CN112724383A - 一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜及其制备方法，将改性聚酯按照制膜工艺制得高阻隔水蒸汽聚酯薄膜；改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、2,5‑吡啶二甲酸和氯化镍混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应得到改性聚酯；制得的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5‑吡啶二甲酸链段，且不同聚酯链段的2,5‑吡啶二甲酸链段的之间经Ni2+配位；对苯二甲酸链段和2,5‑吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.08～0.10；2,5‑吡啶二甲酸链段参与配位的有一个羰基上的O原子和吡啶上的N原子。本发明通过Ni2+与2,5‑吡啶二甲酸配位减少了自由体积，使得聚酯薄膜水蒸汽的阻隔性得到提高，高阻隔水蒸汽聚酯薄膜在38℃、90％相对湿度条件下的水蒸汽透过率≤1.0g/(m2·d)。

Description

一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于聚酯薄膜技术领域，涉及一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜及其制备方法。
背景技术
聚酯薄膜是聚酯在非纤维领域应用的一类重要产品，目前它们主要指聚酯家族中的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物制成的薄膜形式，经双轴向拉伸后产出的一种性能优良的高档塑料薄膜，具有抗拉伸强度大、挺度佳、抗烧裂、不易破损、电气和光学性能优良、阻氧性、阻湿性好、耐寒(-70℃)和耐热(200℃)的特点，且具耐化学腐蚀性及收缩性稳定等优良特性。聚酯薄膜主要用于电气、绝缘、包装、磁体容器、胶片等，其应用范围非常广泛。在我国，聚酯薄膜大多用于食品包装及电子部件、光学部件、电容器等方面，也应用于录音磁带、计算机记录带等磁性材料方面。
聚对苯二甲酸乙二醇酯具有较为优良的综合性能，但是阻隔水蒸汽透过性能的不足阻碍了在湿热环境下的应用。纯PET聚酯薄膜在38℃、90％相对湿度条件下的水蒸汽透过率通常在2.5g/(m2·d)以上，难以满足湿热环境下的高档电子器件(如太阳能电池膜组用基膜平板电视显示面板膜组用基膜)的性能要求。
因此，提高PET薄膜水蒸汽的阻隔性能对于湿热环境下的应用具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中PET薄膜水蒸汽的阻隔性能差的问题，提供一种高阻隔水蒸汽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如下：
一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜，聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，且不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段的之间经Ni2+配位；
对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.08～0.10；
2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有一个羰基上的O原子和吡啶上的N原子；
高阻隔水蒸汽聚酯薄膜在38℃、90％相对湿度条件下的水蒸汽透过率≤1.0g/(m2·d)，现有技术通常在2.5g/(m2·d)以上(本发明的高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的水蒸气阻隔性能通过水蒸气透过率进行评价，按照GB/T 21529-2008标准进行测试)。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜，不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段之间经Ni2+配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870699270000021
本发明还提供一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，将改性聚酯按照制膜工艺制得高阻隔水蒸汽聚酯薄膜；
改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、2,5-吡啶二甲酸和氯化镍混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应得到改性聚酯。
如上所述的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备步骤如下：
(1)改性聚酯经干燥、结晶后，采用挤出机塑化成熔体，熔体再经预过滤器过滤、计量泵计量、主过滤器过滤，而后进入三流道三层模头；
(2)形成的三层熔体经三流道模头汇合后流出，由静电吸附丝压在急冷辊的表面，经急冷辊冷却形成铸片，铸片依次经纵向和横向拉伸形成薄膜；
(3)拉伸后的薄膜经定型、冷却后，收卷、分切、热处理即得成品。
如上所述的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，改性聚酯的制备步骤如下：
(1)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入氯化镍和催化剂混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压～0.3MPa，酯化反应的温度为250～260℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上；
(2)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在30～50min内由常压平稳抽至绝对压力500Pa以下，反应温度为250～260℃，反应时间为30～50min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力100Pa以下，反应温度为270～282℃，反应时间为50～90min，制得改性聚酯。
