CN109795197A - 一种无卤阻燃聚酯薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃聚酯薄膜，为ABA三层膜结构；其中，A层膜由如下质量份数的组分混制而成：67～75份聚对苯二甲酸乙二醇酯和25～33份混合料；B层膜由如下质量份数的组分混制而成：55～60份聚对苯二甲酸乙二醇酯、20份开口剂切片以及20～25份阻燃母料；其中，混合料为阻燃母料或阻燃母料与二氧化钛白色母料的混合物或阻燃母料与蓝色聚酯母料的混合物；其中，所述阻燃母料采用如下方法制备而成：按重量计将10～40％的苯氧基环磷腈、1～2％的抗氧化剂以及2～3％的分散剂加入聚酯中，共混均匀后挤出造粒得到阻燃母料。本发明阻燃聚酯薄膜在具备优良阻燃性能的同时，还具有好的力学性能、热稳定性以及透光率。

Description

一种无卤阻燃聚酯薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种无卤阻燃聚酯薄膜，还涉及上述无卤阻燃聚酯薄膜的制备方法，属于薄膜生产技术领域。

背景技术

由于聚酯薄膜优良的物理性能和电气绝缘性能，双向拉伸聚酯薄膜被广泛应用于电子、电气绝缘、太阳能光伏和灯箱广告等工业领域。但由于未经阻燃功能处理的普通聚酯材料本身较易燃烧且容易滴落，滴落物容易引发烫伤或者新的着火点，给灭火带来更多地困难。而在对材料阻燃有一定要求的应用领域，PVC(聚氯乙烯)由于本身含卤故不符合越来越严格的环保要求，聚碳酸酯虽然具有较好地阻燃性但价格昂贵难以大批量应用，故通过适当的方法让双向拉伸聚酯薄膜在保证环保的基础上具备更高等级的阻燃性能具有重要意义，可大幅降低产品生产和应用成本。

早期阻燃聚酯薄膜基本都是使用不环保的含卤阻燃剂，其在燃烧和高温裂解时的产物含有卤代二本二恶烷及多卤代二苯并呋喃等有毒致癌物，现在在薄膜领域基本已经禁止使用。目前常用的环保阻燃剂有磷系、磷氮系、硫系、硅系、无机系等，这些阻燃剂可以单独使用也可以选择复配使用以达到更好地阻燃效果。但由于这些小分子化合物添加量大且与聚酯的相容性差，不仅会影响聚酯薄膜的力学性能，长期使用也会出现阻燃剂的迁移和析出，影响薄膜制品的外观和阻燃效果的持久性。

现有阻燃聚酯薄膜的制备方法主要有三种：第一种是在薄膜表面涂覆一定厚度的具有阻燃功能的材料，该方法不仅存在加工中的污染问题且因为改变材料本身性能而在很多应用领域受限；第二种是生产聚酯切片时使用共聚型的阻燃剂进行共聚从而制备阻燃聚酯切片进而用于生产阻燃聚酯薄膜，但其工艺复杂生产成本高，且阻燃剂的添加比例很难做高来实现更好地阻燃效果。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种无卤阻燃聚酯薄膜，添加了苯氧基环磷腈阻燃剂的聚酯薄膜不仅具有优良的阻燃性能，同时还具有好的力学性能、热稳定性以及透光率，即采用本发明的制备工艺往聚酯薄膜里添加苯氧基环磷腈阻燃剂并没有影响聚酯薄膜的力学性能、热稳定性和透光率，本发明聚酯薄膜在具备优良阻燃性能的同时，还具有好的力学性能、热稳定性以及透光率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种无卤阻燃聚酯薄膜，为ABA三层膜结构；其中，A层膜由如下质量份数的组分混制而成：67～75份聚对苯二甲酸乙二醇酯和25～33份混合料；B层膜由如下质量份数的组分混制而成：55～60份聚对苯二甲酸乙二醇酯、20份开口剂切片以及20～25份阻燃母料；其中，混合料为阻燃母料或阻燃母料与二氧化钛白色母料的混合物或阻燃母料与蓝色聚酯母料的混合物；其中，所述阻燃母料采用如下方法制备而成：按重量计将10～40％的苯氧基环磷腈、1～2％的抗氧化剂以及2～3％的分散剂加入聚酯中，共混均匀后挤出造粒得到阻燃母料。

