CN110791219A - 一种ffc用聚酯热熔胶膜的制备方法及其聚酯热熔胶膜 - Google Patents

一种ffc用聚酯热熔胶膜的制备方法及其聚酯热熔胶膜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法，包括制备聚酯热熔胶颗粒步骤和制备聚酯热熔胶膜步骤。本技术方案提出的一种FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法，将聚酯热熔胶通过熔融挤出的形式制得热熔胶颗粒，再将热熔胶颗粒通过熔融淋膜的形式制得热熔胶膜，从而避免了现有制备工艺中加入溶剂又去除溶剂的过程，既能降低制备工艺过程中带来的能量和原料的损失，又能避免生产带来的安全隐患。进而提出的一种使用上述FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法制备而成的聚酯热熔胶膜，其聚酯热熔胶层不含溶剂，可达到低VOC的标准，同时在缺少溶剂的情况下，聚酯热熔胶层的粘接复合性能仍能达到现有热熔胶层的水平。

Description

一种FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法及其聚酯热熔胶膜
技术领域
本发明涉及热熔胶膜技术领域，尤其涉及一种FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法及其聚酯热熔胶膜。
背景技术
FFC(柔性扁平线缆)是在基材上利用热熔胶膜和极薄细的镀锡扁平铜线通过自动辊压复合机热压制成，具有柔软可折叠，厚度薄、体积小、连接简单、拆卸方便等优点，其广泛应用于打印机打印头和主板之间连接，绘图仪、扫描仪、复印机、音响、液晶显示器等产品的各种信号传输。
现有技术中，热熔胶膜的热熔胶层主要以溶液涂布的方式制成，先将各类材料乳化分散成热熔胶液，然后涂布在基材上，然后经过干燥和收卷得到FFC用热熔胶膜。此生产过程中将高分子材料和各类填料助剂乳化成胶液，需要使用到大量溶剂，并需要加热，容易带来生产安全的隐患。而当乳液涂布到PET基材上后，又需要通过干燥工艺将溶剂去除，从而带来能量和原料的损失。同时，溶剂的使用还带来环境问题。
将聚酯热熔胶通过熔融挤出的形式制得热熔胶颗粒，再将热熔胶颗粒通过熔融淋膜的形式制得热熔胶膜，从而避免了原制备工艺方法中加入溶剂又去除溶剂的过程。通过挤出造粒，将聚酯热熔胶各组份分散均匀，使填料、阻燃剂等良好分散。通过淋膜，使聚酯热熔胶与PET基材热压复合得到聚酯热熔胶膜。
发明内容
本发明的目的在于提出一种FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法，将聚酯热熔胶通过熔融挤出的形式制得热熔胶颗粒，再将热熔胶颗粒通过熔融淋膜的形式制得热熔胶膜，从而避免了现有制备工艺中加入溶剂又去除溶剂的过程，既能降低制备工艺过程中带来的能量和原料的损失，又能避免生产带来的安全隐患。
本发明的另一个目的在于提出一种使用上述FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法制备而成的聚酯热熔胶膜，其聚酯热熔胶层不含溶剂，可达到低VOC的标准，同时在缺少溶剂的情况下，聚酯热熔胶层的粘接复合性能仍能达到现有热熔胶层的水平。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备聚酯热熔胶颗粒：
将以质量份数量计算的饱和聚酯树脂A 40～80份、饱和聚酯树脂B10～35份、乙烯共聚物1～10份、丙烯酸酯单体1～5份、阻燃剂5～30份和填料1～10份混合均匀，得到混合料；其中，所述饱和聚酯树脂A和所述饱和聚酯树脂B分别为分子量不相同、玻璃化温度不相同的饱和聚酯树脂；
将混合料加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到聚酯热熔胶颗粒；
制备聚酯热熔胶膜：
将步骤(1)得到的聚酯热熔胶颗粒加入淋膜机中加热，获得熔融的聚酯热熔胶，将熔融的聚酯热熔胶淋覆在已预涂油墨的基材上，经冷却、牵引和收卷后得到聚酯热熔胶膜。
优选的，制备聚酯热熔胶颗粒的挤出步骤中，所述双螺杆挤出机的挤出加工温度为80～200℃。
