％，硫酸钙晶须2.3wt％，PETG树脂加工助剂1.5wt％，增塑剂3.1wt％，润滑剂0.5wt％，抗氧剂0.3wt％，增容剂4.8wt％，紫外线吸收剂0.4wt％，抗静电剂0.4wt％。
所述硫酸钙晶须为上海峰竺贸易有限公司的NP-S02型硫酸钙晶须。
所述的增塑剂为己二酸酯。
所述润滑剂为乙撑双油酸酰胺。
所述的抗氧剂是抗氧剂2246。
所述的增容剂为上海日之升新技术发展有限公司的SAG005。
所述的紫外线吸收剂为2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑。
所述的抗静电剂为聚氧乙基烷基胺。
上述用于智能卡的PHA基材的制备方法，包括下列步骤：
(1)称取原料混合均匀，其中，PHA树脂、PETG树脂粉碎至70-80目后干燥；
(2)加热熔融后高速搅拌，搅拌温度为85-102℃，高速搅拌分三阶段：第一阶段为800-900转/分钟，搅拌时间为5-8分钟，第二阶段为1600-1800转/分钟，搅拌时间为3-4分钟，第三阶段为800-900转/分钟，搅拌时间为3-5分钟；
(3)低速搅拌，搅拌温度为40-53℃，搅拌速度为60-80转/分钟，搅拌时间为15-20分钟；
(4)行星排气挤出机塑炼：温度控制在110-165℃，其中一级110-140℃、二级135-165℃；螺杆转速为25-45rpm；真空站抽气量为60m3/h，真空度为60mbar，负压为0.1bar。
(5)五辊压延出片：辊速5-25m/分钟，速比为1.05-1.2，压延辊温度分别为：1号辊110-140℃、2号辊110-140℃、3号辊120-160℃、4号辊130-165℃、5号辊120-160℃；
(6)引离拉伸：引离辊温度为：第一组120-130℃，第二组115-125℃，第三组105-115℃，第四组90-100℃，第五组70-80℃；
(7)冷却：冷却温度为：第一组60-70℃，第二组50-60℃，第三组40-50℃；循环水冷却；
(8)牵引、卷取；
(9)照相检测，自动分拣或标识；
(10)切割：方正度倾斜偏差≤1.2mm/m。
对比例1
与实施例1相同，不同在于：不加氯醋树脂。
性能测试
对上述3个实施例和对比例1进行性能对比测试，结果见表1。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | |
| 挺度(mN) | 81 | 76 | 79 | 61 |
| 剥离强度(N/cm) | 34.2 | 33.5 | 33.2 | 3.5 |
| 遮光率(％) | 92.5 | 90.3 | 91.4 | 71.4 |
| 拉伸强度(MPa) | 44.51 | 45.83 | 45.14 | 33.21 |
| 断裂伸长率(％) | 336.2 | 380.3 | 369.1 | 435.6 |
| 维卡软化温度(℃) | 87.4 | 88.9 | 87.6 | 67.3 |
测试结果表明，本发明的PHA智能卡基材的拉伸强度为44.51MPa～45.83MPa，剥离强度为33.2N/cm～34.2N/cm，断裂伸长率336.2％～380.3％，维卡软化温度为87.4℃～88.9℃，而对比例1的拉伸强度为33.21MPa，剥离强度为3.5N/cm，断裂伸长率435.6％，维卡软化温度为67.3℃。因此，本发明的剥离强度明显大于对比例1，不易剥离开裂；拉伸强度大，断裂伸长率小，维卡软化温度高。氯醋树脂大大提高了基材的剥离强度和拉伸强度，提高耐热性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方案，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于智能卡的PHA基材，其特征在于，包括以下质量百分比的成分：PHA树脂20-30wt%，PETG树脂57-65wt%，氯醋树脂1.3-2.3wt%，硫酸钙晶须0.7-3.2wt%，PETG树脂加工助剂0.3-2.5wt%，增塑剂0.5-4wt%，润滑剂0.1-1wt%，抗氧剂0.1-0.5wt%，增容剂4-5.4wt%，紫外线吸收剂0.3-0.5wt%，抗静电剂0.3-0.5wt%，各成分质量百分比之和为100wt%；其制备方法，包括下列步骤：
（1）称取原料混合均匀，其中，PHA树脂、PETG树脂粉碎至70-80目后干燥；
（2）加热熔融后高速搅拌，搅拌温度为85-102℃，高速搅拌分三阶段：第一阶段为800-900转/分钟，搅拌时间为5-8分钟，第二阶段为1600-1800转/分钟，搅拌时间为3-4分钟，第三阶段为800-900转/分钟，搅拌时间为3-5分钟；
（3）低速搅拌，搅拌温度为40-53℃，搅拌速度为60-80转/分钟，搅拌时间为15-20分钟；
（4）行星排气挤出机塑炼：温度控制在110-165℃，其中一级110-140℃、二级135-165℃；螺杆转速为25-45rpm；真空站抽气量为60m3/h，真空度为60mbar，负压为0.1bar；
（5）五辊压延出片：辊速5-25m/分钟，速比为1.05-1.2，压延辊温度分别为：1号辊110-140℃、2号辊110-140℃、3号辊120-160℃、4号辊130-165℃、5号辊120-160℃；
（6）引离拉伸：引离辊温度为：第一组120-130℃，第二组115-125℃，第三组105-115℃，第四组90-100℃，第五组70-80℃；
（7）冷却：冷却温度为：第一组60-70℃，第二组50-60℃，第三组40-50℃；循环水冷却；
（8）牵引、卷取；
（9）照相检测，自动分拣或标识；
（10）切割：方正度倾斜偏差≤1.2mm/m。
2.根据权利要求1所述的用于智能卡的PHA基材，其特征在于，所述的增塑剂为己二酸酯或癸二酸酯。
3.根据权利要求1所述的用于智能卡的PHA基材，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸酰胺或乙撑双油酸酰胺。
4.根据权利要求1所述的用于智能卡的PHA基材，其特征在于，所述的抗氧剂是抗氧剂2246或抗氧剂330。
5.根据权利要求1所述的用于智能卡的PHA基材，其特征在于，所述的增容剂为带有高反应活性的环氧官能团的苯乙烯类反应型树脂。
6.根据权利要求1所述的用于智能卡的PHA基材，其特征在于，所述的紫外线吸收剂为2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
7.根据权利要求1所述的用于智能卡的PHA基材，其特征在于，所述的抗静电剂为聚氧乙基烷基胺。
8.根据权利要求1所述的用于智能卡的PHA基材，其特征在于，所述的PETG树脂加工助剂为美国伊士曼公司的ADD2型助剂。
9.根据权利要求1所述的用于智能卡的PHA基材，其特征在于，所述基材的厚度为330μm±5μm。
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2014
- 2014-12-26 CN CN201410828857.2A patent/CN104530660B/zh active Active
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| CN104530660A (zh) | 2015-04-22 |
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