如上所述的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，制膜工艺参数如下：
挤出机的温度为270～285℃；
所述模头的温度为280～285℃；
纵向拉伸倍数为3.0～3.3倍；
横向拉伸倍数为3.0～3.5倍；
热处理温度为80～100℃，热处理时间为20～24h。
如上所述的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸的摩尔比为1:1.3～1.5:0.08～0.10；
催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.02～0.03wt％；催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑；
氯化镍的加入量为2,5-吡啶二甲酸加入量的50～60mol％。
如上所述的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，改性聚酯的特性粘度为0.65～0.70dL/g。
本发明的原理如下：
水蒸汽可以通过PET材料进行吸附、溶解、渗透、传输和扩散，这对PET薄膜水蒸汽的阻隔性具有至关重要的影响。PET的非晶区或晶区缺陷处存在较多的分子间隙和孔洞，这就增加了水蒸汽在PET基体中渗透的途径。水蒸汽渗透过程主要包括以下几步：水蒸汽的表面吸附；水蒸汽在基体中溶解；水蒸汽在基体中扩散；水蒸汽从基体的另一侧解吸而扩散。聚合物基体的自由体积对水蒸汽的渗透性具有重要的影响，一般来说自由体积越大，水蒸汽的渗透性越强。所以聚合物的交联以及刚性的增加，都会阻碍分子链的运动，使得材料难以溶胀，渗透性下降。
本发明的Ni2+与2,5-吡啶二甲酸形成配位键，聚酯产生物理交联点且分子间作用增强，使得聚酯大分子的刚性增加，同时非晶区或晶区缺陷处存在的分子间隙和孔洞减少，减少了水蒸汽在PET基体中渗透的途径，水蒸汽在内部结构迁移缓慢。物理交联点的产生和分子间作用的增强所增加的大分子刚性，阻碍分子链的运动，减少了自由体积，有利于聚酯薄膜水蒸汽的阻隔性的提高。本发明中的高阻隔水蒸汽聚酯薄膜分子中，对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.08～0.10，Ni2+与2,5-吡啶二甲酸配位形成的交联点较多，使得链段的活动能力进一步下降，减少了水蒸汽在PET基体中渗透的途径，从而有利于提高聚酯薄膜对水蒸汽的阻隔性。
有益效果：
(1)本发明的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，通过Ni2+与2,5-吡啶二甲酸形成配位键，聚酯产生物理交联点且分子间作用增强，聚酯大分子的刚性增加，阻碍分子链的运动，减少了自由体积，使得聚酯薄膜水蒸汽的阻隔性得到提高；
(2)本发明的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜在38℃、90％相对湿度条件下的水蒸汽透过率≤1.0g/(m2·d)，远高于现有技术水平。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的水蒸气阻隔性能通过水蒸气透过率进行评价，按照GB/T21529-2008标准进行测试，水蒸气透过率的测试条件为温度38℃、相对湿度90％。
实施例1
一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)改性聚酯的制备；
(1.1)酯化反应；
将摩尔比为1:1.3:0.08的对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入氯化镍和催化剂(三氧化二锑)混合均匀，催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.02wt％；氯化镍的加入量为2,5-吡啶二甲酸加入量的54mol％；然后在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.3MPa，酯化反应的温度为250℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％；
(1.2)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在30min内由常压平稳抽至绝对压力500Pa，反应温度为259℃，反应时间为40min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力18Pa，反应温度为270℃，反应时间为90min，制得特性粘度为0.65dL/g的改性聚酯；
(2)改性聚酯经干燥、结晶后，采用挤出机塑化成熔体，熔体再经预过滤器过滤、计量泵计量、主过滤器过滤，而后进入三流道三层模头；
(3)形成的三层熔体经三流道模头汇合后流出，由静电吸附丝压在急冷辊的表面，经急冷辊冷却形成铸片，铸片依次经纵向和横向拉伸形成薄膜；
(4)拉伸后的薄膜经定型、冷却后，收卷、分切、热处理即得成品；
制膜工艺参数如下：
挤出机的温度为270℃；
所述模头的温度为280℃；
纵向拉伸倍数为3倍；
横向拉伸倍数为3倍；
热处理温度为80℃，热处理时间为24h；
制得的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.08；不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段的之间经Ni2+配位，且2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有一个羰基上的O原子和吡啶上的N原子，配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870699270000051
高阻隔水蒸汽聚酯薄膜在38℃、90％相对湿度条件下的水蒸汽透过率为1g/(m2·d)。
实施例2
一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)改性聚酯的制备；
(1.1)酯化反应；
将摩尔比为1:1.3:0.09的对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入氯化镍和催化剂(三氧化二锑)混合均匀，催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.02wt％；氯化镍的加入量为2,5-吡啶二甲酸加入量的56mol％；然后在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.3MPa，酯化反应的温度为256℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的96％；
