TWI856720B - 聚酯薄膜以及其製備方法 - Google Patents
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Abstract
根據本實施方式的聚酯薄膜包括聚酯樹脂。聚酯樹脂包括具有環己烷骨架的重複單元和具有苯環的重複單元。上述聚酯薄膜在使用傅立葉轉換紅外光譜儀(Fourier transform infrared spectroscopy;FT-IR)測量的光譜中具有作為與上述苯環的彎曲振動有關的峰的基準峰和作為與C-O伸縮振動有關的峰的第一峰。基準峰為在788cm
-1至798cm
-1波數處的峰。第一峰為在1129cm
-1至1139cm
-1波數處的峰。基準峰與第一峰的強度差為-0.05至+0.05。本實施方式可以通過將具有受控結晶度的聚酯樹脂應用於薄膜來向薄膜賦予優異的耐熱性和機械性能等。
Description
本實施方式涉及一種聚酯薄膜及其製備方法。
聚酯在耐熱性、機械強度及透明性等方面具有穩定的性能。為此,廣泛應用於容器、包裝材料、薄膜、電纜等各個領域。尤其,聚對苯二甲酸亞環己二醇酯(Polycyclohexylenedimethylene Terephthalate;PCT)與其他樹脂相比,具有優異的耐熱性和耐濕性等,在需要高耐熱性的領域,尤其是在電動汽車領域和電子零件領域,其利用率正逐漸增加。
PCT樹脂是通過將環己烷二甲醇和對苯二甲酸縮聚而成的、具有環己烷骨架的聚酯樹脂。
PCT樹脂具有快速結晶的特性。這種特性在製造通常具有較大厚度的注塑成型產品時有助於提高加工性和生產效率。然而,當將擠出和/或拉伸工藝應用於如片材或薄膜製造工藝等的製造工藝時,若不能順利地控制聚合物的結晶特性,則很容易導致產品品質下降或產量降低。
上述的背景技術是發明人為匯出本發明而擁有的技術資訊或者在匯出本發明的過程中掌握的技術資訊,因此不能認為是在申請本發明之前向公眾公開的公知技術。
作為相關的現有技術,有日本公開專利第2002-146166號、韓國授權專利第10-1572408號等。
技術問題
本實施方式的目的在於提供一種聚酯薄膜,其採用難以控制結晶度的樹脂製備而成。
解決問題的方案
為了實現上述目的,根據一個實施方式的聚酯薄膜為包含聚酯樹脂的薄膜。
上述聚酯樹脂包括具有環己烷骨架的重複單元和具有苯環的重複單元。
在使用傅立葉轉換紅外光譜儀測量的光譜中具有作為與上述苯環的彎曲振動有關的峰的基準峰和作為與C-O伸縮振動有關的峰的第一峰。
上述基準峰為在788cm
-1至798cm
-1波數處的峰。
上述第一峰為在1129cm
-1至1139cm
-1波數處的峰。
上述基準峰與上述第一峰的強度差為-0.05至+0.05。
上述聚酯薄膜在上述光譜中可以具有第二峰,上述第二峰為與上述第一峰不同且與C-O伸縮振動有關的峰。
上述第二峰可以為在810cm
-1至820cm
-1波數處的峰。
上述基準峰與上述第二峰的強度差可以為-0.05至+0.05。
上述聚酯薄膜在上述光譜中可以具有作為與C=O-O伸縮振動有關的峰的第三峰。
上述第三峰可以為在850cm
-1至860cm
-1波數處的峰。
上述基準峰與上述第三峰的強度差可以為-0.05至+0.05。
上述聚酯薄膜在上述光譜中可以具有作為與C=O-O伸縮振動有關的峰的第四峰。
上述第四峰可以為在966cm
-1至976cm
-1波數處的峰。
上述基準峰與上述第四峰的強度差可以為-0.05至+0.05。
上述聚酯薄膜在250℃下靜置30分鐘後測得的抗拉強度可以為7 Kgf/mm
2以上。
上述聚酯薄膜在250℃下靜置30分鐘後測得的伸長率可以為100%以上。
上述聚酯薄膜在250℃下靜置30分鐘後測得的霧度值可以為15%以下。
上述聚酯薄膜在250℃下靜置30分鐘後測得的黃色指數值可以為3以下。
具有上述苯環的重複單元可以包括二羧酸類重複單元。
上述二羧酸類重複單元可以包括對苯二甲酸類重複單元和間苯二甲酸類重複單元。
上述聚酯樹脂可以具有30,000g/mol至50,000g/mol的重均分子量。
根據另一實施方式的聚酯薄膜的製備方法包括:擠出步驟,通過擠出聚酯樹脂組合物製備片材;拉伸步驟,通過拉伸上述片材來製備熱處理前薄膜;以及熱定型步驟,通過對上述熱處理前薄膜進行熱定型來製備聚酯薄膜。
上述聚酯薄膜包括聚酯樹脂。
上述聚酯樹脂包括具有環己烷骨架的重複單元和具有苯環的重複單元。
上述聚酯薄膜在使用傅立葉轉換紅外光譜儀測量的光譜中具有作為與上述苯環的彎曲振動有關的峰的基準峰和作為與C-O伸縮振動有關的峰的第一峰。
上述基準峰為在788cm
-1至798cm
-1波數處的峰。
上述第一峰為在1129cm
-1至1139cm
-1波數處的峰。
上述聚酯薄膜的上述基準峰與上述第一峰的強度差為-0.05至+0.05。
在上述擠出步驟、拉伸步驟及熱定型步驟中的至少一個步驟中,基於使用傅立葉轉換紅外光譜儀確認的上述聚酯薄膜的光譜來設定用於調節上述聚酯薄膜的結晶特性的工藝條件。
上述拉伸步驟可以包括通過對上述片材進行縱向拉伸以製備縱向拉伸片材的縱向拉伸過程和通過對上述縱向拉伸片材進行橫向拉伸以製備熱處理前薄膜的橫向拉伸過程。
在上述拉伸步驟中,可以基於使用傅立葉轉換紅外光譜儀確認的上述聚酯薄膜的光譜來設定用於調節上述聚酯薄膜的結晶特性的上述縱向拉伸過程的拉伸比和上述橫向拉伸過程的拉伸比。
上述縱向拉伸過程的拉伸比可以為2倍至4倍,上述橫向拉伸過程的拉伸比可以為3倍至5倍。
在上述熱定型步驟中,可以基於使用傅立葉轉換紅外光譜儀確認的上述聚酯薄膜的光譜來設定用於調節上述聚酯薄膜的結晶特性的熱定型溫度。
上述熱定型溫度可以為200℃至250℃。
發明的效果
在本實施方式的聚酯薄膜中,樹脂的結晶度受到控制,因此耐熱性和機械性能等可能優異。
以下,對本發明的實施例進行詳細說明,以使本發明所屬技術領域的普通技術人員輕鬆實現本發明。然而,本發明可通過多種不同的實施方式實現,並不限定於在本說明書中所說明的實施例。
在本說明書的整個文件中,程度的術語“約”或“實質上”等意指具有接近指定的具有容許誤差的數值或範圍的含義,並旨在防止用於理解本實施方式所公開的準確的或絕對的數值被任何不合情理的協力廠商不正當或非法地使用。
在本說明書全文中,馬庫西型式描述中包括的術語“……的組合”是指從馬庫西型式描述的組成要素組成的組中選擇的一個或多個組成要素的混合或組合,從而意味著本發明包括選自由上述組成要素組成的組中的一個或多個組成要素。
在本說明書全文中,“A和/或B”形式的記載意指“A、B或A和B”。
在本說明書全文中,除非有特別說明,如“第一”、“第二”或“A”、“B”等的術語為了互相區別相同術語而使用。
在本說明書中,B位於A上的含義是指B位於A上或其中間存在其他層的情況下B位於A上或可位於A上,不應限定於B以接觸的方式位於A表面的含義來解釋。
除非有特別說明,在本說明書中單數的表述解釋為包括上下文所解釋的單數或複數的含義。
在本說明書中,室溫是指20℃至25℃中的任一溫度。
在本說明書中記載的樹脂被解釋為包括樹脂本身和衍生自該樹脂的化合物的意思。示例性地,在本說明書中記載的聚酯樹脂被解釋為包括聚酯樹脂和上述聚酯樹脂的衍生物(derivative)的意思。
