CN108329663A - 一种耐低温抗紫外聚酯薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐低温抗紫外聚酯薄膜及其制备方法，其特征在于其组成和含量（重量百分比）为：聚对苯二甲酸乙二酯占66‑78%、聚对苯二甲酸丁二酯占8‑10%、抗氧化剂占0.5‑2%、增韧剂占1.5‑5%、水溶性丙烯酸酯‑苯乙烯‑丙烯酸共聚物占12‑20%；所述水溶性丙烯酸酯‑苯乙烯‑丙烯酸共聚物由丙烯酸甲酯、丙烯酸‑2‑乙基己酯、苯乙烯、丙烯酸聚合而成。本发明通过调整配比，使添加在聚酯材料中的水性丙烯酸酯‑苯乙烯‑丙烯酸共聚物既具有较高的苯乙烯含量，又具有良好的柔韧性和耐低温性，使聚酯薄膜不仅具有良好的抗光性能，又可以在较低温度的环境中使用，提高了聚酯薄膜的应用范围。同时该共聚物价格较低廉，添加工艺简单，无毒环保，有利于节省成本和资源。

Description

一种耐低温抗紫外聚酯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚酯薄膜领域，尤其涉及一种耐低温抗紫外聚酯薄膜及其制备方法。
背景技术
聚酯薄膜（PET）以聚对苯二甲酸乙二酯为主要原料，是一种具有优良的电绝缘性能、耐弱酸性和耐油性，同时还有无毒、抗化学药品稳定性好，吸水率低、质量轻、易于加工等优点的材料。聚酯薄膜因具有诸多优点而被作为各类食品、药品、无毒无菌的包装材料；纺织品、精密仪器、电器元件的高档包装材料；录音带、录像带、电影胶片、计算机软盘、金属镀膜及感光胶片等的基材，也应用于电气绝缘材料、电容器膜、柔性印刷电路板及薄膜开关等电子领域和机械领域。聚酯薄膜抗紫外能力不足，容易泛黄。在聚酯薄膜中添加具有抗紫外线能力的苯乙烯单体是一种解决方法，不过该单体玻璃化温度较高，在一般普通环境下使用效果很好，但是在低温条件下聚酯薄膜容易变脆。因此提供一种具有抗紫外功能又可以在低温环境下使用的聚酯薄膜及其制备方法是本发明所要解决的问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种具有抗紫外功能又可以在低温环境下使用的聚酯薄膜及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：提供了一种耐低温抗紫外聚酯薄膜，其特征在于所述耐低温抗紫外聚酯薄膜组成和含量（重量百分比）为：聚对苯二甲酸乙二酯占66-78%、聚对苯二甲酸丁二酯占8-10%、抗氧化剂占0.5-2%、增韧剂占1.5-5%、水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物占12-20%；所述水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物由丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基己酯、苯乙烯、丙烯酸聚合而成。
作为一种优选方案，所述丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基己酯、苯乙烯、丙烯酸的配比（重量百分数）为：丙烯酸甲酯占10-15%、丙烯酸-2-乙基己酯占40-47%、苯乙烯占38-42%、丙烯酸占3-5%。
作为一种更优选方案，所述水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物的玻璃化温度为-13--3℃。
作为一种优选方案，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧化剂168的一种或几种。
作为一种优选方案，所述增韧剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物。
本发明还提供了上述耐低温抗紫外聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物的制备：
将反应单体按配比（重量百分数）为：丙烯酸甲酯占10-15%、丙烯酸-2-乙基己酯占40-47%、苯乙烯占38-42%、丙烯酸占3-5%混合均匀形成混合反应单体；称量乳化剂和引发剂，所述乳化剂加入量为混合反应单体加入量的4.5-6.8%（质量百分数），所述引发剂加入量为混合反应单体加入量的0.5-0.75%（质量百分数）；将混合反应单体加入预乳化釜，同时加入乳化剂，在30-40℃条件下乳化50-75min，制得预乳液；反应釜中通入水并升温，加入25%（质量百分数）过硫酸钠混合均匀；温度在83-88℃时滴加预乳液以及75%（质量百分数）引发剂并继续升温；3-5h滴加完成，在88-92℃时恒温反应0.5-2h；降温，干燥后得到成品；
（2）耐低温抗紫外聚酯薄膜的制备：
