CN1727180A - 一种可热合的双轴取向的聚合物薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种可热合的双轴取向的聚合物薄膜及其生产方法，属高分子技术领域。该聚合物薄膜由基层和热合层组成，所述基层为一种二羧酸与选自脂族的一种或多种二醇聚合形成的结晶性聚酯，所述热合层为脂族二醇和脂环族二醇同一种二羧酸的形成的无定型性共聚酯，改进后，所述热合层含有以无定型性共聚酯为载体的母料聚酯，母料聚酯的添加量为热合层重量的0.3％～5％。本发明制备工艺简单，得到的产品同时具有良好的加工性和热合性，该聚合物薄膜可广泛应用于包装、证卡、信息显示等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚合物薄膜，更具体地说，涉及一种可热合的双轴取向的聚合物薄膜及其制备方法，属高分子技术领域。
背景技术
经过双轴拉伸取向，并且经过高温热定型的聚酯薄膜具有优良的物理化学性能，可广泛用于诸多工业领域。但是，聚酯薄膜经过双轴拉伸取向，并且经过高温热定型处理后，达到一定程度的结晶，使得聚酯薄膜的分子结构变得十分致密，分子取向后的聚酯薄膜很难进行热合，并且随着聚酯薄膜分子取向程度的增加其热合性也会变得更差。由于上述的原因，还没有发现直接用于包装的可热合的薄型聚酯薄膜，或者用于卡类较厚的可热合的聚酯薄膜，聚酯薄膜用于此类领域时，都是经过特殊处理后的复合型薄膜。其中可以采用热合温度较低的热溶胶对聚酯薄膜进行涂覆作为热封聚合物薄膜；还可以采用具有较低熔点的热塑性塑料对聚酯薄膜进行复合，如聚乙烯塑料等，但在聚酯与聚乙烯之间很难产生很好的粘接性；再有就是可以采用改性的共聚酯对聚酯薄膜进行复合，此类产品近年来得到广泛的应用。例如，美国专利US4,373,002、US4,405,400中讲述了一种用环己烷二甲醇改性的无定型共聚酯(PETG)同结晶性聚酯材料形成的基层复合而成的可热合聚合物薄膜，该薄膜可通过共挤和随后的分子取向步骤制备得到，但此专利只从整体上讲述了薄膜的生产，没有涉及具体的配方等内容。中国专利00803364.1公开了一种包含可热封层和基材层的聚合物薄膜，此薄膜的基层采用间酸改性的聚酯树脂，热合层采用二醇改性的PETG聚酯树脂；或者其基层为包含不相容的有机粒子或具有遮盖力的无机粒子的不透明的聚酯层，但该发明中的聚酯薄膜的表层中没有涉及到添加滑爽性粒子，导致在薄膜收卷过程中出现薄膜粘连的现象。同时，该发明中的聚酯薄膜的基层采用了间苯二甲酸改性的聚酯原料，使得按此专利制备的聚酯薄膜具有较高的热收缩率。EP-A-0720533公开了具有PET基层和不透明可热封层的不透明聚合物膜，所述可热封层包含一种熔点比基层低20～60℃的改性聚酯。美国专利US6,423,401公开了一种可热封的聚酯薄膜，此薄膜具有A/B/C型的三层结构，其中B为不含无机粒子的结晶性的基层，A为可以热封的含无机粒子的无定型层，C为不可热封的含无机粒子的结晶性的聚酯层。
发明内容
本发明的目的是提供一种可热合的双轴取向的聚合物薄膜，该薄膜具有良好的光学性能、加工性及热合性。
本发明的另一个目的是提供这种聚合物薄膜的制备方法，该制备方法工艺简单，通过该方法得到的产品同时具有良好的加工性和热合性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种可热合的双轴取向的聚合物薄膜，由基层和热合层组成，所述基层为一种二羧酸与选自脂族的一种或多种二醇聚合形成的结晶性聚酯，所述热合层为脂族二醇和脂环族二醇同一种二羧酸的形成的无定型性共聚酯，改进后，所述热合层含有以无定型性共聚酯为载体的母料聚酯，母料聚酯的添加量为热合层重量的0.3％～5％。
上述可热合的双轴取向的聚合物薄膜，所述母料聚酯的添加量为热合层重量的0.5％～2％。
上述可热合的双轴取向的聚合物薄膜，所述基层中结晶性聚酯为对苯二甲酸乙二醇酯或对萘二甲酸乙二醇酯。
上述可热合的双轴取向的聚合物薄膜，所述热合层中无定型性共聚酯为1，4-环己烷二甲醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
一种如上述可热合的双轴取向的聚合物薄膜的制备方法，它包括以下步骤：
a.将基层结晶性聚酯在150℃～180℃条件下干燥，然后送入挤出系统，在260℃～300℃熔融；将热合层原料经过50℃～80℃预干燥或不经过干燥，然后送入挤出系统，在240℃～270℃熔融；
b.基层和热合层的熔体物料经共挤模头，在冷却辊上形成聚合物薄膜厚片；