在本說明書中記載的“~類重複單元”是指衍生自作為單體應用的化合物的重複單元。示例性地,二醇類重複單元是指衍生自二醇類化合物的重複單元。
本說明書中提出的確認方法利用分析設備的結果,由於設備本身、類型和設備上載入的程式的不同,如下所述的特徵波數及其強度可能會存在微差。然而,不應將本說明書中提出的發明解釋為限制於此。
以下,將對本實施方式進行更詳細的說明。
聚合物樹脂的成膜過程要經過熔融(或軟化)、成片、升溫、拉伸、熱定型等多個步驟。聚合物樹脂的結晶度影響到製造成品率,也影響到如所製備的薄膜的機械性能和光學性能等產品的物理性能。
在每個步驟中調節聚合物樹脂的結晶度在提高成品率和控制製成品的品質方面很重要。為此,需要確認或預測各過程中聚合物樹脂的結晶度。尤其,在快速進行結晶的聚合物樹脂的情況下更需要確認或預測。
本發明人試圖應用各種方法作為更容易確認或預測包含具有環己烷骨架的重複單元的聚酯薄膜的結晶度的方法,結果,提出判斷為很好反映樹脂的特異性的本實施方式的使用傅立葉轉換紅外光譜儀的方法。
聚合物的結晶度的確認方法Ⅰ
為了實現上述目的,根據本實施方式的一實施例的聚合物的結晶度的確認方法包括準備步驟;測量步驟;選擇步驟;搜索步驟;及輸出步驟。
上述準備步驟是準備待確認的含聚合物樣品的步驟。
上述樣品包括聚酯樹脂,並且上述聚酯樹脂包括具有環己烷骨架的重複單元。
上述聚酯樹脂可包括聚對苯二甲酸環己基二亞甲基酯。
例如,與具有乙二醇殘基的聚酯樹脂等相比,上述聚酯樹脂具有非常高的結晶速度,因此不容易控制結晶度。
上述樣品可以包括拉伸薄膜。
上述樣品可以包括單軸拉伸薄膜。
上述樣品可以包括雙軸拉伸薄膜。
上述樣品可以包括逐次雙軸拉伸薄膜。
由熱促進的結晶可以反映在拉伸薄膜中包含的聚合物樹脂中。此外,通過拉伸(在雙軸拉伸膜的情況下機械方向拉伸和寬度方向拉伸)促進的結晶可以反映在拉伸薄膜中包含的聚合物樹脂中。
上述準備步驟是準備包含待確認的含聚合物樣品的步驟,如果需要,可以準備調節至可通過光譜儀測量的尺寸的樣品。
通常通過切割成四邊形形狀來方便地準備樣品,但不限於此。
如果需要,可以將樣品製備成具有平行於或垂直於拉伸方向的表面。示例性地,可以通過切割準備使得拉伸薄膜的機械方向與樣品的一面平行。另外,也可以以拉伸薄膜的寬度方向與樣品的一面平行的方式切斷來準備。如上以拉伸薄膜的機械方向或寬度方向與一面平行的方式準備的樣品可能更有利於確認下面將描述的通過拉伸促進的結晶度。
樣品可以製備成縱橫分別為約5cm至6cm的正方形形式,但不限於此。
測量步驟是通過使用光譜儀獲得包括表示上述樣品的結晶特性的波數處的吸光度強度資訊的光譜資訊的步驟。
作為上述光譜儀,可以應用傅立葉轉換紅外光譜儀。
作為FT-IR設備,可以應用Variant公司製造的UMA 600產品,但不限於此設備。FT-IR設備的具體設定方法按照後述的實驗實施例的描述,例如,可以採用單次反射的金剛石和鍺ATR(Diamond and Ge single bounce ATR),在MCT檢測器、解析度4、#32掃描條件下進行測量。
作為波數測量範圍,可以測量設備提供的整個波數,可以利用測量約800cm
-1至約1200cm
-1的範圍的結果,或也可以在下面將描述的第一波數、第二波數、第三波數及第四波數中選擇至少一個波數來進行測量。
當要從上述光譜資訊獲得的結晶度資訊是關於由熱引起的上述聚合物樹脂的結晶度資訊時,上述光譜資訊可以為通過在將樣品旋轉約90度的同時測量兩次的結果的平均值。具體而言,上述樣品具有從在第一方向上靜置的上述樣品測得的第一測量值和從在第二方向上靜置的上述樣品測得的第二測量值,上述第一方向和第二方向實質上垂直,上述光譜資訊或上述特徵對應於上述第一量測值和上述第二量測值的平均值。
當要從上述光譜資訊獲得的結晶度資訊是通過機械方向拉伸和/或寬度方向拉伸引起的結晶度時,通過應用偏光板獲得上述光譜資訊。具體而言,上述光譜儀的光線通過偏光板入射到上述樣品上,上述光線的波長方向平行於上述樣品的表面,上述光線的行進方向垂直於上述樣品。上述偏光板被設定為具有90度。作為樣品,可以應用切割成使得上述樣品的至少一邊平行於拉伸薄膜的機械方向的樣品。或者,作為上述樣品,可以應用切割成使得上述樣品的至少一邊平行於拉伸薄膜的寬度方向的樣品。通過在不同的方向上測量樣品,所確認的結晶度資訊分別表示長度方向取向結晶度和寬度方向取向結晶度,上述資訊可能表示不同的結果。
選擇步驟是從上述光譜資訊中選擇要用作搜索關鍵字的特徵的步驟。通常,光譜資訊可以為呈現對於波數的吸收光譜強度的表或曲線圖(波數是X軸且吸收光譜強度是Y軸的圖表)。在本實施方式中,提出用作對應於含聚合物樣品的結晶度的搜索關鍵字的光譜資訊,即稍後將描述的第一強度至第四強度的四種強度中的至少一種強度。
示例性地,當需要確認由熱引起的樣品的結晶度時,搜索關鍵字為在第一波數處的光譜強度,示例性地,位於第一波數處的峰的光譜強度。上述第一波數可以位於約1129cm
-1至約1139cm
-1處,或也可以位於約1132cm
-1至約1136cm
-1處。具體而言,第一波數可以在約1134cm
-1處。在上述第一波數處的峰強度被稱為第一強度。
上述峰被認為是與C-O伸縮相關的峰,並且被認為是具有環己烷骨架的重複單元由於熱誘導結晶而發生變化的峰。考慮到根據測量條件、資料處理條件及樣品的狀態等通常測量時可能會發生峰位置偏移(shift)等,上述第一峰的位置表示為相應波數的附近。即使沒有描述附近的表達,波數的表達也被解釋為包括波數的附近(下同)。
由熱引起的樣品的結晶度的預測值是在將在上述第一波數處的光譜強度作為輸入值的狀態下檢索對應於在光譜資料庫中與上述輸入值具有預定值以上的等價條件的光譜強度值的結晶度資訊的結果。
此外,可以通過同一樣品中以在基準波數的峰強度為基準的相對強度值確認由於熱引起的樣品的結晶度的預測值。
示例性地,基準波數可以位於約793cm
-1處,或也可以位於約788cm
-1至約798cm
-1處。上述基準波數是基因於在780cm
-1至800cm
-1處出現的苯環的彎曲振動(bending vibration),上述基準波數根據熱或取向的變化不大,因此可以判斷在評價光譜的相對強度時能夠用作基準(下同)。
作為由熱引起的樣品的結晶度的預測值,相對於在上述基準波數處的峰(簡稱為基準峰)的上述第一強度相對值可以在預定範圍內。示例性地,相對於基準強度的上述第一強度值可以在-0.05至+0.05的範圍內,具體而言,可以在-0.02至+0.02的範圍內。在這種情況下,可以判斷它在適合於將上述樹脂加工成薄膜形式的熱結晶範圍內。
示例性地,當需要確認由熱引起的樣品的結晶度時,搜索關鍵字為在第二波數處的光譜強度,示例性地,位於第二波數處的峰的光譜強度。上述第二波數可以位於810cm
-1至820cm
-1處,或也可以位於812cm
-1至817cm
-1處。具體而言,第二波數可以在約815cm
-1附近。在上述第二波數處的峰強度被稱為第二強度。
上述峰被認為是與C-O伸縮相關的峰,並且被認為是具有環己烷骨架的重複單元由於熱誘導結晶而發生變化的峰。
由熱引起的樣品的結晶度的預測值是在將在上述第二波數處的光譜強度作為輸入值的狀態下檢索對應於在光譜資料庫中與上述輸入值具有預定值以上的等價條件的光譜強度值的結晶度資訊的結果。
此外,可以通過同一樣品中以在基準波數的峰強度為基準的相對強度值確認由於熱引起的樣品的結晶度的預測值。