将聚酯树脂母粒，丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物，玻璃纤维，抗氧化剂以及增韧剂混合均匀成为聚酯混合物，加热干燥；干燥后通过熔融挤出设备挤出，冷却；冷却后经过纵向拉伸，横向拉伸以及定型得到聚酯薄膜。
作为一种优选方案，所述乳化剂为OP-10和K-12的组合，OP-10与K-12的质量比为1：1；引发剂为过硫酸钠。
作为一种更优选方案，所述25%（质量百分数）引发剂加入温度控制在40-50℃。
作为一种优选方案，所述聚酯混合物挤出后冷却速度控制在65-75℃/min，纵向拉伸温度控制在80-90℃，横向拉伸温度控制在115-125℃。
作为一种更优选方案，所述聚酯薄膜厚度控制在100-120μm。
本发明的有益技术效果在于：提供了一种具有抗紫外功能又可以在低温环境下使用的聚酯薄膜及其制备方法。通过平衡硬，软单体的配比，将玻璃化温度的控制在-13--3℃，使添加在聚酯材料中的水性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物既具有较高的苯乙烯含量，又具有良好的柔韧性和耐低温性。从而令聚酯薄膜不仅具有良好的抗光性能，又可以在较低温度的环境中使用，提高了聚酯薄膜的应用范围。同时水性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物透光性好、价格较低廉，添加工艺简单，无毒环保，有利于节省成本和资源。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供了一种耐低温抗紫外聚酯薄膜，薄膜的组成如下（重量百分比）：
聚对苯二甲酸乙二酯占78%、聚对苯二甲酸丁二酯占8%、抗氧化剂1076占0.5%、增韧剂（乙烯-醋酸乙烯共聚物）占1.5%、水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物占12%。
聚酯薄膜按照如下方法进行制备：将原料称量后混合均匀，加热干燥；干燥后通过熔融挤出设备挤出，冷却，冷却速度控制在75℃/min；冷却后，进行纵向拉伸，拉伸温度为90℃；横向拉伸，拉伸温度为125℃，最后定型得到聚酯薄膜，聚酯薄膜厚度为100μm。
其中水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物的玻璃化转变温度（Tg）为-13℃，由丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基己酯、苯乙烯、丙烯酸四种单体聚合而成。四种单体的配比（重量百分比）为：丙烯酸甲酯占12%、丙烯酸-2-乙基己酯占47%、苯乙烯占38%、丙烯酸占3%。水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物按如下步骤聚合：将上述反应单体混合均匀得到混合反应单体；称量乳化剂OP-10与K-12组合（质量比1：1）和引发剂过硫酸钠，乳化剂加入量为混合反应单体加入量的6.8%（质量百分数），引发剂加入量为混合反应单体加入量的0.75%（质量百分数）；将混合反应单体加入预乳化釜，同时加入OP-10与K-12组合（质量比1：1），在40℃条件下乳化50min，制得预乳液；反应釜中通入水并升温，在40℃时加入25%（质量百分数）过硫酸钠混合均匀继续升温；温度在85℃时滴加预乳液以及75%（质量百分数）引发剂并继续升温；4h滴加完成，在88℃时恒温反应2h；降温，干燥后得到成品。
实施例2
本发明提供了一种耐低温抗紫外聚酯薄膜，薄膜的组成如下（重量百分比）：
聚对苯二甲酸乙二酯占68%、聚对苯二甲酸丁二酯占8%、抗氧化剂1076占0.5%、抗氧化剂168占0.5%、增韧剂（乙烯-醋酸乙烯共聚物）占3%、水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物占20%。
聚酯薄膜按照如下方法进行制备：将原料称量后混合均匀，加热干燥；干燥后通过熔融挤出设备挤出，冷却，冷却速度控制在65℃/min；冷却后，进行纵向拉伸，拉伸温度为90℃；横向拉伸，拉伸温度为125℃，最后定型得到聚酯薄膜。聚酯薄膜厚度为120μm。
其中水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物的玻璃化转变温度（Tg）为-3℃，由丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基己酯、苯乙烯、丙烯酸四种单体聚合而成。四种单体的配比（重量百分比）为：丙烯酸甲酯占15%、丙烯酸-2-乙基己酯占40%、苯乙烯占40%、丙烯酸占5%。水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物按如下步骤聚合：将上述反应单体混合均匀得到混合反应单体；称量乳化剂OP-10与K-12组合（质量比1：1）和引发剂过硫酸钠，乳化剂加入量为混合反应单体加入量的5.7%（质量百分数），引发剂加入量为混合反应单体加入量的0.5%（质量百分数）；将混合反应单体加入预乳化釜，同时加入OP-10与K-12组合（质量比1：1），在36℃条件下乳化65min，制得预乳液；反应釜中通入水并升温，在46℃时加入25%（质量百分数）过硫酸钠混合均匀继续升温；温度在83℃时滴加预乳液以及75%（质量百分数）引发剂并继续升温；5h滴加完成，在90℃时恒温反应1h；降温，干燥后得到成品。