(1.2)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在35min内由常压平稳抽至绝对压力490Pa，反应温度为260℃，反应时间为30min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力15Pa，反应温度为277℃，反应时间为58min，制得特性粘度为0.66dL/g的改性聚酯；
(2)改性聚酯经干燥、结晶后，采用挤出机塑化成熔体，熔体再经预过滤器过滤、计量泵计量、主过滤器过滤，而后进入三流道三层模头；
(3)形成的三层熔体经三流道模头汇合后流出，由静电吸附丝压在急冷辊的表面，经急冷辊冷却形成铸片，铸片依次经纵向和横向拉伸形成薄膜；
(4)拉伸后的薄膜经定型、冷却后，收卷、分切、热处理即得成品；
制膜工艺参数如下：
挤出机的温度为272℃；
所述模头的温度为21℃；
纵向拉伸倍数为3倍；
横向拉伸倍数为3.1倍；
热处理温度为90℃，热处理时间为21h；
制得的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.09；不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段的之间经Ni2+配位，且2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有一个羰基上的O原子和吡啶上的N原子，配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870699270000061
高阻隔水蒸汽聚酯薄膜在38℃、90％相对湿度条件下的水蒸汽透过率为0.94g/(m2·d)。
实施例3
一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)改性聚酯的制备；
(1.1)酯化反应；
将摩尔比为1:1.3:0.10的对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入氯化镍和催化剂(三氧化二锑)混合均匀，催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.02wt％；氯化镍的加入量为2,5-吡啶二甲酸加入量的50mol％；然后在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.2MPa，酯化反应的温度为258℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的97％；
(1.2)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在40min内由常压平稳抽至绝对压力480Pa，反应温度为253℃，反应时间为46min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力25Pa，反应温度为280℃，反应时间为55min，制得特性粘度为0.67dL/g的改性聚酯；
(2)改性聚酯经干燥、结晶后，采用挤出机塑化成熔体，熔体再经预过滤器过滤、计量泵计量、主过滤器过滤，而后进入三流道三层模头；
(3)形成的三层熔体经三流道模头汇合后流出，由静电吸附丝压在急冷辊的表面，经急冷辊冷却形成铸片，铸片依次经纵向和横向拉伸形成薄膜；
(4)拉伸后的薄膜经定型、冷却后，收卷、分切、热处理即得成品；
制膜工艺参数如下：
挤出机的温度为274℃；
所述模头的温度为282℃；
纵向拉伸倍数为3倍；
横向拉伸倍数为3.2倍；
热处理温度为95℃，热处理时间为20h；
制得的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.1；不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段的之间经Ni2+配位，且2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有一个羰基上的O原子和吡啶上的N原子，配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870699270000071
高阻隔水蒸汽聚酯薄膜在38℃、90％相对湿度条件下的水蒸汽透过率为0.89g/(m2·d)。
实施例4
一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)改性聚酯的制备；
(1.1)酯化反应；
将摩尔比为1:1.4:0.08的对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入氯化镍和催化剂(乙二醇锑)混合均匀，催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.03wt％；氯化镍的加入量为2,5-吡啶二甲酸加入量的52mol％；然后在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.3MPa，酯化反应的温度为252℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的95％；
(1.2)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在50min内由常压平稳抽至绝对压力440Pa，反应温度为255℃，反应时间为44min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力20Pa，反应温度为275℃，反应时间为60min，制得特性粘度为0.68dL/g的改性聚酯；
(2)改性聚酯经干燥、结晶后，采用挤出机塑化成熔体，熔体再经预过滤器过滤、计量泵计量、主过滤器过滤，而后进入三流道三层模头；
(3)形成的三层熔体经三流道模头汇合后流出，由静电吸附丝压在急冷辊的表面，经急冷辊冷却形成铸片，铸片依次经纵向和横向拉伸形成薄膜；
(4)拉伸后的薄膜经定型、冷却后，收卷、分切、热处理即得成品；
制膜工艺参数如下：
挤出机的温度为276℃；
所述模头的温度为283℃；
纵向拉伸倍数为3.1倍；
横向拉伸倍数为3.3倍；
热处理温度为100℃，热处理时间为20h；