上述无卤阻燃聚酯薄膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将所需量的聚对苯二甲酸乙二醇酯和混合料混合，预结晶后干燥，放入到温度为270～280℃的单螺杆挤出机中，得到熔体B；

步骤2，将所需量的聚对苯二甲酸乙二醇酯、开口剂切片(聚酯切片)以及阻燃母料混合加入到温度为270～280℃的双螺杆挤出机中，得到熔体A；

步骤3，将步骤1得到的熔体B和步骤2得到的熔体A通过层合装置挤出形成ABA三层膜结构，冷却固化得到厚片，在纵拉装置中厚片在长度方向上纵向拉伸3.5倍后冷却，接着将纵向已拉伸的膜两端用链夹夹住导入横拉装置中进行横向拉伸3.5倍，最后热定型后冷却即可得到成膜。

其中，步骤1中，预结晶温度为160℃。

其中，步骤1中，所述干燥温度为180℃，干燥时间为3小时。

其中，步骤2中，厚片的冷却温度为25℃，将ABA三层结构在表面温度为25℃的冷却转鼓上进行冷却固化。

由于苯氧基环磷腈阻燃剂与聚对苯二甲酸乙二醇酯具有很好的相容性，在使聚酯薄膜达到阻燃性效果的同时对聚酯薄膜的机械性能影响很小；苯氧基环磷腈阻燃剂以P-N为化学骨架，磷含量高，具有很好的热稳定性和阻燃协效性，阻燃效率高且方便生产操作使用；另外由于苯氧基环磷腈阻燃剂具有高度透明性从而不影响材料本身的颜色，故可以适用于任意颜色的聚酯阻燃薄膜的生产。

本发明在聚酯薄膜中添加苯氧基环磷腈，由于苯氧基环磷腈阻燃剂本身熔点相对较高，同时和聚酯材料具有很好的相容性，因此即便苯氧基环磷腈大剂量添加也不容易迁移析出从而导致聚酯薄膜的机械性能下降，也不会对后续涂布等加工产生不良影响。相比于无机类阻燃剂，加了无机类阻燃剂的聚酯薄膜要达到相同的阻燃效果，需要无机类阻燃剂的添加量很大，但是无机类阻燃剂添加量大了之后，会造成终产品聚酯薄膜的机械性能大幅降低，而本发明聚酯薄膜在不需要大剂量添加阻燃剂的同时，仍能达到高的阻燃性能，且由于阻燃剂本身熔点高，与原材料具有很好的相容性，因此不会影响终产品的机械性能和透光性。

本发明通过将苯氧基环磷腈阻燃剂预先和聚酯等按照一定比例混合后挤出造粒制备成母粒再进行添加，能够解决现有技术中因阻燃剂与聚酯相容性差分散性不好的问题，即使大剂量添加也不会迁移析出。阻燃母料制备时可以添加适量不损害阻燃效果的其他辅助添加剂，比如抗氧化剂、耐热稳定剂、分散剂、润滑剂和抗静电剂等。

与现有技术相比，本发明技术方案具有的有益效果为：

本发明阻燃聚酯薄膜通过特殊的工艺将苯氧基环磷腈阻燃剂添加进聚酯薄膜后，不仅没有影响聚酯薄膜的机械性能、热稳定性能和透光率，而且还获得了具有高阻燃性的聚酯薄膜，即本发明阻燃聚酯薄膜在具备优良阻燃性能的同时，还具有好的力学性能、热稳定性以及透光率。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于此。

本发明阻燃聚酯薄膜的主要成分为聚酯，为ABA三层结构。本发明阻燃聚酯薄膜的颜色可以为透明、白色或其他颜色，总厚度为12μm以上350μm以下。本发明通过将苯氧基环磷腈阻燃剂预先制备阻燃母料，然后进行混合添加熔融挤出，经过铸片、纵向拉伸、横向拉伸、热松弛、电晕和收卷分切处理后获得无卤阻燃聚酯薄膜。通过特定阻燃剂的选择以及加工工艺的调整，实现了阻燃剂大添加比例下生产的稳定性，保证了最终产品良好的阻燃效果且不会影响产品其他方面的性能。