c.将厚片预热，纵向拉伸3.0～3.8倍；
d.将纵向拉伸后的膜片预热后，横向拉伸3.0～4.0倍；
e.将拉伸后的薄膜在150℃～230℃热定型，冷却，收卷，得到具有热合层的双轴取向的聚合物薄膜。
聚酯薄膜可以为包括基层和热合层的二层结构、三层结构或多层结构，热合层分布在基层的一面或两面，其结构不限定在本发明中所阐述的层间结构。
适合本发明的基层材料为一种二元羧酸与选自脂族的一种或多种二元醇聚合形成的结晶性聚酯，其中，二元酸可以是直链脂肪酸、芳香族二酸等，如对苯二甲酸，间苯二甲酸、邻苯二甲酸、对苯二乙酸、对萘二甲酸、六氢对苯二甲酸、琥珀酸、壬二酸、己二酸或葵二酸等，优选对苯二甲酸；合适的脂族二元醇包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、二甘醇、三甘醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、新戊二醇或1，6-己二醇等，优选乙二醇。
适合本发明的基层结晶性材料为特性粘度为0.5dL/g～0.85dL/g的对苯二甲酸乙二醇酯或对萘二甲酸乙二醇酯，优选特性粘度为0.6dL/g～0.7dL/g的对苯二甲酸乙二醇酯或对萘二甲酸乙二醇酯。
其中基层可以含有一定量的滑爽剂，滑爽剂可以在聚酯切片合成过程中加入到基层聚酯原料中，也可以以母料的形式填加，优选以母料的形式加入到基层中，含量在0-150000ppm。
其中滑爽剂可以是二氧化硅、二氧化钛、高岭土、碳酸钙、硫酸钡、碳黑等无机粒子，也可以是交联聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等有机粒子。优选二氧化硅、高岭土、碳酸钙粒子。
其中滑爽剂的粒径为0.2-10um，优选0.2-3.0um，更优选0.2-2.0um。
适合本发明的热合层中无定型性材料为脂族二醇和脂环族二醇，尤其是乙二醇和1，4-环己烷二甲醇与二羧酸尤其是对苯二甲酸聚合形成的共聚酯。优选脂族二醇与脂环族二醇摩尔比为60∶40～80∶20。可选的例子为，常州某厂生产的PETG、SKC公司的PETG S2008、Eastman公司PETGTM6763等。
热合层中还含有以无定型性共聚酯为载体的母料聚酯。母料聚酯的添加量为热合层重量的0.3％～5％，优选0.5％～2％。这些母料聚酯中含有二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、碳酸钙或硫酸钡等无机组分，还可以含有脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇、交联聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯等有机组份，合适的母料聚酯可以选用Eastman公司的Eastman 6763 C0005、Eastman 6763C0030、Eastman 6763 C0047、Eastman 6763 C0025、Eastman 6763 C0050、Eastman 6763 C0055等。
聚合物薄膜可通过常规技术，如涂覆，共挤等技术实现，本发明提供的聚合物薄膜的制备方法包括以下步骤：
按照本发明，基层聚酯树脂在150℃～180℃进行结晶干燥处理，然后送入单螺杆挤出机，在260℃～300℃的温度下熔融挤出；热合层共聚酯树脂可以在50℃-80℃进行预干燥处理，或者不进行干燥造处理，然后送入双螺杆挤出机，在240℃-270℃的温度下进行熔融挤出。
本发明可采用本领域已知的加工方法，如管膜工艺、平膜工艺，优选平膜工艺。熔融的聚酯熔体从T型模头共挤到骤冷的冷却辊上，以保证共聚酯骤冷至无定型状态，得到多层的未拉伸的聚合物厚片。
按照本发明，聚合物薄膜可以是单轴取向的，但优选聚合物薄膜在平面的两个相互垂直的方向上双轴取向拉伸，以获得令人满意的机械和物理性能。双轴取向通常可通过顺序的在70℃～120℃温度范围内，在纵向方向拉伸3.0～3.8倍，然后在横向方向上拉伸3.0～4.0倍，并在150℃～230℃热定型，得到拉伸取向的聚合物薄膜。
本发明提供的聚合物薄膜具有良好的光学性能、加工性及热合性，可广泛应用于包装、证卡、信息显示等领域。
本发明提供的聚合物薄膜制备方法，工艺简单，得到的产品同时具有良好的加工性和热合性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