示例性地,基準波數或基準強度可以為如上說明的峰或強度。
作為由於熱引起的樣品的結晶度的預測值,相對於上述基準強度的上述第二強度的相對值可以在預定範圍內。示例性地,以基準強度為准,上述第二強度值的差異可以在-0.05至+0.05的範圍內,具體而言,可以在-0.02至+0.02的範圍內。在這種情況下,可以判斷它在適當的熱結晶範圍內。
由取向引起的樣品的結晶可能與拉伸工藝有關。薄膜的物理性能可根據聚合物鏈在聚合物薄膜中的並排排列方式而變化,這與由取向引起的結晶度有關。此外,雖然由取向引起的結晶度受拉伸工藝的影響且可以通過拉伸工藝控制,但不應解釋為限於僅通過拉伸工藝控制。
示例性地,當需要確認由取向引起的樣品的結晶度時,搜索關鍵字為在第三波數處的光譜強度,示例性地,可以為位於第三波數處的峰的光譜強度。上述第三波數可以位於850cm
-1至860cm
-1處,或也可以位於853cm
-1至857cm
-1處。具體而言,第三波數可以在約855cm
-1附近。在上述第三波數處的峰強度被稱為第三強度。
示例性地,當需要確認由取向引起的樣品的結晶度時,搜索關鍵字為在第四波數處的光譜強度,示例性地,位於第四波數處的峰的光譜強度。上述第四波數可以位於966cm
-1至976cm
-1處,或也可以位於969cm
-1至973cm
-1處。具體而言,第四波數可以在約971cm
-1附近。在上述第四波數處的峰強度被稱為第四強度。
上述第三波數和上述第四波數分別被認為是與C=O-O伸縮振動有關的波數。認為在上述波數中可以確認由取向引起的聚合物樹脂的振動變化。
示例性的,由取向引起的樣品的結晶度的預測值是在將在第三波數處和/或第四波數處的光譜強度作為輸入值的狀態下檢索對應於在光譜資料庫中分別與上述第三波數處和/或上述第四波數處的光譜強度具有預定值以上的等價條件的光譜強度值的結晶度資訊的結果。
此外,可以通過同一樣品中以在基準波數的峰強度為基準的相對強度值確認由取向引起的樣品的結晶度的預測值。
由於關於基準峰的說明與上述說明重複,因此將省略其記載。
作為由取向引起的樣品的結晶度的預測值,相對於上述基準峰的上述第三波數和/或第四波數的強度相對值可以在預定範圍內。示例性地,相對於基準峰的上述第三波數和/或第四波數的強度值可以在-0.05至+0.05的範圍內,具體而言,可以在-0.02至+0.02的範圍內。在這種情況下,可以判斷它在適當的熱結晶範圍內。
用於確認由取向引起的結晶度的光譜資料庫是基於在測量時使入射到樣品上的光穿過偏光板來測量的結果,為了測量方便,可以使用被切割成使得在樣品中包含的拉伸薄膜的機械方向或寬度方向平行於上述樣品的至少一邊的樣品。
根據穿過偏光板的光線是平行於拉伸薄膜的機械方向還是寬度方向,可以區分預測值是機械方向取向結晶度還是寬度方向取向結晶度。
具體而言,上述光譜儀的光線穿過偏光板入射到上述樣品上。將上述偏光板安裝在IR源和樣品之間並設定為具有約90度後,調整位置以使干涉圖信號(interferogram signal)最大。當設備的設定較多時,與表面取向測量相同,因此,通常,當偏光板被設定為具有90度時,光線的波長方向平行於樣品的表面,通過穿過樣品的光線可以確認垂直於光線行進方向的薄膜的機械方向結晶特性。此外,通過調節偏光板,若光線的波長方向平行於樣品的厚度方向,則借助通過樣品的光線可以確認垂直於光線進行方向的薄膜的寬度方向結晶特性。
搜索步驟是在光譜資料庫中搜索對於上述搜索關鍵字滿足預定值以上的等價條件的結晶度資訊的步驟。
光譜資料庫是指記錄聚合物樹脂的結晶度和與該結晶度對應的光譜特徵。
用於確認由熱引起的結晶度的光譜資料庫可以為通過將樣品旋轉約90度的同時測量兩次的值的平均值的資料庫。
用於確認由取向引起的結晶度的光譜資料庫可以為將樣品切割成使得樣品的一面平行於機器方向(或寬度方向),通過使用偏光板區分機器方向的測量值和寬度方向的測量值來記錄的光譜資料庫。
在光譜資料庫中,若在相應波數處具有特定吸收光譜強度,則具有表示某種程度的結晶水平的相互對應的資料,基於此,可以檢索滿足預定值以上的等價條件的結晶度資訊。
此時,用於確認由取向引起的結晶度的光譜資料庫可以與用於確認由熱引起的結晶度的光譜資料庫分開構建。另外,作為用於確認由取向引起的結晶度的檢索關鍵字,在用作檢索關鍵字的特徵中可以一起選擇在特徵波數處的吸收光譜強度以及機械方向還是寬度方向。
示例性地,作為預定值以上的等價條件,在作為檢索關鍵字的相應波數處的吸收光譜強度與在光譜資料庫的相應波數處的吸收光譜強度之間的誤差範圍可以在10%以內、在5%以內或在1%以內,但不限於此。
示例性地,預定值以上的等價條件可以為根據在光譜資料庫中記錄的趨勢線(根據光譜強度的結晶度趨勢線)匯出的,在此情況下,作為等價條件,趨勢線的R
2可以為0.9以上、0.95以上或0.98以上。
輸出步驟是輸出上述結晶度資訊的步驟。結晶度資訊是在上述光譜資料庫中輸出的滿足等價條件的結晶資訊值,可以應用通常應用的螢幕上的輸出或輸出物上的輸出,但不限於此。
通過上述輸出,也可以與結晶資訊一起輸出上述資訊是由熱引起的結晶度資訊還是由拉伸引起的結晶度資訊。另外,在上述結晶度資訊是由拉伸引起的結晶度資訊時,也可以輸出是機械方向還是寬度方向。
根據本實施方式的聚合物結晶度的確認方法,通過對樣品應用傅立葉轉換紅外光譜儀,在其光譜資訊中,利用特定波數的吸收光譜強度,可以確認或預測樣品的熱結晶度和取向結晶度。這可以在製造片材或薄膜形式的聚合物產品的過程中提供用於控制結晶度的基本資訊,並且可以通過利用它製造更有效地控制結晶度的產品。
聚合物的結晶度的確認方法II、III
根據另一實施方式的薄膜的聚合物結晶度的確認方法包括:準備步驟;測量步驟;選擇步驟;以及確認步驟。
上述準備步驟是準備含有聚酯樹脂的薄膜形式的樣品的步驟。
上述聚酯樹脂可以包括具有環己烷骨架的重複單元和具有苯環的重複單元。
上述聚酯樹脂可包括聚對苯二甲酸環己基二亞甲基酯。上述聚酯樹脂可以為聚對苯二甲酸環己基二亞甲基酯。
上述測量步驟是通過用光譜儀測量上述樣品來獲得光譜資訊的步驟。
作為上述光譜儀,可以應用傅立葉轉換紅外光譜儀。
關於上述樣品的準備、上述光譜儀的設定等的內容與在上面描述的內容重複,故不再贅述。
上述選擇步驟是從上述光譜資訊中選擇用作基準波數的特徵和用於確認結晶資訊的搜索波數的步驟。
通常,在光譜資訊中,x軸表示波數資訊,y軸表示光譜強度。在特定波數處觀察到峰,並且可以解析對應於該峰的聚合物的特性。
在本實施方式中,可以通過將上述特性與薄膜的結晶特性相關聯以確認或預測薄膜中的聚合物樹脂的結晶度。
上述基準波數可以為與苯環的彎曲振動有關的峰。
上述基準波數可以為位於約788cm
-1至798cm
-1處的峰。
關於上述基準波數的更詳細說明與上述說明重複,因此將省略其記載。
上述搜索波數可以為與C-O伸縮振動有關的峰;或者,可以為與C=O-O伸縮振動有關的峰。
上述搜索波數可以為位於1129cm
-1至1139cm
-1處的第一波數、位於810cm
-1至820cm
-1處的第二波數、位於850cm
-1至860cm
-1處的第三波數或位於966cm
-1至976cm
-1處的第四波數。
與C-O伸縮振動有關的峰可以為位於1129cm
-1至1139cm
-1處的第一波數和/或位於810cm