实施例3
本发明提供了一种耐低温抗紫外聚酯薄膜，薄膜的组成如下（重量百分比）：
聚对苯二甲酸乙二酯占66%、聚对苯二甲酸丁二酯占10%、抗氧化剂1010占2%、增韧剂（乙烯-醋酸乙烯共聚物）占5%、水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物占17%。
聚酯薄膜按照如下方法进行制备：将原料称量后混合均匀，加热干燥；干燥后通过熔融挤出设备挤出，冷却，冷却速度控制在65℃/min；冷却后，进行纵向拉伸，拉伸温度80℃；横向拉伸，拉伸温度为115℃，最后定型得到聚酯薄膜。聚酯薄膜厚度为120μm。
其中水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物的玻璃化转变温度（Tg）为-9℃，由丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基己酯、苯乙烯、丙烯酸四种单体聚合而成。四种单体的配比（重量百分比）为：丙烯酸甲酯占10%、丙烯酸-2-乙基己酯占45%、苯乙烯占42%、丙烯酸占3%。水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物按如下步骤聚合：将上述反应单体混合均匀得到混合反应单体；称量乳化剂OP-10与K-12组合（质量比1：1）和引发剂过硫酸钠，乳化剂加入量为混合反应单体加入量的4.5%（质量百分数），引发剂加入量为混合反应单体加入量的0.63%（质量百分数）；将混合反应单体加入预乳化釜，同时加入OP-10与K-12组合（质量比1：1），在30℃条件下乳化75min，制得预乳液；反应釜中通入水并升温，在50℃时加入25%（质量百分数）过硫酸钠混合均匀继续升温；温度在88℃时滴加得预乳液以及75%（质量百分数）引发剂并继续升温；3h滴加完成，在92℃时恒温反应0.5h；降温，干燥后得到成品。
对比例
一种苯乙烯含量较高，玻璃化温度在23℃的聚酯薄膜，薄膜的组成如下（重量百分比）：
聚对苯二甲酸乙二酯占70%、聚对苯二甲酸丁二酯占8%、抗氧化剂1076 0.5%、抗氧化剂168占0.5%、增韧剂（乙烯-醋酸乙烯共聚物）占3%、水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物占18%。
聚酯薄膜按照如下方法进行制备：将原料称量后混合均匀，加热干燥；干燥后通过熔融挤出设备挤出，冷却，冷却速度控制在60℃/min；冷却后，进行纵向拉伸，拉伸温度为95℃；横向拉伸，拉伸温度为130℃，最后定型得到聚酯薄膜。聚酯薄膜厚度为120μm。
其中水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物的玻璃化转变温度（Tg）为23℃，由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸五种单体聚合而成。五种单体的配比（重量百分比）为：甲基丙烯酸甲酯占3%，丙烯酸甲酯占4%、丙烯酸正丁酯占36%、苯乙烯占50%、甲基丙烯酸占7%。水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物按如下步骤聚合：将上述反应单体混合均匀得到混合反应单体；称量乳化剂OP-10与K-12组合（质量比1：1）和引发剂过硫酸钠，乳化剂加入量为混合反应单体加入量的3.8%（质量百分数），引发剂加入量为混合反应单体加入量的0.45%（质量百分数）；将混合反应单体加入预乳化釜，同时加入OP-10与K-12组合（质量比1：1），在36℃条件下乳化45min，制得预乳液；反应釜中通入水并升温，在46℃时加入25%（质量百分数）过硫酸钠混合均匀继续升温；温度在83℃时滴加预乳液以及75%（质量百分数）引发剂并继续升温；5h滴加完成，在90℃时恒温反应1h；降温，干燥后得到成品。
本发明提供的耐低温抗紫外聚酯薄膜，检测方法如下：
实施例、对比例提供的聚酯薄膜试样以及普通聚酯膜在ZN-P紫外光耐气候试验箱（UVB—313nm，温州大荣纺织仪器有限公司）照射2h，之后检测其拉伸强度和断裂伸长率；
拉伸强度和断裂伸长率：按照GB/T1040-2006标准检测，测试温度为-30℃。
拉伸强度和断裂伸长率测试结果如下：
表1 实施例1-3聚酯薄膜与普通聚酯薄膜低温紫外照射后的力学性能
样品 实施例1 实施例2 实施例3 对比例 普通聚酯膜
纵向拉伸强度（Mpa） 107 102 105 50 41