将特性粘度为0.65dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯及含有二氧化硅无机粒子的母料型聚对苯二甲酸乙二醇酯混合均匀，其中二氧化硅粒子的粒径为3.0um，含量为200ppm。将此混合物料在170℃结晶干燥，然后将结晶好的物料送入单螺杆挤出机，在280℃条件下熔融；将1，4-环己烷二甲醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯Eastman PETGTM6763和占热合层重量0.5％的母料聚酯切片Eastman C0030混合均匀，不经过干燥处理，直接送入双螺杆挤出机在250℃条件下熔融；将上述两种熔融物料通过一共挤模头，流延到一转动的冷却滚筒上，形成无定型的厚片；将此厚片加热到约80℃，纵向拉伸3.0倍；将纵向拉伸后的聚合物膜片送到横向拉幅机中，在110℃条件下将片膜横向拉伸3.3倍；将双轴拉伸取向的聚合物膜在200℃热定型，冷却、收卷，得到厚度为50um的聚合物薄膜。
该聚合物薄膜为热合层/基层/热合层三层结构，可热合层的厚度为5um。
实施例2
将特性粘度为0.65dl/g聚对萘二甲酸乙二醇酯原料切片(作为基层)在180℃结晶干燥，然后将结晶好的物料送入单螺杆挤出机，在280℃条件下熔融；将1，4-环己烷二甲醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯SKC PETG S2008占热合层重量0.5％的母料聚酯切片Eastman C0030混合均匀，不经过干燥处理，直接送入双螺杆挤出机中在270℃条件下熔融；将上述两种熔融物料通过一共挤模头，流延到一转动的冷却滚筒上，形成无定型的厚片；将此厚片加热到约70℃，纵向拉伸3.8倍；将纵向拉伸后的聚合物膜片送到横向拉幅机中，在100℃条件下将片膜横向拉伸4.0倍；将双轴拉伸取向的聚合物膜在150℃热定型，冷却、收卷，得到厚度为50um的聚合物薄膜。
该聚合物薄膜为热合层/基层/热合层三层结构，可热合层的厚度为5um。
实施例3
将特性粘度为0.65dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯及含有二氧化钛无机粒子的母料型聚对苯二甲酸乙二醇酯混合均匀，其中二氧化钛粒子的粒径为0.3um，含量为120000ppm。将此混合物料在150℃结晶干燥，然后将结晶好的物料送入单螺杆挤出机，在300℃条件下熔融；将1，4-环己烷二甲醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯Eastman PETGTM6763和占热合层重量2.0％的母料聚酯切片Eastman C0047混合均匀，在50℃条件下进行干燥处理，然后送入双螺杆挤出机在250℃条件下熔融；将上述两种熔融物料通过一共挤模头，流延到一转动的冷却滚筒上，形成无定型的厚片；将此厚片加热到约100℃，纵向拉伸3.0倍；将纵向拉伸后的聚合物膜片送到横向拉幅机中，在120℃条件下将片膜横向拉伸3.0倍；将双轴拉伸取向的聚合物膜在230℃热定型，冷却、收卷，得到厚度为100um的聚合物薄膜。
该聚合物薄膜为热合层/基层/热合层三层结构，可热合层的厚度为10um。
实施例4
将特性粘度为0.55dl/g聚对苯二甲酸乙二醇酯原料切片(作为基层)在170℃结晶干燥，然后将结晶好的物料送入单螺杆挤出机，在260℃条件下熔融；将1，4-环己烷二甲醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯PETG和占热合层重量0.3％的母料聚酯切片Eastman C0030混合均匀，在80℃条件下干燥处理，然后送入双螺杆挤出机中，在240℃条件下熔融；将上述两种熔融物料通过一共挤模头，流延到一转动的冷却滚筒上，形成无定型的厚片；将此厚片加热到约110℃，纵向拉伸3.0倍；将纵向拉伸后的聚合物膜片送到横向拉幅机中，在110℃条件下将片膜横向拉伸3.3倍；将双轴拉伸取向的聚合物膜在210℃热定型，冷却、收卷，得到厚度为70um的聚合物薄膜。
该聚合物薄膜为热合层/基层/热合层三层结构，可热合层的厚度为7um。
实施例5