实施例1～3中采用的阻燃母料采用如下方法制得得到：按重量计，将总物料重量百分比10～40％的苯氧基环磷腈以及余量聚酯混合后挤出造粒而成，混合物料中还可以加入适量的抗氧化剂和分散剂，抗氧化剂的加入量为总物料重量百分比的0.5～1％，分散剂的加入量为总物料重量百分比的1～2％。

本发明方法是通过将阻燃剂与聚酯切片进行共混然后挤出造粒制备成阻燃母料，然后再按照一定比例和聚酯切片混合来生产阻燃聚酯薄膜。

实施例1

步骤1，将聚对苯二甲酸乙二醇酯(商品名SB500，仪征化纤制)75质量份和阻燃母料25质量份混合，将混合物料160℃下预结晶并在180℃下干燥3小时后，供给到加热到270～280℃的单螺杆挤出机中，得到熔体B；

步骤2，将开口剂切片(聚酯切片)(商品名FG610，仪征化纤制)20质量份、阻燃母料25质量份和聚对苯二甲酸乙二醇酯55质量份混合，将混合物料供给到加热到270～280℃的双螺杆挤出机中，得到熔体A；

步骤3，将步骤1得到的熔体B和步骤2得到的熔体A通过层合装置挤出形成ABA三层结构，在表面温度25℃的冷却转鼓上冷却固化得到厚片，在纵拉装置中厚片在长度方向上纵向拉伸3.5倍后冷却，接着将纵向已拉伸的膜两端用链夹夹住导入横拉装置进行横向拉伸3.5倍，最后热定型后冷却收卷得到成品膜卷。

实施例1制得的薄膜为透明薄膜。

实施例2

步骤1，将聚对苯二甲酸乙二醇酯(商品名SB500，仪征化纤制)67质量份、金红石型二氧化钛白色母料(商品名S598，二氧化钛含量60％，上海红宇供)13质量份和阻燃母料20质量份混合，将混合物料160℃下预结晶并在180℃下干燥3小时后，供给到加热到270～280℃的单螺杆挤出机中，得到熔体B；

步骤2，将开口剂切片(聚酯切片)(商品名FG610，仪征化纤制)20质量份、阻燃母料20质量份和聚对苯二甲酸乙二醇酯60质量份混合，将混合物料供给到加热到270～280℃的双螺杆挤出机中，得到熔体A；

步骤3，将步骤1得到的熔体B和步骤2得到的熔体A通过层合装置挤出形成ABA三层结构，在表面温度25℃的冷却转鼓上冷却固化得到厚片，在纵拉装置中厚片在长度方向上纵向拉伸3.5倍后冷却，接着将纵向已拉伸的膜两端用链夹夹住导入横拉装置进行横向拉伸3.5倍，最后热定型后冷却收卷得到成品膜卷。

实施例2制得的薄膜为白色薄膜。

实施例3

步骤1，将聚对苯二甲酸乙二醇酯(商品名SB500，仪征化纤制)75质量份、蓝色聚酯母料(商品名TBB237，广东彩艳供)5质量份和阻燃母料20质量份混合，将混合物料160℃预结晶并在180℃下干燥3小时后，供给到加热到270～280℃的单螺杆挤出机中，得到熔体B；

步骤2，另将开口剂切片(聚酯切片)(商品名FG610，仪征化纤制)20质量份、阻燃母料20质量份和聚对苯二甲酸乙二醇酯60质量份混合，将混合物料供给到加热到270～280℃的双螺杆挤出机中，得到熔体A；

步骤3，将步骤1得到的熔体B和步骤2得到的熔体A通过层合装置挤出形成ABA三层结构，在表面温度25℃的冷却转鼓上冷却固化得到厚片，在纵拉装置中厚片在长度方向上纵向拉伸3.5倍后冷却，接着将纵向已拉伸的膜两端用链夹夹住导入横拉装置进行横向拉伸3.5倍，最后热定型后冷却收卷得到成品膜卷。

实施例3制得的薄膜为蓝色薄膜。

对比实施例1

步骤1，将聚对苯二甲酸乙二醇酯(商品名SB500，仪征化纤制)100质量份于160℃下预结晶并在180℃下干燥3小时后，供给到加热到270～280℃的单螺杆挤出机中，得到熔体B；

