CN107880255A - 一种光学膜级聚酯切片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学膜级聚酯切片的制造方法。本发明方法的具体步骤如下:将含有钛离子催化剂的乙二醇溶液、对苯二甲酸PTA与乙二醇EG混合制备浆料,在连续式聚酯装置上经低温酯化反应后,采用锑‑钛复合催化剂,添加光学增白剂和抗紫外线剂经过预缩聚及终缩聚反应后得到光学膜级聚酯切片。本发明得到的光学膜级聚酯切片透明度高、色泽稳定、性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及光学材料技术领域,具体的说,特别涉及一种光学膜级聚酯切片的制造方法。
背景技术
聚酯薄膜(PET)是指以聚对苯二甲酸乙二醇酯为原料,采用挤出法制成厚片,再经双向拉伸制成的薄膜材料。
光学聚酯薄膜因其具有良好的高透明性、优越的机械性能和耐化学性,被广泛应用于对光学性能要求较高的液晶显示器、触摸屏等的保护膜、反射膜。但当前市场上的聚酯切片在透明度、光泽度等性能方面存在不足,导致后续生产的聚酯光学薄膜易存在色泽发黄、偏灰等缺点,制约了聚酯薄膜在电子类产品等领域的应用。通常光学膜级切片的生产过程中会加入添加剂以改善后续聚酯薄膜的性能,但此举会影响薄膜的透明度等光学性能,限制了其进一步的应用。
中国专利CN102585181A公开了一种光学膜用聚酯切片及光学级聚酯薄膜。该发明将乙二醇、对苯二甲酸和间苯二甲酸在打浆釜中混合制成浆液;将乙二醇和醋酸锑或乙二醇锑投入催化剂配制釜,搅拌均匀制成催化剂液;将纳米级添加剂、微米级添加剂和乙二醇投入添加剂配制釜,搅拌均匀制成添加剂液;将浆液和催化剂液投入酯化釜,加热反应,得到酯化物;反应后将酯化物压入预缩聚釜,同时压入添加剂液,预缩聚反应过程中抽真空,将过量的乙二醇排出;将预缩聚的产物压入终缩聚釜得到熔体;将熔体冷却,切粒,出料,包装。该发明要求在制备过程中添加纳米级和微米级添加剂,且同时采用了乙二醇、对苯二甲酸和间苯二甲酸三种原料。
中国专利CN104086756A公开了一种光学透明膜级聚酯生产方法,该发明将PTA、EG和IPA搅拌,配制成均匀的浆料,并进行一酯化;然后进行二酯化,同时加入50~200ppm季戊四醇到二酯化中;然后二酯化产物进行预缩聚一反应,然后进一步进行预缩聚二反应,最终得到预熔体;预熔体再进行终缩聚,得到光学透明膜级聚酯。但该发明中要求在制备过程中添加季戊四醇,且同时采用了乙二醇、对苯二甲酸和间苯二甲酸三种原料。
中国专利CN102516509A公开了一种光学膜用聚酯切片及光学膜制备方法,该方法将乙二醇和对苯二甲酸二甲酯在打浆釜中混合制成浆液,将乙二醇和催化剂投入催化剂配制釜混合制成催化剂液;将纳米级添加剂和乙二醇投入添加剂配制釜混合制成添加剂液;将浆液、催化剂液投入酯化釜,加热进行酯交换反应,得到酯化物;将酯化物、添加剂液压入预缩聚釜,预缩聚反应过程中抽真空,将过量的乙二醇排出;将预缩聚的产物压入终聚釜提高熔体粘度,将熔体冷却、切粒得到光学膜用聚酯切片。该发明中要求在制备过程中添加纳米级添加剂,且以乙二醇和对苯二甲酸二甲酯为原料。
发明内容
为克服现有技术中光学膜级聚酯切片的生产过程中需要加入辅助添加剂,并继而影响薄膜的透明度等光学性能的问题,本发明的目的在于提供一种光学膜级聚酯切片的制造方法。本发明通过调控生产工艺,采用锑钛复合催化体系,添加光学增白剂和抗紫外线剂,实现对产品色泽、特性粘度、凝聚粒子等参数的控制,生产出透光性好,性能优异的光学膜级聚酯切片。本发明的制造方法能有效实现工业化大规模连续生产,同时得到的聚酯切片色泽稳定、性能优异,拉膜性好,后续生产的薄膜光学产品色泽更透明、质量更稳定。
本发明的技术方案具体介绍如下。
本发明提供一种光学膜级聚酯切片的制造方法,具体步骤如下:
(1)将PTA、EG和钛系催化剂的乙二醇溶液搅拌均匀,配制成浆料;
(2)将浆料注入酯化反应釜进行酯化反应,生成聚酯单体BHET,酯化率达到92%以上时终止;
(3)将锑系催化剂的乙二醇溶液、钛系催化剂的乙二醇溶液、光学增白剂和抗紫外线剂,与聚酯单体BHET混合后注入预缩聚反应釜,进行预缩聚反应,得到特性粘度为0.3~0.5dl/g的预聚物;
(4)将预聚物注入终缩聚反应釜进一步缩聚反应、切粒得到特性粘度为0.6~0.8dl/g的光学膜级聚脂切片。
作为本发明的进一步特征,步骤(1)中,PTA与EG摩尔比可以根据实际需要进行调整,优选的是PTA与EG摩尔比控制在1∶1.7~1∶2.4。
在本发明中,所用的钛系催化剂没有严格的限制,可以为市场上常见的钛系催化剂,包括但不限于钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、乙二醇钛等。
在本发明中,步骤(1)反应物料中钛系催化剂中钛离子添加量为0.00005-0.0002%,以聚酯理论重量计;钛系催化剂的乙二醇溶液的浓度为1~5wt%。