横向拉伸强度（Mpa） 99 97 96 49 39
纵向断裂伸长率（%） 118 112 111 52 35
横向断裂伸长率（%） 110 109 106 46 33
由表1结果可以看出：在紫外光照射之后，苯乙烯含量较高，但玻璃化温度也比较高的对比例，相比于普通聚酯薄膜具有更好的力学性能。但是在低温条件下，其拉伸强度和断裂伸长率整体也不高。而本发明提供的添加水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物后的聚酯薄膜，在紫外光照射之后，在低温情况下其拉伸强度和断裂伸长率远高于对比例和普通聚酯薄膜，表现出较好的抗紫外破化能力，说明聚酯薄膜抗紫外性和耐低温性能都得到了提高，大大扩展了聚酯薄膜的使用范围。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种耐低温抗紫外聚酯薄膜，其特征在于所述耐低温抗紫外聚酯薄膜组成和含量（重量百分比）为：聚对苯二甲酸乙二酯占66-78%、聚对苯二甲酸丁二酯占8-10%、抗氧化剂占0.5-2%、增韧剂占1.5-5%、水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物占12-20%；所述水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物由丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基己酯、苯乙烯、丙烯酸聚合而成。
2.根据权利要求1所述的耐低温抗紫外聚酯薄膜，其特征在于：所述丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基己酯、苯乙烯、丙烯酸的配比（重量百分数）为：丙烯酸甲酯占10-15%、丙烯酸-2-乙基己酯占40-47%、苯乙烯占38-42%、丙烯酸占3-5%。
3.根据权利要求2所述的耐低温抗紫外聚酯薄膜，其特征在于：所述水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物的玻璃化温度为-13--3℃。
4.根据权利要求1所述的耐低温抗紫外聚酯薄膜，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧化剂168的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的耐低温抗紫外聚酯薄膜，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物。
6.如权利要求1-5任一所述的耐低温抗紫外聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）水溶性丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物的制备：
将反应单体按配比（重量百分数）为：丙烯酸甲酯占10-15%、丙烯酸-2-乙基己酯占40-47%、苯乙烯占38-42%、丙烯酸占3-5%混合均匀形成混合反应单体；称量乳化剂和引发剂，所述乳化剂加入量为混合反应单体加入量的4.5-6.8%（质量百分数），所述引发剂加入量为混合反应单体加入量的0.5-0.75%（质量百分数）；将混合反应单体加入预乳化釜，同时加入乳化剂，在30-40℃条件下乳化50-75min，制得预乳液；反应釜中通入水并升温，加入25%（质量百分数）过硫酸钠混合均匀；温度在83-88℃时滴加预乳液以及75%（质量百分数）引发剂并继续升温；3-5h滴加完成，在88-92℃时恒温反应0.5-2h；降温，干燥后得到成品；
（2）耐低温抗紫外聚酯薄膜的制备：
将聚酯树脂母粒，丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物，玻璃纤维，抗氧化剂以及增韧剂混合均匀成为聚酯混合物，加热干燥；干燥后通过熔融挤出设备挤出，冷却；冷却后经过纵向拉伸，横向拉伸以及定型得到聚酯薄膜。
7.根据权利要求6所述的耐低温抗紫外聚酯薄膜的制备方法，其特征在于：所述乳化剂为OP-10和K-12的组合，OP-10与K-12的质量比为1：1；引发剂为过硫酸钠。
8.根据权利要求7所述的耐低温抗紫外聚酯薄膜的制备方法，其特征在于：所述25%（质量百分数）引发剂加入温度控制在40-50℃。
9.根据权利要求6所述的耐低温抗紫外聚酯薄膜的制备方法，其特征在于：所述聚酯混合物挤出后冷却速度控制在65-75℃/min，纵向拉伸温度控制在80-90℃，横向拉伸温度控制在115-125℃。
10.根据权利要求9所述的耐低温抗紫外聚酯薄膜的制备方法，其特征在于：所述聚酯薄膜厚度控制在100-120μm。
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