优选的，制备聚酯热熔胶膜的淋膜步骤中，所述淋膜机的淋膜加工温度为120～200℃。
一种根据上述的FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法制备的聚酯热熔胶膜，包括依次连接的基材层、油墨层和聚酯热熔胶层，所述聚酯热熔胶层，按照质量份数，包括以下原料组分：饱和聚酯树脂A 40～80份、饱和聚酯树脂B10～35份、乙烯共聚物1～10份、丙烯酸酯单体1～5份、阻燃剂5～30份和填料1～10份。
优选的，所述乙烯共聚物为乙烯与烯烃的共聚物，其中，所述烯烃为丙烯、丁烯、已烯或辛烯中的任意一种。
优选的，所述丙烯酸酯单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三烯丙基异丙烯酸酯氰脲酸酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、1,6-乙二醇二丙烯酸酯、三环葵烷二甲醇二丙烯酸酯或十三烷基丙烯酸酯丙烯酸异葵酯中任意一种或两种以上的混合物。
优选的，所述阻燃剂为十溴二苯乙烯、八溴醚、氮系阻燃剂、磷系阻燃剂、氢氧化镁、氢氧化铝或三氧化二锑中任意一种或两种以上的混合物。
优选的，所述填料为气相二氧化硅、钛白粉、碳酸钙、云母、滑石粉、硅灰石、高岭土中任意一种或多种的混合物。
优选的，所述饱和聚酯树脂A和所述饱和聚酯树脂B均由多元酸和多元醇聚合而成；其中，所述多元酸包括60mol％以上的芳香族多元酸和小于40mol％非芳香族多元酸，所述多元醇包括60mol％以上的碳元素3个以上的多元醇和小于40mol％是碳元素小于3个的多元醇。
优选的，所述饱和聚酯树脂A的分子量为2～4万，玻璃化温度为30～90℃；所述饱和聚酯树脂B的分子量为2～4万，玻璃化温度为-10～30℃。
本发明的有益效果：本技术方案提出的一种FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法，将聚酯热熔胶通过熔融挤出的形式制得热熔胶颗粒，再将热熔胶颗粒通过熔融淋膜的形式制得热熔胶膜，从而避免了现有制备工艺中加入溶剂又去除溶剂的过程，既能降低制备工艺过程中带来的能量和原料的损失，又能避免生产带来的安全隐患。进而提出的一种使用上述FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法制备而成的聚酯热熔胶膜，其聚酯热熔胶层不含溶剂，可达到低VOC的标准，同时在缺少溶剂的情况下，聚酯热熔胶层的粘接复合性能仍能达到现有热熔胶层的水平。
具体实施方式
一种FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备聚酯热熔胶颗粒：
将以质量份数量计算的饱和聚酯树脂A 40～80份、饱和聚酯树脂B10～35份、乙烯共聚物1～10份、丙烯酸酯单体1～5份、阻燃剂5～30份和填料1～10份混合均匀，得到混合料；其中，所述饱和聚酯树脂A和所述饱和聚酯树脂B分别为分子量不相同、玻璃化温度不相同的饱和聚酯树脂；
将混合料加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到聚酯热熔胶颗粒；
(3)制备聚酯热熔胶膜：
将步骤(1)得到的聚酯热熔胶颗粒加入淋膜机中加热，获得熔融的聚酯热熔胶，将熔融的聚酯热熔胶淋覆在已预涂油墨的基材上，经冷却、牵引和收卷后得到聚酯热熔胶膜。
现有技术中，热熔胶膜的热熔胶层主要以溶液涂布的方式制成，此生产过程中将高分子材料和各类填料助剂乳化成胶液，需要使用到大量溶剂，并需要加热，容易带来生产安全的隐患。而当乳液涂布到基材上后，又需要通过干燥工艺将溶剂去除，从而带来能量和原料的损失。同时，溶剂的使用还带来环境问题。
本技术方案提出了一种FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法，将聚酯热熔胶通过熔融挤出的形式制得热熔胶颗粒，再将热熔胶颗粒通过熔融淋膜的形式制得热熔胶膜，从而避免了现有溶液体系的制备工艺中加入溶剂又去除溶剂的过程，然后通过挤出造粒，将聚酯热熔胶中的各原料组分分散均匀，最后通过淋膜，使聚酯热熔胶与基材热压复合得到聚酯热熔胶膜。