制得的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.08；不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段的之间经Ni2+配位，且2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有一个羰基上的O原子和吡啶上的N原子，配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870699270000081
高阻隔水蒸汽聚酯薄膜在38℃、90％相对湿度条件下的水蒸汽透过率为0.93g/(m2·d)。
实施例5
一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)改性聚酯的制备；
(1.1)酯化反应；
将摩尔比为1:1.4:0.09的对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入氯化镍和催化剂(乙二醇锑)混合均匀，催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.03wt％；氯化镍的加入量为2,5-吡啶二甲酸加入量的57mol％；然后在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.1MPa，酯化反应的温度为254℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的95％；
(1.2)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在50min内由常压平稳抽至绝对压力300Pa，反应温度为258℃，反应时间为42min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力19Pa，反应温度为272℃，反应时间为80min，制得特性粘度为0.69dL/g的改性聚酯；
(2)改性聚酯经干燥、结晶后，采用挤出机塑化成熔体，熔体再经预过滤器过滤、计量泵计量、主过滤器过滤，而后进入三流道三层模头；
(3)形成的三层熔体经三流道模头汇合后流出，由静电吸附丝压在急冷辊的表面，经急冷辊冷却形成铸片，铸片依次经纵向和横向拉伸形成薄膜；
(4)拉伸后的薄膜经定型、冷却后，收卷、分切、热处理即得成品；
制膜工艺参数如下：
挤出机的温度为279℃；
所述模头的温度为284℃；
纵向拉伸倍数为3.2倍；
横向拉伸倍数为3.4倍；
热处理温度为81℃，热处理时间为23h；
制得的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.09；不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段的之间经Ni2+配位，且2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有一个羰基上的O原子和吡啶上的N原子，配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870699270000091
高阻隔水蒸汽聚酯薄膜在38℃、90％相对湿度条件下的水蒸汽透过率为0.96g/(m2·d)。
实施例6
一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)改性聚酯的制备；
(1.1)酯化反应；
将摩尔比为1:1.4:0.10的对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入氯化镍和催化剂(醋酸锑)混合均匀，催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.03wt％；氯化镍的加入量为2,5-吡啶二甲酸加入量的58mol％；然后在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.2MPa，酯化反应的温度为259℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的97％；
(1.2)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在45min内由常压平稳抽至绝对压力470Pa，反应温度为250℃，反应时间为50min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力100Pa，反应温度为274℃，反应时间为75min，制得特性粘度为0.7dL/g的改性聚酯；
(2)改性聚酯经干燥、结晶后，采用挤出机塑化成熔体，熔体再经预过滤器过滤、计量泵计量、主过滤器过滤，而后进入三流道三层模头；
(3)形成的三层熔体经三流道模头汇合后流出，由静电吸附丝压在急冷辊的表面，经急冷辊冷却形成铸片，铸片依次经纵向和横向拉伸形成薄膜；
(4)拉伸后的薄膜经定型、冷却后，收卷、分切、热处理即得成品；
制膜工艺参数如下：
挤出机的温度为283℃；
所述模头的温度为285℃；
纵向拉伸倍数为3.3倍；
横向拉伸倍数为3.5倍；
热处理温度为82℃，热处理时间为22h；
制得的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.1；不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段的之间经Ni2+配位，且2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有一个羰基上的O原子和吡啶上的N原子，配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870699270000101
高阻隔水蒸汽聚酯薄膜在38℃、90％相对湿度条件下的水蒸汽透过率为0.92g/(m2·d)。
实施例7
一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)改性聚酯的制备；
(1.1)酯化反应；
将摩尔比为1:1.5:0.10的对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入氯化镍和催化剂(醋酸锑)混合均匀，催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.03wt％；氯化镍的加入量为2,5-吡啶二甲酸加入量的60mol％；然后在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.3MPa，酯化反应的温度为260℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的98％；