-1至820cm
-1處的第二波數。
與C=O-O伸縮振動有關的峰可以為位於850cm
-1至860cm
-1處的第三波數和/或位於966cm
-1至976cm
-1處的第四波數。
如基準波數和搜索波數各自處的峰值強度被稱為基準強度和搜索強度等的更具體內容與上面的說明相同,因此將省略詳細描述。
上述確認步驟是確認以上述基準波數的峰強度為基準的上述搜索波數處的峰強度差異是-0.05至+0.05還是-0.02至+0.02的步驟。
當上述差異在上述範圍內時,適合於控制加工成薄膜形式的聚合物樹脂的結晶度,並且可以提供具有更高機械性能等的薄膜。
本實施方式可以提供有助於控制加工成薄膜形式的聚合物樹脂的結晶度的資訊。
聚酯薄膜
根據本實施方式的另一實施例的聚酯薄膜包括聚酯樹脂。
上述聚酯樹脂包括具有環己烷骨架的重複單元和具有苯環的重複單元。
聚酯薄膜在使用傅立葉轉換紅外光譜儀測量的光譜中具有作為與上述苯環的彎曲振動有關的峰的基準峰和作為與C-O伸縮振動有關的峰的第一峰。
上述基準峰為在788cm
-1至798cm
-1波數處的峰。上述基準峰可以為在793cm
-1波數處的峰。
上述第一峰為在1129cm
-1至1139cm
-1波數處的峰。上述第一峰可以為在1132cm
-1至約1136cm
-1波數處的峰。上述第一峰可以為在1134cm
-1波數處的峰。
上述基準峰與上述第一峰的強度差為-0.05至+0.05。上述強度差可以為-0.02至+0.02。
當聚酯薄膜具有這些特性時,應用於上述薄膜的樹脂可具有適合於加工成薄膜形式的熱結晶特性。上述樹脂可有助於向聚酯薄膜賦予優異的耐熱性和機械性能等。
聚酯薄膜在上述光譜中可以具有第二峰,上述第二峰為與上述第一峰不同且與C-O伸縮振動有關的峰。
上述第二峰可以為在810cm
-1至820cm
-1波數處的峰。上述第二峰可以為在812cm
-1至817cm
-1波數處的峰。上述第二峰可以為在815cm
-1波數處的峰。
上述基準峰與上述第二峰的強度差可以為-0.05至+0.05。上述強度差可以為-0.02至+0.02。
在這種情況下,由於熱處理引起的聚酯樹脂的過度結晶受到抑制,因此聚酯薄膜可以同時確保優異的耐熱性和機械性能。
聚酯薄膜在上述光譜中可以具有作為與C=O-O伸縮振動有關的峰的第三峰。
上述第三峰可以為在850cm
-1至860cm
-1波數處的峰。上述第三峰可以為在853cm
-1至857cm
-1波數處的峰。上述第三峰可以為在855cm
-1波數處的峰。
上述基準峰與上述第三峰的強度差可以為-0.05至+0.05。上述強度差可以為-0.02至+0.02。
具有這些特性的聚酯薄膜中樹脂的取向度被適當地調節,從而可以具有優異的機械性能。
聚酯薄膜在上述光譜中可以具有作為與C=O-O伸縮振動有關的峰的第四峰。
第四峰可以為在966cm
-1至976cm
-1波數處的峰。上述第四峰可以為在969cm
-1至973cm
-1波數處的峰。上述第四峰可以為在971cm
-1波數處的峰。
上述基準峰與上述第四峰的強度差可以為-0.05至+0.05。上述強度差可以為-0.02至+0.02。
具有這些特性的聚酯薄膜可以進一步提高模量等機械性能。
關於使用傅立葉轉換紅外光譜儀測量聚酯薄膜的光譜的方法、基準峰、第一峰、第二峰、第三峰及第四峰等的說明與上述內容重疊,因此將省略重複說明。
聚酯樹脂包括二羧酸類重複單元和二醇類重複單元。
上述二羧酸類重複單元可以包括對苯二甲酸類重複單元和間苯二甲酸類重複單元。
上述二羧酸類重複單元可以包括對苯二甲酸殘基和間苯二甲酸殘基。
上述二醇類重複單元包括具有環己烷骨架的重複單元。
上述具有環己烷骨架的重複單元可以為環己烷二甲醇殘基。
基於100莫耳%的總量,上述二羧酸類重複單元可以包括80莫耳%以上、90莫耳%以上或100莫耳%以下的對苯二甲酸殘基,且可以包括20莫耳%以下、15莫耳%以下、12莫耳%以下、10莫耳%以下、8莫耳%以下、6莫耳%以下或4莫耳%以下的間苯二甲酸殘基。聚酯樹脂可以包括大於0莫耳%、1莫耳%以上或2莫耳%以上的上述間苯二甲酸殘基。
當以如上的含量包括對苯二甲酸殘基和間苯二甲酸殘基作為上述二羧酸類重複單元時,可以具有相對高的熔點特性和低結晶特性。另外,若以如上的含量包括間苯二甲酸殘基,則可以有助於提高聚酯薄膜的長期耐久性。
上述二醇類重複單元可以進一步包括除了上述環己烷二甲醇之外的以下二醇類重複單元。示例性地,可以包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-辛二醇、1,3-辛二醇、2,3-丁二醇、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)、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2,2-二乙基-1,5-戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,1-二甲基-1,5-戊二醇及源自它們的殘基等。
基於100莫耳%的總量,上述二醇類重複單元可以包括70莫耳%以上、80莫耳%以上、90莫耳%以上、100莫耳%以下的環己烷二甲醇殘基。
上述聚酯樹脂可以為聚對苯二甲酸環己基二亞甲基酯樹脂。
上述聚對苯二甲酸環己基二亞甲基酯樹脂的重均分子量(Mw)可以為30,000g/mol至50,000g/mol,或可以為30,000g/mol至40,000g/mol。
上述聚對苯二甲酸環己基二亞甲基酯樹脂的熔點可以為280℃以上。與作為應用於聚酯薄膜的一般聚酯樹脂的聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂相比,其熔點高,因此可以向聚酯薄膜賦予優異的耐熱性。
如果需要,聚酯薄膜可以進一步包括無機粒子。無機粒子可與上述聚酯樹脂混合並包含在聚酯薄膜中。
示例性地,無機粒子可以包括選自由二氧化矽(silica)、滑石(talc)、二氧化鈦(TiO
2)、碳酸鈣(CaCO
3)、硫酸鋇(BaSO
4)及其組合組成的組中的一種。
當應用上述無機粒子時,可能有助於提高上述聚酯薄膜1的機械強度。
聚酯薄膜可包含抗氧化劑。
可以使用抗氧化劑以防止在聚酯樹脂合成過程中暴露於高溫的樹脂老化,但在本實施方案中,不是在樹脂合成過程中使用抗氧化劑而是在樹脂的成膜過程中使用抗氧化劑。另外,這些抗氧化劑可以混合3種以上來使用。具體而言,抗氧化劑包括酚類抗氧化劑、磷類抗氧化劑及硫類抗氧化劑。
示例性地,上述酚類抗氧化劑可以為四[亞甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]甲烷;十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯;苯丙酸,3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥基,烷基酯(烷基具有7或9個碳原子);三甘醇-雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯;三(3,5-二叔丁基-4-羥基苄基)異氰脲酸酯;1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羥基苄基)苯;或其組合。