本发明将原有聚酯热熔胶的制备方法从溶液体系制备工艺转变成熔融体系制备工艺，使得聚酯热熔胶对高分子原料的溶解性不再要求。乙烯基共聚物是高分子材料熔融挤出加工中常用的一种高分子原料，常用于通用塑料和工程料的增韧改性及合金材料的制备，由于乙烯共聚物溶解性差，属于难溶的高分子材料，一般不会应用于溶液体系的制备工艺中。但由于本技术方案中制备工艺的转变，使得乙烯共聚物可被运用在聚酯热熔胶的制备方法中，乙烯共聚物加工性能稳定，热降解程度低，能够有效避免聚酯树脂因热不稳定性在高温加工生产过程中的厚度波动问题，改善热熔胶体系的加工性能和稳定性能，同时本技术方案中还添加了丙烯酸单体，其通过与饱和聚酯树脂的接枝反应，可有效提高饱和聚酯树脂的粘接强度和分子量，有利于进一步提高和稳定饱和聚酯树脂的分子量和加工性能，将乙烯共聚物和丙烯酸单体进行复配，可以使得制备而成的聚酯热熔胶膜厚度均匀，其粘接力和耐候性相比起溶液体系制备而成的聚酯热熔胶膜都有很大的提升。
进一步地，在本技术方案中，双螺杆挤出机的应用有效地对阻燃剂和填料等粉体进行分散，熔融挤出和淋膜、热压复合制备方法的应用，可以制得不含溶剂、不同厚度、低VOC的各类聚酯热熔胶膜。挤出和淋膜等热成型工艺是高分子材料中的常规加工工艺，此类加工工艺一般对原材料的分子量、加工性能都有一定的要求。现有FFC热熔胶膜成型工艺中，所用原材料分子量较低，不具备加工性能，同时各类粉体含量高，所以采用了溶液体系的制备工艺进行生产。在本发明中，通过引入乙烯共聚物和丙烯酸酯单体，使得聚酯热熔胶膜采用双螺杆挤出和淋膜等工艺制备成为可能。
同时，本发明中采用熔融挤出和淋膜的加工形式，材料的主要功能组分并没有发生变化。而在现有溶液体系的制备工艺中，溶剂只是作为一个分散的载体，而不是功能组分，在制得产品时，最后工序会将溶剂去除，最终的产品中不含溶剂。而采用熔融挤出和淋膜的加工形式时，各组分的分散是依靠双螺杆挤出的共混分散能力实现的，所以不再需要溶剂这一载体。所以溶剂的去除并不会影响产品的性能，同时减少了溶剂使用后，生产过程更加环保可靠、节能。
更进一步说明，制备聚酯热熔胶颗粒的挤出步骤中，所述双螺杆挤出机的挤出加工温度为80～200℃。
当双螺杆挤出机的挤出加工温度低于80℃时，聚酯热熔胶体系还没有熔化，无法实现热熔融加工；而当双螺杆挤出机的挤出加工温度高于200℃时，聚酯热熔胶体系的熔体强度过低，也将不具备加工性能，无法挤出熔体。
更进一步说明，制备聚酯热熔胶膜的淋膜步骤中，所述淋膜机的淋膜加工温度为120～200℃。
当淋膜机的淋膜加工温度低于120℃，聚酯热熔胶体系塑化不完全，其加工性能差，成膜困难；而当淋膜机的淋膜加工温度高于200℃，聚酯热熔胶体系的熔体强度过低，也将不具备加工性能，无法淋膜成型。
一种根据上述的FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法制备的聚酯热熔胶膜，包括依次连接的基材层、油墨层和聚酯热熔胶层，所述聚酯热熔胶层，按照质量份数，包括以下原料组分：饱和聚酯树脂A 40～80份、饱和聚酯树脂B10～35份、乙烯共聚物1～10份、丙烯酸酯单体1～5份、阻燃剂5～30份和填料1～10份。
本技术方案提出的一种聚酯热熔胶膜，通过加入不同玻璃化温度和分子量的饱和聚酯树脂，有效提高了热熔胶与基材和金属的粘接力。同时，在原料组分中添加了乙烯共聚物，有利提高生产过程热稳定性和长期应用耐温性，能够有效避免饱和聚酯树脂因热不稳定性在高温加工生产过程中的厚度波动问题，得到厚度均匀的热熔胶膜。特别地，还在原料组分中添加了丙烯酸单体，丙烯酸单体的加入，通过与饱和聚酯树脂的接枝反应，可有效提高饱和聚酯树脂的粘接强度和分子量，有利于进一步提高和稳定饱和聚酯树脂的分子量和加工性能，从而实现了加工的可能性，将乙烯共聚物和丙烯酸单体进行复配，可以使得制备而成的聚酯热熔胶膜厚度均匀，其粘接力和耐候性相比起溶液体系制备而成的聚酯热熔胶膜都有很大的提升。
进一步地，本技术方案将乙烯共聚物的添加量控制在1～10份，当乙烯共聚物的添加量小于1份时，其所能起到的提高热稳定性的作用得不到体现，而当乙烯共聚物的添加量大于10份时，会导致最后制备而后的聚酯热熔胶的粘接力下降。同时，本技术方案还将丙烯酸单体的添加量控制在1～5份，当丙烯酸单体的添加量小于1份时，其与饱和聚酯树脂的接枝反应不充分，对饱和聚酯树脂的粘接强度和分子量的提高不起作用，而当丙烯酸单体的添加量大于5份时，其与饱和聚酯树脂过分反应，导致饱和聚酯树脂的分子量提高过大，同样令最后制备而后的聚酯热熔胶的粘接力下降。