(1.2)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在45min内由常压平稳抽至绝对压力480Pa，反应温度为251℃，反应时间为48min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力30Pa，反应温度为282℃，反应时间为50min，制得特性粘度为0.7dL/g的改性聚酯；
(2)改性聚酯经干燥、结晶后，采用挤出机塑化成熔体，熔体再经预过滤器过滤、计量泵计量、主过滤器过滤，而后进入三流道三层模头；
(3)形成的三层熔体经三流道模头汇合后流出，由静电吸附丝压在急冷辊的表面，经急冷辊冷却形成铸片，铸片依次经纵向和横向拉伸形成薄膜；
(4)拉伸后的薄膜经定型、冷却后，收卷、分切、热处理即得成品；
制膜工艺参数如下：
挤出机的温度为285℃；
所述模头的温度为285℃；
纵向拉伸倍数为3.3倍；
横向拉伸倍数为3.5倍；
热处理温度为85℃，热处理时间为21h；
制得的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.1；不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段的之间经Ni2+配位，且2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有一个羰基上的O原子和吡啶上的N原子，配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870699270000111
高阻隔水蒸汽聚酯薄膜在38℃、90％相对湿度条件下的水蒸汽透过率为0.95g/(m2·d)。

Claims (8)

1.一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜，其特征在于：聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，且不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段的之间经Ni2+配位；
对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.08～0.10；
2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有一个羰基上的O原子和吡啶上的N原子；
高阻隔水蒸汽聚酯薄膜在38℃、90％相对湿度条件下的水蒸汽透过率≤1.0g/(m2·d)。
2.根据权利要求1所述的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜，其特征在于，不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段之间经Ni2+配位形成的配位结构为：
Figure FDA0002870699260000011
3.一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，其特征在于：将改性聚酯按照制膜工艺制得高阻隔水蒸汽聚酯薄膜；
改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、2,5-吡啶二甲酸和氯化镍混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应得到改性聚酯。
4.根据权利要求3所述的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备步骤如下：
(1)改性聚酯经干燥、结晶后，采用挤出机塑化成熔体，熔体再经预过滤器过滤、计量泵计量、主过滤器过滤，而后进入三流道三层模头；
(2)形成的三层熔体经三流道模头汇合后流出，由静电吸附丝压在急冷辊的表面，经急冷辊冷却形成铸片，铸片依次经纵向和横向拉伸形成薄膜；
(3)拉伸后的薄膜经定型、冷却后，收卷、分切、热处理即得成品。
5.根据权利要求3所述的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，改性聚酯的制备步骤如下：
(1)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入氯化镍和催化剂混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压～0.3MPa，酯化反应的温度为250～260℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上；
(2)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在30～50min内由常压平稳抽至绝对压力500Pa以下，反应温度为250～260℃，反应时间为30～50min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力100Pa以下，反应温度为270～282℃，反应时间为50～90min，制得改性聚酯。
6.根据权利要求4所述的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，制膜工艺参数如下：
挤出机的温度为270～285℃；
所述模头的温度为280～285℃；
纵向拉伸倍数为3.0～3.3倍；
横向拉伸倍数为3.0～3.5倍；
热处理温度为80～100℃，热处理时间为20-24h。
7.根据权利要求5所述的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸的摩尔比为1:1.3～1.5:0.08～0.10；
催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.02～0.03wt％；催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑；
氯化镍的加入量为2,5-吡啶二甲酸加入量的50～60mol％。
8.根据权利要求5所述的一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，改性聚酯的特性粘度为0.65～0.70dL/g。
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