示例性地,上述磷類抗氧化劑可以為3,9-雙(2,4-二枯基苯氧基)-2,4,8,10-四氧雜-3,9-異磷雜[5.5]十一烷[3,9-Bis(2,4-dicumylphenoxy)-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-iphosphaspiro[5.5]undecane];雙(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇-二亞磷酸酯;雙(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯;四(2,4-二叔丁基苯基)4,4'-聯苯二亞膦酸酯;或其組合。
示例性地,上述硫類抗氧化劑可以為二月桂基-3,3'-硫代二丙酸酯;二肉豆蔻基-3,3'-硫代二丙酸酯;二硬脂基-3,3'-硫代二丙酸酯;月桂基硬脂基-3,3'-硫代二丙酸酯;季戊四醇四(3-月桂硫基丙酸酯);或其組合。
基於100重量份的上述聚酯樹脂,上述酚類抗氧化劑的含量可以為0.01重量份至1重量份。
基於100重量份的上述聚酯樹脂,上述磷類抗氧化劑的含量可以為0.01重量份至1重量份。
基於100重量份的上述聚酯樹脂,上述硫類抗氧化劑的含量可以為0.01重量份至1重量份。
基於100重量份的上述酚類抗氧化劑,上述硫類抗氧化劑的含量為30重量份以上。
上述磷類抗氧化劑和上述硫類抗氧化劑的重量比可以為1:0.1至1:4、1:0.4至1:2.2、或1:0.8至1:1.2。
上述磷類抗氧化劑和上述酚類抗氧化劑的重量比可以為1:0.1至1:4,或可以為1:0.3至1:1.2。
基於100重量份的上述聚酯樹脂,聚酯薄膜可以包含800ppm以上的上述抗氧化劑,或可以包含1,000ppm以上、1,200ppm以上、1,800ppm以上、2,000ppm以上或2,200ppm以上的上述抗氧化劑。上述抗氧化劑的含量可以為5,000ppm以下,或可以為4,000ppm以下。當上述抗氧化劑的含量在上述範圍內時,可以有助於提高薄膜的長期耐久性,並且可以提供長期保持優異的機械性能的薄膜。
本發明的發明人已經證實,用於提高抗氧化劑的長期耐久性的用量可與樹脂的單體含量相關聯。示例性地,確認當上述聚酯樹脂是聚對苯二甲酸環己基二亞甲基酯樹脂且在上述樹脂中包含的間苯二甲酸殘基的含量發生變化時,所需抗氧化劑的含量發生差異。
當C
IPA為上述聚對苯二甲酸環己基二亞甲基酯樹脂中以上述二羧酸重複單元的總量為基準的上述間苯二甲酸殘基的含量(莫耳%),C
OA為以ppm單位(重量比)表示在上述聚酯薄膜中含有的抗氧化劑的含量的值時,長期可靠性指數(單位:ppm/mol%)通過C
OA/(C
IPA+5)計算。
聚酯薄膜的上述長期可靠性指數可以為120ppm/mol%至400ppm/mol%、130ppm/mol%至350ppm/mol%或180ppm/mol%至300ppm/mol%。若長期可靠性指數過大,抗氧化劑可能會被浪費或因過度使用而物理性能發生變化,若長期可靠性指數過小,則長期可靠性可能會下降。
聚酯薄膜可以進一步包括施加劑(靜電施加劑)。
作為施加劑,可以使用鹼金屬鹽或鹼土金屬鹽,其有助於薄膜製造工藝中擠出樹脂的壓片化。示例性地,上述施加劑可以為鎂類化合物或鉀類化合物,具體而言,可以為醋酸鎂、醋酸鉀或它們的混合物。
可以使用施加劑使得基於100重量份的上述聚酯樹脂,在施加劑中所含的金屬或金屬離子的含量為300ppm至1000ppm。
醋酸鎂和醋酸鉀的混合物可以用作施加劑。上述混合物可以以1:1至1:10的含量比(莫耳比)包含鎂和鉀,或者可以以1:5至1:10的含量比(莫耳比)包含鎂和鉀。在此範圍內,施加劑的功能得到充分發揮,同時與其他添加劑的相互作用實質上得到抑制,從而可以提供具有改善的耐久性的薄膜。
聚酯薄膜的厚度可以為100μm以下、90μm以下、80μm以下、70μm以下、60μm以下或50μm以下。上述聚酯薄膜的厚度可以為1μm以上、2μm以上、5μm以上或10μm以上。
聚酯薄膜具有優異的長期耐久性特性。
上述聚酯薄膜在250℃下靜置30分鐘後測得的抗拉強度(tensile strength)可以為7Kgf/mm
2以上、9Kgf/mm
2以上或10Kgf/mm
2以上。上述抗拉強度可以為13Kgf/mm
2以下,或可以為11Kgf/mm
2以下。上述抗拉強度是為了長期耐久性評價而進行嚴酷評價後的值,與評價前的值相比,可能略低,但是表示長期耐久性優異的結果,尤其,與一般的聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂相比是優異的結果。
上述聚酯薄膜在經過上述嚴酷評價(在250℃下靜置30分鐘)前測得的抗拉強度(tensile strength)可以為10Kgf/mm
2以上、13Kgf/mm
2以上或15Kgf/mm
2以上。上述抗拉強度可以為18Kgf/mm
2以下。
上述聚酯薄膜在250℃下靜置30分鐘後測得的伸長率(elongation)可以為100%以上,或可以為110%以上。上述伸長率可以為140%以下、或可以為135%以下。這意味著它在機械性能中的伸長率方面具有出色的長期耐久性。
一般的聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂在經過在250℃下靜置30分鐘的嚴酷條件後,伸長率顯著降低,而機械強度相對優異的聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Naphthalate,PEN)薄膜也被判斷為在經過在250℃下靜置30分鐘的嚴酷條件後具有大幅降低的伸長率,與此相比,本實施方式的聚酯薄膜的結果被判斷為優異。
上述聚酯薄膜在250℃下靜置30分鐘前後的模量(modulus,彈性模量)變化率可以為10%以內,即甚微。這意味著即使在長期耐久性評估之後,模量值也能很好地保持。
上述聚酯薄膜的模量可以為200Kgf/mm
2以上、210Kgf/mm
2以上或220Kgf/mm
2以上。上述模量可以為400Kgf/mm
2以下、300Kgf/mm
2以下或280Kgf/mm
2以下。
上述聚酯薄膜在250℃下靜置30分鐘後測得的霧度值為15%以下、12%以下、10%以下或8%以下。靜置後測得的上述霧度值可以為1%以上。
上述聚酯薄膜的霧度值可以為8%以下、或可以為6%以下。上述霧度值可以為1%以上。
與已知具有優異耐熱性的PEN膜或一般的聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂的情況相比,本實施方式的聚酯薄膜可以具有優異的霧度值特性。
上述聚酯薄膜在250℃下靜置30分鐘後測得的黃色指數(Yellow Index)可以為3以下,或可以為2以下。上述黃色指數可以為0.1以上。
上述聚酯薄膜的黃色指數可以為0.1以上、0.3以上或1以下。
上述聚酯薄膜在250℃下靜置30分鐘後測得的特性粘度(I.V., intrinsic viscosity)變化率可以為10%以內。聚合物材料的特性粘度可以作為評價耐候性的標準之一,聚合物材料的特性粘度值通常隨著薄膜的老化而降低。本實施方式的聚酯薄膜即使在250℃下靜置30分鐘的嚴酷實驗後,特性粘度的變化程度也可以為10%以內,即甚微。而且,這意味著它具有出色的長期耐久性。