将特性粘度为0.85dl/g聚对苯二甲酸乙二醇酯原料切片(作为基层)在160℃结晶干燥，然后将结晶好的物料送入单螺杆挤出机，在290℃条件下熔融；将1，4-环己烷二甲醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯Eastman PETGTM6763和占热合层重量1.0％的母料聚酯切片Eastman C0047混合均匀，不经过干燥处理，直接送入双螺杆挤出机中在，250℃条件下熔融；将上述两种熔融物料通过一共挤模头，流延到一转动的冷却滚筒上，形成无定型的厚片；将此厚片加热到约80℃，纵向拉伸3.3倍；将纵向拉伸后的聚合物膜片送到横向拉幅机中，在110℃条件下将片膜横向拉伸3.5倍；将双轴拉伸取向的聚合物膜在180℃热定型，冷却、收卷，得到厚度为100um的聚合物薄膜。
该聚合物薄膜为热合层/基层/热合层三层结构，可热合层的厚度为10um。
实施例6
将特性粘度为0.65dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯及含有二氧化硅无机粒子的母料型聚对苯二甲酸乙二醇酯混合均匀，其中二氧化硅粒子的粒径为1.8um，含量为50ppm。将此混合物料在170℃结晶干燥，然后将结晶好的物料送入单螺杆挤出机，在280℃条件下熔融；将1，4-环己烷二甲醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯Eastman PETGTM6763和占热合层重量5％的母料聚酯切片EastmanC0030混合均匀，不经过干燥处理，直接送入双螺杆挤出机中在，260℃条件下熔融；将上述两种熔融物料通过一共挤模头，流延到一转动的冷却滚筒上，形成无定型的厚片；将此厚片加热到约80℃，纵向拉伸3.0倍；将纵向拉伸后的聚合物膜片送到横向拉幅机中，在110℃条件下将片膜横向拉伸3.3倍；将双轴拉伸取向的聚合物膜在200℃热定型，冷却、收卷，得到厚度为75um的聚合物薄膜。
该聚合物薄膜为热合层/基层二层结构，可热合层的厚度为10um。
Claims (5)
1.一种可热合的双轴取向的聚合物薄膜，由基层和热合层组成，所述基层为一种二羧酸与选自脂族的一种或多种二醇聚合形成的结晶性聚酯，所述热合层为脂族二醇和脂环族二醇同一种二羧酸的形成的无定型性共聚酯，其特征在于，所述热合层含有以无定型性共聚酯为载体的母料聚酯，母料聚酯的添加量为热合层重量的0.3％～5％。
2.根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述母料聚酯的添加量为热合层重量的0.5％～2％。
3.根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述基层中结晶性聚酯为对苯二甲酸乙二醇酯或对萘二甲酸乙二醇酯。
4.根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述热合层中无定型性共聚酯为1，4-环己烷二甲醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
5.一种如权利要求1、2、3或4所述聚合物薄膜的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
a.将基层结晶性聚酯在150℃～180℃条件下干燥，然后送入挤出系统，在260℃～300℃熔融；将热合层原料经过50℃～80℃预干燥或不经过干燥，然后送入挤出系统，在240℃～270℃熔融；
b.基层和热合层的熔体物料经共挤模头，在冷却辊上形成聚合物薄膜厚片；
c.将厚片预热，纵向拉伸3.0～3.8倍；
d.将纵向拉伸后的膜片预热后，横向拉伸3.0～4.0倍；
e.将拉伸后的薄膜在150℃～230℃热定型，冷却，收卷，得到可热合的双轴取向的聚合物薄膜。
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| CN 200510012693 CN1727180A (zh) | 2005-07-26 | 2005-07-26 | 一种可热合的双轴取向的聚合物薄膜及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN103223758A (zh) * | 2013-04-17 | 2013-07-31 | 安徽国风塑业股份有限公司 | 一种建筑工程用bopet薄膜及其制作方法 |
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2005
- 2005-07-26 CN CN 200510012693 patent/CN1727180A/zh active Pending
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