在本发明中,步骤(1)完成后,将混合后的浆料注入酯化釜,加热进行酯化反应,得到齐聚物;反应条件可以依据实际需要进行优化,优选的反应条件是温度为240~280℃、表压为0.05~0.10MPa,反应停留时间为3~4.5h。
在本发明中,步骤(2)中所述酯化釜为双温双式外循环反应釜,无专门搅拌设备,其利用物料的自循环实现物料的混合。
在本发明中,步骤(2)完成后,将齐聚物、钛系催化剂乙二醇溶液和锑系催化剂乙二醇、醋酸钴溶液一同注入预缩聚反应釜,得到预聚物;在此反应过程中抽真空,并将过量的乙二醇、水分等小分子排出;反应条件可以依据实际需要进行优化,优选的反应条件是绝压为800~2500Pa,差压为15~55kPa,温度为260~290℃,反应停留时间为0.4~1.2h。
在本发明中,所用的锑系催化剂没有严格的限制,可以为市场上常见的锑系催化剂,包括但不限于乙二醇锑、三氧化二锑、三醋酸锑等。
在本发明中,步骤(3)反应物料中,锑系催化剂中锑离子添加量为0.01-0.21%,以聚酯理论质量计。
在本发明中,步骤(3)反应物料中,钛系催化剂的钛离子添加量为0.00004~0.00012%,以聚酯理论质量计;钛系催化剂乙二醇溶液调制浓度为3~8wt%。
在本发明中,步骤(3)反应物料中,光学增白剂为三嗪基氨基二苯乙烯类增白剂或双苯并恶唑二苯乙烯类增白剂的一种或两种,其添加量为0.002-0.005%,以聚酯理论质量计。
在本发明中,步骤(3)中,抗紫外线剂选自2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酚(UV-234)或2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2基)-5-[(己基)氧基]-苯酚(UV-1577)中的一种或多种,其添加量为0.001-0.008%,以聚酯理论重量计。
在本发明中,步骤(1)、(3)中所用的各催化剂的添加量采用APC系统进行调控。
在本发明中,步骤(1)、(3)中所用的钛系催化剂为前添加和后添加相结合的方式。
在本发明中,步骤(3)中所述预缩聚反应釜为塔式预缩聚反应釜。
在本发明中,步骤(3)完成后,将预聚物送入终缩聚反应釜中进一步进行聚合反应,反应后将熔体冷却、切粒得到光学膜级聚酯切片;在此反应过程中也需抽真空,并将过量的乙二醇及水分等小分子排出;反应条件可以依据实际需要进行优化,优选的反应条件是绝压为10~800Pa,温度为270~300℃,反应停留时间为1.8~2.5h。
在本发明中,步骤(4)中所述终缩聚反应釜为卧式带鼠笼式搅拌终缩聚反应釜。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(1)在低温短流程平推流塔式三釜连续反应流程中,通过采用钛系和锑系复合型催化剂,大大降低了锑系催化剂的使用量,所得聚酯产品更加洁净,透明度更高;
(2)钛系催化剂为前添加和后添加相结合的方式,可根据原料PTA品质的状况灵敏地调节钛系催化剂前后添加量的配比,使得反应系统对不同品质原料PTA的适应性更强,产品品质更为稳定;
(3)运用APC系统通过调节各催化剂的配比来调控预缩聚反应釜的差压,减少了聚合工艺的波动程度,使得DEG含量更加稳定,产品品质更为稳定;
(4)光学增白剂的使用,进一步改善了聚酯产品的色泽,使其更加清澈透亮,后续薄膜产品的透明度等光学性能更佳。
(5)抗紫外线剂的使用,进一步改善聚酯产品的抗老化性能,后续薄膜的使用使命更长。
在以上有益效果的作用下,最终实现了对产品色泽、特性粘度、凝聚粒子等参数的控制,生产出符合市场需求的光学膜级聚酯切片。与现有技术相比,本发明的制造方法实现了工业化大规模连续式生产,得到的聚酯切片色泽稳定、性能优异、透明度高,后续生产的薄膜光学产品色泽更透明、质量更稳定,适用于高档光学薄膜的生产。
具体实施方式
结合具体实施例可以帮助更好地理解本发明的实质,相关领域技术人员依据实际需要在理解本发明实质的基础上所进行的调整或改进,如调整反应压力、反应温度、各物料及添加剂配比等条件依然属于本发明的保护范围。列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。
性能测试方法:特性粘度、熔点、端羧基含量、色相、DEG含量等性能,根据国标GB/T14190-2008纤维级聚酯切片(PET)试验方法进行测试。
以下实施例中的所述原材料,如未加特别说明,均为市售。
实施例1-6
一种光学膜级聚酯切片的制造方法,包括以下步骤:
(1)将PTA、EG和钛系催化剂乙二醇溶液搅拌均匀,配置成浆料,并将PTA与EG摩尔比控制在1∶(1.7~2.4),反应物料中钛系催化剂的钛原子含量为0.00005~0.0002%,钛系催化剂选择乙二醇钛或钛酸四丁酯;
(2)注入酯化反应釜的浆料,在温度为240~280℃、表压为0.05~0.10MPa,反应停留时间为3~4.5h的条件下进行酯化反应,生成聚酯单体(BHET),酯化率达到92%及以上时终止;