上述機械強度、黃色指數、霧度、特性粘度等物理性能的測量基於下面將描述的實施例中的測量方法。
在施加溫度為150℃的熱風的同時靜置30分鐘的熱風條件下,上述聚酯薄膜的長度方向(機械方向,MD)收縮率可以為1.2%至2.05%,或可以為1.5%至2%。上述聚酯薄膜在上述熱風條件下可具有0.1%至0.7%或0.2%至0.6%的寬度方向(TD)收縮率。上述聚酯薄膜具有上述的長度方向收縮率和寬度方向收縮率,因此可以使薄膜在高溫下的劣化或脫落最小化。
可以如下計算上述收縮率。
[式1]
收縮率(%)={(原長度-收縮後長度)/(原長度)}×100%
包括在二醇類重複單元中具有環己烷骨架的重複單元和在二羧酸類重複單元中具有間苯二甲酸殘基的重複單元的聚酯薄膜具有優異的耐濕性和耐熱性,因此有望用於反復暴露在高溫和潮濕環境中的應用。本實施方式的聚酯薄膜通過拉伸等過程提高機械強度,並採用如調節單體比率、添加抗氧化劑等添加劑等多種技術手段,在提高機械性能的同時長期保持該機械性能,從而可以提高其利用率。
在具有上述特性的聚酯薄膜中,通過將由熱和/或取向引起的結晶度控制為適合用於薄膜用途,因此可以製備優異機械特性的聚酯薄膜,在薄膜製備過程中的工作性也可以得到提高。尤其,隨著聚合物鏈的取向性在拉伸過程中改變,在該過程中反復加熱的過程,聚合物樹脂的結晶性可能會改變。尤其,在結晶度快速變化的聚合物樹脂的情況下,難以加工成薄膜形式且具有難以控制的特性,在本實施方式中,在該加工過程中可以有助於控制聚合物。
聚酯薄膜的製備方法
根據實施方式的另一實施例的聚酯薄膜的製備方法包括:擠出步驟,通過擠出聚酯樹脂組合物製備片材;拉伸步驟,通過拉伸上述片材來製備熱處理前薄膜;以及熱定型步驟,通過對上述熱處理前薄膜進行熱定型來製備聚酯薄膜。
在上述擠出步驟、拉伸步驟及熱定型步驟中的至少一個步驟中,基於使用傅立葉轉換紅外光譜儀確認的上述聚酯薄膜的光譜來設定用於調節上述聚酯薄膜的結晶特性的工藝條件。
聚酯薄膜包括聚酯樹脂。
聚酯樹脂包括具有環己烷骨架的重複單元和具有苯環的重複單元。
在使用傅立葉轉換紅外光譜儀測量的光譜中具有作為與上述苯環的彎曲振動有關的峰的基準峰和作為與C-O伸縮振動有關的峰的第一峰。
上述基準峰為在788cm
-1至798cm
-1波數處的峰。
上述第一峰為在1129cm
-1至1139cm
-1波數處的峰。
上述基準峰與上述第一峰的強度差為-0.05至+0.05。
在本實施方式的製備方法中,通過控制擠出步驟、拉伸步驟及熱定型步驟的工藝條件來調節聚酯薄膜的FT-IR光譜特性。由此,通過同時控制聚酯薄膜的熱結晶特性和取向特性,可以提供具有優異的耐熱性、穩定的柔韌性及機械性能的薄膜。
聚酯樹脂組合物還可包含聚酯樹脂。關於聚酯樹脂的說明與前面的內容重疊,因此將省略說明。
聚酯樹脂可通過二醇類化合物和二羧酸類化合物的縮聚來製備,但不限於此。
聚酯樹脂組合物還可以包含如無機粒子、抗氧化劑、施加劑等的添加劑。關於上述添加劑的說明與前面的內容重疊,因此將省略說明。
在擠出步驟中,聚酯樹脂組合物可以通過擠出機熔融擠出。擠出機可以為單螺杆擠出機。擠出機可以為雙螺杆擠出機。
在擠出步驟中,熔融擠出溫度可以為270℃至330℃。上述熔融擠出溫度可以為275℃以上。上述熔融擠出溫度可以為280℃以上。上述熔融擠出溫度可以為320℃以下。上述熔融擠出溫度可以為310℃以下。在這種情況下,可以在抑制樹脂因高溫劣化的同時向擠出的樹脂組合物賦予一定水準以上的取向性。
可以通過將擠出的樹脂組合物冷卻和成型來製備片材。具體而言,可以將樹脂組合物通過常規的T型模頭熔融擠出並粘附到冷卻輥以製成片材。
冷卻輥的冷卻溫度可以為10℃至30℃。上述冷卻溫度可以為12℃以上。上述冷卻溫度可以為15℃以上。上述冷卻溫度可以為27℃以下。上述冷卻溫度可以為25℃以下。在這種情況下,可以有效地抑制未拉伸片材中的樹脂過度結晶。
拉伸步驟可以包括通過對上述片材進行縱向拉伸以形成縱向拉伸片材的縱向拉伸過程和通過對上述縱向拉伸片材進行橫向拉伸以形成熱處理前薄膜的橫向拉伸過程。
在縱向拉伸過程中,將未拉伸片材預熱至70℃至85℃,可以將預熱後的未拉伸片材在以10m/分鐘至50m/分鐘的速度輸送的同時沿縱向拉伸。
在縱向拉伸過程中,可以調節拉伸溫度。拉伸溫度是拉伸輥的溫度。
縱向拉伸過程的拉伸溫度可以為75℃至110℃。上述拉伸溫度可以為80℃以上。上述拉伸溫度可以為100℃以下。在這種情況下,可以抑制由於在拉伸過程中產生的熱導致聚酯樹脂的結晶速度過度增加,同時進一步改善聚酯樹脂的縱向取向性。
在橫向拉伸過程中,將縱向拉伸片材預熱至80℃至120℃的溫度,可以將上述片材以85℃至140℃的溫度橫向拉伸來形成熱處理前薄膜。
根據本實施方式,在拉伸步驟中,可以基於使用傅立葉轉換紅外光譜儀確認的上述聚酯薄膜的光譜來設定用於調節上述聚酯薄膜的結晶特性的上述縱向拉伸過程的拉伸比和上述橫向拉伸過程的拉伸比。即,縱向拉伸過程的拉伸比和橫向拉伸過程的拉伸比可被設定使得所製備的聚酯薄膜具有上述的FT-IR光譜分佈特性。聚酯薄膜的FT-IR光譜分佈特性與上文內容重疊,不再贅述。
由此,能夠更精密地控制所製備的聚酯薄膜的取向結晶性。
在縱向拉伸時的拉伸比可以為2倍至4倍。上述拉伸比可以為2.5倍以上。上述拉伸比可以為2.8倍以上。上述拉伸比可以為3.5倍以下。上述拉伸比可以為3.3倍以下。
在橫向拉伸時的拉伸比可以為3倍至5倍。上述拉伸比可以為3.5倍以上。上述拉伸比可以為4.5倍以下。
在這種情況下,通過將製備的薄膜的取向結晶性控制在適當的水準,可以向薄膜賦予穩定的柔韌性和機械強度。
根據本實施方式,在熱定型步驟中,可以基於使用傅立葉轉換紅外光譜儀確認的上述聚酯薄膜的光譜來設定用於調節上述聚酯薄膜的結晶特性的熱定型溫度。即,熱定型溫度可被設定使得所製備的聚酯薄膜具有上述的FT-IR光譜分佈特性。聚酯薄膜的FT-IR光譜分佈特性與上文內容重疊,不再贅述。
由此,在本實施方式中能夠更穩定地抑制薄膜在過高溫度下熱結晶,且可以向上述薄膜賦予優異的尺寸穩定性。
在熱定型步驟中,熱定型溫度可以為200℃至250℃。上述熱定型溫度可以為210℃以上。上述熱定型溫度可以為220℃以上。上述熱定型溫度可以為245℃以下。上述熱定型溫度可以為240℃以下。在這種情況下,可以在抑制聚酯薄膜因熱而過度結晶的同時,有效地提高上述薄膜的尺寸穩定性。
通過本實施方式的製備方法製備的聚酯薄膜可以具有與上述聚酯薄膜相同的特性。通過本實施方式的製備方法製備的聚酯薄膜與前述內容重複,因此省略說明。
當聚酯薄膜的FT-IR光譜特性在本實施方式中預設的範圍內時,可以更精確地控制薄膜的結晶特性。上述薄膜可以具有耐熱的特性,且同時獲得柔韌性和高機械強度。
以下,將通過具體實施例進行更詳細的說明。以下實施例僅是用於幫助理解本發明的示例,本發明的範圍不限於此。
1.聚酯樹脂及逐次雙軸拉伸薄膜的製備
將作為二醇類化合物的100莫耳%的環己烷二甲醇(Cyclohexanedimethanol,CHDM)、作為二羧酸類化合物的96莫耳%的對苯二甲酸(Terephthalic Acid,TPA)及4莫耳%的間苯二甲酸(Isophthalic Acid,IPA)的單體混合物放入攪拌器中,然後基於100重量份的上述單體混合物添加1ppm的鈦催化劑,在275℃下進行酯交換反應。