优选的，所述基材层为聚对苯二甲酸乙二醇酯基材层、聚对苯二甲酸丁二醇酯基材层、聚酰胺基材层、聚苯硫醚基材层和聚碳酸酯基材层中的任意一种。
优选的，所述基材层的厚度为100～300μm，所述油墨层的厚度为1～5μm，所述聚酯热熔胶层的厚度为10～200μm。
更进一步说明，所述乙烯共聚物为乙烯与烯烃的共聚物，其中，所述烯烃为丙烯、丁烯、已烯或辛烯中的任意一种。
更进一步说明，所述丙烯酸酯单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三烯丙基异丙烯酸酯氰脲酸酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、1,6-乙二醇二丙烯酸酯、三环葵烷二甲醇二丙烯酸酯或十三烷基丙烯酸酯丙烯酸异葵酯中任意一种或两种以上的混合物。
更进一步说明，所述阻燃剂为十溴二苯乙烯、八溴醚、氮系阻燃剂、磷系阻燃剂、氢氧化镁、氢氧化铝或三氧化二锑中任意一种或两种以上的混合物。
更进一步说明，所述填料为气相二氧化硅、钛白粉、碳酸钙、云母、滑石粉、硅灰石、高岭土中任意一种或多种的混合物。
更进一步说明，所述饱和聚酯树脂A和所述饱和聚酯树脂B均由多元酸和多元醇聚合而成；其中，所述多元酸包括60mol％以上的芳香族多元酸和小于40mol％非芳香族多元酸，所述多元醇包括60mol％以上的碳元素3个以上的多元醇和小于40mol％是碳元素小于3个的多元醇。
更进一步说明，所述饱和聚酯树脂A的分子量为2～4万，玻璃化温度为30～90℃；所述饱和聚酯树脂B的分子量为2～4万，玻璃化温度为-10～30℃。
通过调控饱和聚酯树脂A和饱和聚酯树脂B各自的玻璃化温度，使其与丙烯酸单体的接枝反应更加稳定，确保聚酯热熔胶层对基材层的粘接力。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例组1-一种FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备聚酯热熔胶颗粒：
将以质量份数量计算的下表1配方量的饱和聚酯树脂A、饱和聚酯树脂B、乙烯共聚物、丙烯酸酯单体、阻燃剂和填料混合均匀，得到混合料；
将混合料加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到聚酯热熔胶颗粒，其中，双螺杆挤出机的挤出加工温度为180℃。
(4)制备聚酯热熔胶膜：
将步骤(1)得到的聚酯热熔胶颗粒加入淋膜机中加热，获得熔融的聚酯热熔胶，将熔融的聚酯热熔胶淋覆在已预涂油墨的基材上，经冷却、牵引和收卷后得到聚酯热熔胶膜，其中，淋膜机的淋膜加工温度为150℃。
表1实施例组1中聚酯热熔胶各原料的配比
Figure BDA0002291908130000091
分别采用上述表1中不同原料配方的聚酯热熔胶制备获得聚酯热熔胶膜，观察制备而成的聚酯热熔胶膜的外表，对获得的聚酯热熔胶膜进行常规的常温粘接力测试、60℃，95％RH，96H粘接力测试、60℃，96H，250g垂吊测试和粘金属剥离力测试，获得实施例组1的测试结果；并将实施例组获得的聚酯热熔胶膜的测试结果与利用溶液法生产的常规热熔胶的测试结果进行对比，如下表2所示：
表2实施例组1中不同聚酯热熔胶膜的性能测试结果
通过将实施例1-1、1-5与实施例1-2、1-3、1-4和常规热熔胶的性能测试结果可知，当乙烯共聚物和丙烯酸酯单体的质量份数含量不在本技术方案的含量范围时，制备而成的热熔胶膜厚度不均匀，在常温粘接力测试、60℃，95％RH，96H粘接力测试、60℃，96H，250g垂吊测试和粘金属剥离力测试中，所检测到的粘接力均比常规热熔胶的粘接力要弱。因此，本技术方案中需要严格限制乙烯共聚物和丙烯酸酯单体的含量，才能有效提升热熔胶粘接力，同时保证热稳定性、耐高温、耐化学腐蚀性等耐候性能良好。
实施例组2-一种FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法，采用实施例组1的制备方法以及运用实施例1-3的配方比例，仅改变聚酯热熔胶的原料组分制备聚酯热熔胶膜。其中，聚酯热熔胶的原料组分如下表3所示：
表3实施例组2中聚酯热熔胶各原料的配比