(3)配制乙二醇锑催化剂乙二醇、乙二醇钛催化剂乙二醇溶液、光学增白剂、抗紫外线剂,与BHET混合后注入预缩聚反应釜,在绝压为800~2500Pa,差压为15~55kPa,温度为260~290℃,反应停留时间为0.4~1.2h的反应条件下进行缩聚反应,得到预聚物;反应物料中锑系催化剂的锑原子含量为0.012~0.02%,钛系催化剂的钛离子添加量为0.00004~0.00012%,双苯并恶唑二苯乙烯类光学增白剂的添加量为0.002-0.005%,2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2基)-5-[(己基)氧基]-苯酚(UV-1577)抗紫外线剂的添加量为0.001-0.008%,以聚酯理论量计;
(4)将预聚物注入终缩聚反应釜,在绝压为10~800Pa,温度为270~300℃,反应停留时间为1.8~2.5h的反应条件下,进行进一步缩聚反应得到聚酯熔体,然后熔体输送到切粒机系统进行切粒,生产光学膜级切片。
通过该方法生产出来的光学膜级聚酯容易拉伸,具有良好的光学性能,透明度高,无发灰、发黄现象。
各实施例中所使用的催化剂、光学增白剂和抗紫外线剂的含量控制,反应条件以及聚酯产品的主要质量指标分别见下述的表1、表2和表3,所有添加剂的用量均依据聚酯理论产量进行计算。
表3实施例1-6的主要质量指标
Claims (11)
1.一种光学膜级聚酯切片的制造方法,其特征在于,具体步骤如下:
(1)将PTA、EG和钛系催化剂的乙二醇溶液搅拌均匀,配制成浆料;
(2)将浆料注入酯化反应釜进行酯化反应,生成聚酯单体BHET,酯化率达到92%以上时终止;
(3)将锑系催化剂的乙二醇溶液、钛系催化剂的乙二醇溶液、光学增白剂和抗紫外线剂,与聚酯单体BHET混合后注入预缩聚反应釜,进行预缩聚反应,得到特性粘度为0.3~0.5dl/g的预聚物;
(4)将预聚物注入终缩聚反应釜进一步缩聚反应、切粒得到特性粘度为0.6~0.8dl/g的光学膜级聚脂切片。
2.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于:步骤(1)所述的PTA与EG摩尔比为1∶1.7~1:2.4。
3.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于:步骤(1)、步骤(3)中所用的钛系催化剂为钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯或乙二醇钛中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于:步骤(1)中,钛系催化剂中钛离子添加量为0.00005-0.0002%,以聚酯理论重量计。
5.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,步骤(2)中,酯化反应的温度为240~280℃、表压为0.05~0.10MPa,酯化率为92~97%。
6.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,步骤(3)中,锑系催化剂为乙二醇锑、三氧化二锑或三醋酸锑中一种或多种,其锑离子添加量为0.01-0.21%,以聚酯理论重量计。
7.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,步骤(3)中,钛系催化剂中钛离子添加量为0.00004-0.00012%,以聚酯理论重量计。
8.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,步骤(3)中,光学增白剂为三嗪基氨基二苯乙烯类增白剂或双苯并恶唑二苯乙烯类增白剂的一种或两种,其添加量为0.002-0.005%,以聚酯理论重量计。
9.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,步骤(3)中,抗紫外线剂选自2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酚或者2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2基)-5-[(己基)氧基]-苯酚中的一种或两种,其添加量为0.001-0.008%,以聚酯理论重量计。
10.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,步骤(3)中,预缩聚反应温度为260~290℃,差压为15~55kPa,绝压为800~2500Pa。
11.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,步骤(4)中,缩聚反应温度为270~300℃,绝压为10~800Pa。
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