將酯交換反應後的物質轉移到單獨的配備有真空設備的反應器中,然後在285℃下聚合160分鐘,以獲得聚對苯二甲酸環己基二亞甲基酯(PCT)樹脂。
在將上述PCT樹脂加工成片狀時,以100重量份的PCT樹脂為基準,作為施加劑,以9:1的重量比混合鎂類施加劑和鉀類施加劑來製備施加劑+聚合物片材,作為填料,混合3.8um大小的塊狀二氧化矽來製備填料+聚合物片材,作為抗氧化劑,以4:2:4的重量比混合Irganox 1010(由BASF公司製造)、Irgafos 168(由BASF公司製造)、AO-412S(由ADEKA公司製造)來製備抗氧化劑+聚合物片材。
將片材混合,使得以薄膜整體為基準,上述施加劑的含量為300ppm(基於重量)、上述填料的含量為375ppm(基於重量)、上述抗氧化劑的含量為2000ppm(基於重量),在約140℃下乾燥,然後將其投入到擠出機,在280℃至300℃下熔融,成型為片狀。然後,在80℃至95℃的溫度下沿機械方向拉伸,在90℃至130℃的溫度下沿寬度方向拉伸,在200℃至240℃的溫度下進行熱定型,以製備逐次雙軸拉伸薄膜。每個薄膜樣品的拉伸比和熱定型溫度示於下述表1中。在未拉伸片的情況下,也如下評價結晶度。
2.準備樣品
(1)熱結晶度測量用試料
每個薄膜樣品都被切割成使得每個角都成直角。一邊的長度為約5cm至6cm。
(2)方向結晶度測量用試料
除了將樣品切割成5cm至6cm的尺寸,使得每個角的直角分別與機器方向和寬度方向完全平行之外,其餘以與上述(1)相同的方法準備。
3.測量光譜
(1)測量表面取向度
通過將樣品切割成5cm至6cm的長度和寬度,使得樣品的每個角都成直角,從而準備樣品。
作為FT-IR設備,使用Variant公司製造的UMA 600產品。在本設備中,作為Resolution pro軟體設定採用collect-rapid scan,光線校準(Beam calibration)後測量背景(background)。使用單次反射的金剛石和鍺ATR,並採用MCT檢測器、解析度4及#32掃描的條件。對在約800cm
-1至約1200cm
-1範圍內的波數進行測量。在測試台模式(Bench mode)下,由於紅外光線不垂直入射到樣品,因此同一波數的光譜強度值根據樣品的方向被不同地測量。因此,在相互垂直的兩個方向上測量後,應用平均值。
(2)測量方向取向度
將樣品切割成5cm至6cm的長度和寬度,使得在每個角連接的兩邊分別與機器方向和寬度方向平行。
採用與上述相同的設備和設定,但在光源和樣品之間安裝偏光板(polarizer),設定為90度,並調整位置以使干涉圖信號(interferogram signal)最大。當偏光板被設定為具有90度時,光線的波長方向平行於樣品的表面,通過穿過樣品的光線可以確認垂直於光線行進方向的薄膜的機械方向結晶特性。此外,通過調節偏光板,若光線的波長方向平行於樣品的厚度方向,則通過穿過樣品的光線可以確認垂直於光線進行方向的薄膜的寬度方向結晶特性。靈敏度被設定為8。
測量結果如下表1所示。
(3)通過XRD和DSC測量結晶度
在XRD的情況下,使用Rigaku公司的Ultima IV設備,對樣品照射X射線,測量衍射X射線的衍射角以獲得結晶度數據。作為測量條件,管電壓(Tube Voltage)被設定為20kV至60kV、管電流(Tube Current)被設定為2mA至60mA、2θ測量範圍(θ measuring range)被設定為-3度至162度、最小步長(Minimum Step Size)被設定為0.0001度。
在DSC的情況下,使用TA公司的Q2000/Q1000設備。作為測量條件,溫度範圍(Temperature range)被設定為-180℃至725℃,溫度精度(Temperature accuracy)被設定為±0.1℃,掃描速率(Scanning rate)被設定為<+200℃/min/<-100℃/min,max,並且使用調製DSC(Modulated DSC)和自動進樣器(auto-sampler)以0.2μW的靈敏度(sensitivity)進行測量。
測量後,評價的結晶度示於下述表1中。
(4)搜索強度與基準強度的差異
在使用FT-IR儀器測量的光譜峰值處,以作為基準波數為793cm
-1的峰強度為基準,將第一波數至第四波數處的峰強度之差在-0.05至0.05的範圍內的情況標記為○,在-0.02至0.02的範圍內的情況標記為◎。若超出上述範圍,則標記為X。評價結果如下述表2所示。
表1
拉伸比(%) MD x TD | 熱定型溫度 ℃ | FT-IR光譜強度 | DSC | XRD | |||
第一波數 1134cm -1 | 第三波數 855cm -1[MD/TD方向性] | 第二波數 815cm -1 | 結晶度 | ||||
樣品1 | - | - | -0.81 | -0.1 | -0.05 | - | - |
樣品2 | 3.0 x 3.8 | 200 | 0.8 | 1.06 | 0.31 | 42.7 | 63.16 |
樣品3 | 3.0 x 3.8 | 230 | 0.98 | 1.11 | 0.44 | 42.62 | 63.65 |
樣品4 | 3.0 x 3.5 | 230 | 1.33 | 1.44 / 1.19 | 0.48 | 43.42 | 65.13 |
樣品5 | 3.2 x 3.5 | 230 | 1.32 | 1.35 / 1.23 | 0.49 | 42.85 | 64.84 |
樣品6 | 3.0 x 3.9 | 230 | 1.33 | 1.53 / 1.13 | 0.47 | 42.56 | 65.13 |
樣品7 | 3.2 x 3.9 | 230 | 1.34 | 1.47 / 1.17 | 0.48 | 42.5 | 65.43 |
表2
第一強度與基準強度的差異 | 第二強度與基準強度的差異 | 第三強度與基準強度的差異 | 第四強度與基準強度的差異 | |
樣品1 | X | X | X | X |
樣品2 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
樣品3 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
樣品4 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
樣品5 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
樣品6 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
樣品7 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
樣品1為未拉伸片的測量結果,樣品2和樣品3為在其他條件相同的狀態下採用200℃和230℃的熱定型溫度的樣品的測量結果。
參照樣品2和樣品3的結果,在DSC或XRD的情況下,並未顯示出隨熱定型溫度而顯著變化的結果,但在FT-IR結果的情況下,在作為第一波數的1134cm