Figure BDA0002291908130000111
分别采用上述表3中不同原料组分的聚酯热熔胶制备获得聚酯热熔胶膜，观察制备而成的聚酯热熔胶膜的外表，对获得的聚酯热熔胶膜进行常规的常温粘接力测试、60℃，95％RH，96H粘接力测试、60℃，96H，250g垂吊测试和粘金属剥离力测试，获得实施例组2的测试结果，如下表4所示：
表4实施例组2中不同聚酯热熔胶膜的性能测试结果
Figure BDA0002291908130000121
从实施例组2测试结果可知，实施例组2中获得的聚酯热熔胶膜厚度均匀，常温下和60℃，95％RH，96H粘接力测试后，粘接力大且保持能力强；在60℃，96H，250g垂吊测试中不开裂不脱胶；粘金属力大且比较稳定。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备聚酯热熔胶颗粒：
将以质量份数量计算的饱和聚酯树脂A 40～80份、饱和聚酯树脂B10～35份、乙烯共聚物1～10份、丙烯酸酯单体1～5份、阻燃剂5～30份和填料1～10份混合均匀，得到混合料；其中，所述饱和聚酯树脂A和所述饱和聚酯树脂B分别为分子量不相同、玻璃化温度不相同的饱和聚酯树脂；
将混合料加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到聚酯热熔胶颗粒；
(2)制备聚酯热熔胶膜：
将步骤(1)得到的聚酯热熔胶颗粒加入淋膜机中加热，获得熔融的聚酯热熔胶，将熔融的聚酯热熔胶淋覆在已预涂油墨的基材上，经冷却、牵引和收卷后得到聚酯热熔胶膜。
2.根据权利要求1所述的一种FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法，其特征在于：制备聚酯热熔胶颗粒的挤出步骤中，所述双螺杆挤出机的挤出加工温度为80～200℃。
3.根据权利要求1所述的一种FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法，其特征在于：制备聚酯热熔胶膜的淋膜步骤中，所述淋膜机的淋膜加工温度为120～200℃。
4.一种根据权利要求1～3任意一项所述的FFC用聚酯热熔胶膜的制备方法制备的聚酯热熔胶膜，包括依次连接的基材层、油墨层和聚酯热熔胶层，其特征在于，所述聚酯热熔胶层，按照质量份数，包括以下原料组分：饱和聚酯树脂A 40～80份、饱和聚酯树脂B10～35份、乙烯共聚物1～10份、丙烯酸酯单体1～5份、阻燃剂5～30份和填料1～10份。
5.根据权利要求4所述的一种聚酯热熔胶膜，其特征在于：所述乙烯共聚物为乙烯与烯烃的共聚物，其中，所述烯烃为丙烯、丁烯、已烯或辛烯中的任意一种。
6.根据权利要求4所述的一种聚酯热熔胶膜，其特征在于：所述丙烯酸酯单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三烯丙基异丙烯酸酯氰脲酸酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、1,6-乙二醇二丙烯酸酯、三环葵烷二甲醇二丙烯酸酯或十三烷基丙烯酸酯丙烯酸异葵酯中任意一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求4所述的一种聚酯热熔胶膜，其特征在于：所述阻燃剂为十溴二苯乙烯、八溴醚、氮系阻燃剂、磷系阻燃剂、氢氧化镁、氢氧化铝或三氧化二锑中任意一种或两种以上的混合物。
8.根据权利要求4所述的一种聚酯热熔胶膜，其特征在于：所述填料为气相二氧化硅、钛白粉、碳酸钙、云母、滑石粉、硅灰石、高岭土中任意一种或多种的混合物。
9.根据权利要求4所述的一种聚酯热熔胶膜，其特征在于：所述饱和聚酯树脂A和所述饱和聚酯树脂B均由多元酸和多元醇聚合而成；其中，所述多元酸包括60mol％以上的芳香族多元酸和小于40mol％非芳香族多元酸，所述多元醇包括60mol％以上的碳元素3个以上的多元醇和小于40mol％是碳元素小于3个的多元醇。
10.根据权利要求9所述的一种聚酯热熔胶膜，其特征在于：所述饱和聚酯树脂A的分子量为2～4万，玻璃化温度为30～90℃；所述饱和聚酯树脂B的分子量为2～4万，玻璃化温度为-10～30℃。
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