步骤2，将开口剂切片(聚酯切片)(商品名FG610，仪征化纤制)20质量份和聚对苯二甲酸乙二醇酯80质量份混合，将混合物料供给到加热到270～280℃的双螺杆挤出机中，得到熔体A；

步骤3，将步骤1得到的熔体B和步骤2得到的熔体A通过层合装置挤出形成ABA三层结构，在表面温度25℃的冷却转鼓上冷却固化得到厚片，在纵拉装置中厚片在长度方向上纵向拉伸3.5倍后冷却，接着将纵向已拉伸的膜两端用链夹夹住导入横拉装置进行横向拉伸3.5倍，最后热定型后冷却收卷得到成品膜卷。

对比实施例1制得的薄膜为透明薄膜。

对比实施例2

实验室中模拟大线熔体B配方：将聚对苯二甲酸乙二醇酯粉末90质量份和纳米级无机类阻燃剂氢氧化镁10质量份搭配少量分散剂和抗氧化剂后混合，供给到加热到270～280℃的双螺杆挤出机中，得到厚片后在实验室双向拉伸试验机上进行大线拉伸模拟实验评估。实验结果发现制得的厚片较脆且拉伸过程中极易破膜，而且无机阻燃剂的加入会对产品的透光率造成影响，制得膜样的阻燃效果也不甚理想，没达到GB 8624的B1标准，经评估风险较大不予以大线试生产。

对实施例1～3和对比实施例1所得的聚酯薄膜的阻燃性能、力学性能和光学性能进行测试，其测试结果如下表所示：

通过上表可知，往聚酯材料中加入本发明的阻燃母料后得到的阻燃聚酯薄膜在具备优良阻燃性能的同时，丝毫没有影响聚酯薄膜的机械性能和透光性，仍具有好的力学性能、热稳定性和透光率。往聚酯材料中加入同剂量的无机类阻燃母料后得到的聚酯薄膜阻燃性能不好(需要添加的无机类阻燃剂比例很大时才能达到符合GB 8624的B1标准的阻燃性能)，且还大大影响了聚酯薄膜的力学性能、热稳定性和透光率。

Claims (5)

1.一种无卤阻燃聚酯薄膜，其特征在于：为ABA三层膜结构；其中，A层膜由如下质量份数的组分混制而成：67～75份聚对苯二甲酸乙二醇酯和25～33份混合料；B层膜由如下质量份数的组分混制而成：55～60份聚对苯二甲酸乙二醇酯、20份开口剂切片以及20～25份阻燃母料；其中，混合料为阻燃母料或阻燃母料与二氧化钛白色母料的混合物或阻燃母料与蓝色聚酯母料的混合物；其中，所述阻燃母料采用如下方法制备而成：按重量计将10～40％的苯氧基环磷腈、1～2％的抗氧化剂以及2～3％的分散剂加入聚酯中，共混均匀后挤出造粒得到阻燃母料。

2.权利要求1所述的无卤阻燃聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将所需量的聚对苯二甲酸乙二醇酯和混合料混合，预结晶后干燥，放入到温度为270～280℃的单螺杆挤出机中，得到熔体B；

步骤2，将所需量的聚对苯二甲酸乙二醇酯、开口剂切片以及阻燃母料混合加入到温度为270～280℃的双螺杆挤出机中，得到熔体A；

步骤3，将步骤1得到的熔体B和步骤2得到的熔体A通过层合装置挤出形成ABA三层膜结构，冷却固化得到厚片，在纵拉装置中厚片在长度方向上纵向拉伸3.5倍后冷却，接着将纵向已拉伸的膜两端用链夹夹住导入横拉装置中进行横向拉伸3.5倍，最后热定型后冷却即可得到成膜。

3.根据权利要求2所述的无卤阻燃聚酯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤1中，预结晶温度为160℃。

4.根据权利要求2所述的无卤阻燃聚酯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述干燥温度为180℃，干燥时间为3小时。

5.根据权利要求2所述的无卤阻燃聚酯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤2中，厚片的冷却温度为25℃，将ABA三层结构在表面温度为25℃的冷却转鼓上进行冷却固化。