-1處的強度、在作為第二波數的815cm
-1處的強度、在作為第三波數的855cm
-1處的強度分別根據熱定型溫度差異而顯著變化,且顯示出傾向性。在上述例子中,僅提出兩個結果作為代表,但通過在不同溫度下反復評估來確認再現性(下同)。
樣品3至7的結果是在保持熱定型溫度並改變伸長率的同時測量的結果。通過使用方向結晶度測量用試料來測量樣品3至7。參照樣品3至7的結果,分別在作為第一波數的1134cm
-1處的強度和作為第二波數的815cm
-1處的強度幾乎恒定,對應於恒定應用的熱定型溫度,並且可以確認作為用於根據由熱引起的結晶度的特徵的可靠性較高。另一方面,在DSC或XRD的情況下,數值變動,且傾向性不明確,因此判斷將其用作確認結晶度的特徵是不合適的。
可以確認,作為第三波數的855cm
-1處的強度測量結果,根據機器方向(MD,machine-direction)和寬度方向(TD,transverse-direction)的拉伸程度,FT-IR光譜強度呈傾向性變化。例如,當機械方向拉伸被固定為3時,隨著寬度方向拉伸比從3.5增加到3.9,MD方向的特徵強度增加,TD方向強度趨於減少。此外,當機械方向拉伸被固定為3.2時也顯示出相同的傾向性。相反,當TD方向拉伸比被固定為3.5的狀態下,隨著MD方向拉伸比從3增加到3.2,TD方向強度增加,MD方向強度減少。這表明可以通過第三波數的FT-IR測量結果的光譜強度來確認取向結晶度的傾向。
認為可以利用這些特性有效地確認或預測聚合物的結晶度。
另一方面,通過差示掃描量熱法(differential scanning calorimetry,DSC)測量的結晶度,難以確認根據熱結晶或取向結晶的傾向性,並且通過X射線衍射(X-ray diffraction,XRD)測量的結晶度同樣難以確認傾向性。
以這種方式製備的聚酯薄膜的結晶度得到很好的控制,可以順利製備成雙軸拉伸薄膜,且使用製備的薄膜測量的光譜特性也得到確認並顯示在圖2中。
以上對本發明的優選實施例進行了詳細說明,但本發明的範圍並不限定於此,利用所附發明要求保護範圍中所定義的本發明的基本概念的本發明所屬技術領域的普通技術人員的各種變形及改良形態也屬於本發明的範圍。
無
無。
Claims (11)
- 一種聚酯薄膜,包括聚酯樹脂,其中,所述聚酯樹脂包括具有環己烷骨架的重複單元和具有苯環的重複單元,所述聚酯薄膜在使用傅立葉轉換紅外光譜儀測量的光譜中具有作為與所述苯環的彎曲振動有關的峰的基準峰和作為與C-O伸縮振動有關的峰的第一峰,所述基準峰為在788cm-1至798cm-1波數處的峰,所述第一峰為在1129cm-1至1139cm-1波數處的峰,所述基準峰與上述第一峰的強度差為-0.05至+0.05,其中所述聚酯樹脂具有30,000g/mol至50,000g/mol的重均分子量。
- 如請求項1所述的聚酯薄膜,其中,在所述光譜中具有第二峰,所述第二峰為與所述第一峰不同且與C-O伸縮振動有關的峰,所述第二峰為在810cm-1至820cm-1波數處的峰,所述基準峰與所述第二峰的強度差為-0.05至+0.05。
- 如請求項1所述的聚酯薄膜,其中,在所述光譜中具有作為與C=O-O伸縮振動有關的峰的第三峰,所述第三峰為在850cm-1至860cm-1波數處的峰,所述基準峰與所述第三峰的強度差為-0.05至+0.05。
- 如請求項1所述的聚酯薄膜,其中,在所述光譜中具有作為與C=O-O伸縮振動有關的峰的第四峰,所述第四峰為在966cm-1至976cm-1波數處的峰,所述基準峰與所述第四峰的強度差為-0.05至+0.05。
- 如請求項1所述的聚酯薄膜,其中在250℃下靜置30分鐘後測得的抗拉強度為7Kgf/mm2以上。
- 如請求項1所述的聚酯薄膜,其中在250℃下靜置30分鐘後測得的伸長率為100%以上。
- 如請求項1所述的聚酯薄膜,其中在250℃下靜置30分鐘後測得的霧度值為15%以下。
- 如請求項1所述的聚酯薄膜,其中在250℃下靜置30分鐘後測得的黃色指數值為3以下。
- 如請求項1所述的聚酯薄膜,其中具有所述苯環的重複單元包括二羧酸類重複單元,且所述二羧酸類重複單元包括對苯二甲酸類重複單元和間苯二甲酸類重複單元。
- 一種聚酯薄膜的製備方法,包括:擠出步驟,通過擠出聚酯樹脂組合物製備片材;拉伸步驟,通過拉伸所述片材來製備熱處理前薄膜;以及熱定型步驟,通過對所述熱處理前薄膜進行熱定型來製備聚酯薄膜,其中所述聚酯薄膜包括聚酯樹脂, 所述聚酯樹脂包括具有環己烷骨架的重複單元和具有苯環的重複單元,所述聚酯薄膜在使用傅立葉轉換紅外光譜儀測量的光譜中具有作為與所述苯環的彎曲振動有關的峰的基準峰和作為與C-O伸縮振動有關的峰的第一峰,所述基準峰為在788cm-1至798cm-1波數處的峰,所述第一峰為在1129cm-1至1139cm-1波數處的峰,所述聚酯薄膜的所述基準峰與上述第一峰的強度差為-0.05至+0.05,其中所述拉伸步驟包括通過對所述片材進行縱向拉伸以製備縱向拉伸片材的縱向拉伸過程和通過對所述縱向拉伸片材進行橫向拉伸以製備熱處理前薄膜的橫向拉伸過程,在所述拉伸步驟中,基於使用傅立葉轉換紅外光譜儀確認的所述聚酯薄膜的光譜來設定用於調節所述聚酯薄膜的結晶特性的所述縱向拉伸過程的拉伸比和所述橫向拉伸過程的拉伸比,所述縱向拉伸過程的拉伸比為2倍至4倍,所述橫向拉伸過程的拉伸比為3倍至5倍,其中所述聚酯樹脂具有30,000g/mol至50,000g/mol的重均分子量。
- 一種聚酯薄膜的製備方法,包括:擠出步驟,通過擠出聚酯樹脂組合物製備片材;拉伸步驟,通過拉伸所述片材來製備熱處理前薄膜;以及 熱定型步驟,通過對所述熱處理前薄膜進行熱定型來製備聚酯薄膜,其中所述聚酯薄膜包括聚酯樹脂,所述聚酯樹脂包括具有環己烷骨架的重複單元和具有苯環的重複單元,所述聚酯薄膜在使用傅立葉轉換紅外光譜儀測量的光譜中具有作為與所述苯環的彎曲振動有關的峰的基準峰和作為與C-O伸縮振動有關的峰的第一峰,所述基準峰為在788cm-1至798cm-1波數處的峰,所述第一峰為在1129cm-1至1139cm-1波數處的峰,所述聚酯薄膜的所述基準峰與上述第一峰的強度差為-0.05至+0.05,其中,在所述熱定型步驟中,基於使用傅立葉轉換紅外光譜儀確認的所述聚酯薄膜的光譜來設定用於調節所述聚酯薄膜的結晶特性的熱定型溫度,所述熱定型溫度為200℃至250℃,其中所述聚酯樹脂具有30,000g/mol至50,000g/mol的重均分子量。
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CN104203575A (zh) | 2012-03-29 | 2014-12-10 | 富士胶片株式会社 | 聚酯膜、太阳能电池用背板、以及太阳能电池模块 |
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104203575A (zh) | 2012-03-29 | 2014-12-10 | 富士胶片株式会社 | 聚酯膜、太阳能电池用背板、以及太阳能电池模块 |
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