專利名稱：一種透明滑爽聚酯薄膜及其制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種具有透明滑爽特點的聚酯薄膜及其制造方法。
背景技術(shù)：
聚酯薄膜由于具有優(yōu)異的機械性能、良好的尺寸穩(wěn)定性、高透明性以及耐化學性而 被大量用于各種光學薄膜。
聚酯薄膜由于經(jīng)過雙軸拉伸取向，并且經(jīng)過高溫熱定型處理，因此具有優(yōu)良的物理 化學性能，然而聚酯薄膜本身具有自粘的特性，為聚酯薄膜的加工帶來不便。為改善聚 酯薄膜的自粘性，在聚酯薄膜的生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要加入含有添加劑粒子的聚酯母料 切片作為滑爽劑，以增加聚酯薄膜的表面粗糙程度，使聚酯薄膜達到良好的運行性能和 收巻性能。但是添加劑的加入，使得聚酯薄膜的透明度在一定程度上遭到破壞，增加了 聚酯薄膜的發(fā)霧程度，這在許多應用領域不希望的，尤其是在光學應用領域是致命的， 增加了聚酯薄膜的濁度，降低了聚酯薄膜的清晰度。
美國專利US4， 677， 188中講述了一種大小Si02顆粒配合使用的聚酯薄膜，該聚酯 薄膜具有優(yōu)異的透光性。美國專利US6， 733， 863中講述了一種作為光學膜用的聚酯薄 膜，此聚酯薄膜的基材層中不含有無機或者有機的粒子，而是在聚酯薄膜的一面或者兩 面復合膠粘涂料。申請?zhí)枮?2136917. 8、名稱為"一種高透明聚酯薄膜及其生產(chǎn)方法" 的中國專利公開了一種高透明聚酯薄膜的技術(shù)方案，該聚酯薄膜包括納米級二氧化硅和 微米級二氧化硅。二氧化硅的加入雖然改善了薄膜的收巻和薄膜的平整度，但影響了薄 膜的光學性能，影響了其使用范圍

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有優(yōu)異的透明性、滑爽性和加工性的透 明聚酯薄膜。
本發(fā)明另一個需要解決的技術(shù)問題是提供該聚酯薄膜的制造方法。 解決上述問題所采用的技術(shù)方案為
一種透明滑爽聚酯薄膜，包括基材層和至少一個表層，所述基材層含有納米級無機 添加劑，所述表層含有納米級無機添加劑和微米級有機高分子添加劑；所述納米級無機添加劑是二氧化硅、二氧化鈦、三氧化二鋁、高嶺土、碳酸鈣或硫酸鋇；所述微米級有 機高分子添加劑是交聯(lián)聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯；所述基材層中納米級 無機添加劑的粒徑為20 nm 90nm，含量為10卯m 800卯m。
上述透明滑爽聚酯薄膜，所述基材層中納米級無機添加劑的粒徑為30nm 80mn;含 量為20ppm 700卯m。
上述透明滑爽聚酯薄膜。所述表層中的微米級有機高分子添加劑的粒徑為1. 0 8. 0
y m.
上述透明滑爽聚酯薄膜，所述表層中添加劑的含量為80ppm 1200ppm。 上述透明滑爽聚酯薄膜，所述表層中添加劑的含量為100ppm 1000ppm。 上述透明滑爽聚酯薄膜，所述表層中無機級納米添加劑和微米級有機高分子添加劑 比例1 12:1。
一種透明滑爽聚酯薄膜的制備方法，它包括以下步驟
(1) 將混合好的基材層聚酯原料切片和表層聚酯原料切片，送入相應擠出系統(tǒng)熔融
擠出；
(2) 基材層和表層熔體經(jīng)共擠模頭，在轉(zhuǎn)動的冷卻輥上形成多層的無定型的聚酯鑄 塑厚片；
(3) 將冷卻后的厚片預熱后，縱向拉伸3.0 4.0倍；
(4) 將縱向拉伸后的膜片預熱后，橫向拉伸3. 0 4. 5倍；
(5) 將拉伸后的薄膜熱定型，冷卻后收巻，得到透明滑爽聚酯薄膜。 上述透明滑爽聚酯薄膜的制備方法，所述聚酯切片的熔融擠出溫度為260°C 300°C。
上述透明滑爽聚酯薄膜的制備方法，所述薄膜熱定型溫度為21(TC 24(TC。 聚酯薄膜為包括基材層和表層的二層結(jié)構(gòu)、三層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，表層和基材層中
含有添加劑，添加劑可以改善聚酯薄膜的自粘性和尺寸穩(wěn)定性。
本發(fā)明中，聚酯薄膜的基材層中含有納米級無機添加劑，表層中含有納米級無機添
加劑和微米級有機高分子添加劑，其中，表層改善了聚酯薄膜的自粘性和滑爽性，基材
層改善了聚酯薄膜的熱穩(wěn)定性，提供了聚酯薄膜的優(yōu)異的加工性。本發(fā)明中，所述基材層和表層材料為二元酸和二元醇的聚合物，其中，二元酸可以 是直鏈脂肪二酸，但主要是芳香族二酸，如對苯二甲酸、對苯二乙酸、對萘二甲酸等， 優(yōu)選對苯二甲酸和對萘二甲酸，更優(yōu)選對苯二甲酸；二元醇主要是碳原子數(shù)是2 4的脂 肪族二醇，如乙二醇、丙二醇、丁二醇等，優(yōu)選乙二醇和丁二醇，更優(yōu)選乙二醇。除了 上述成分外，聚酯切片還可以是加入少量的間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、環(huán)己烷二甲醇、 雙酚A或2， 6 —萘二甲酸等物質(zhì)的改性共聚酯。適合本發(fā)明的聚酯切片為特性粘度為 0. 55dL/g 0. 80dL/g的對苯二甲酸與乙二醇的縮聚物對苯二甲酸乙二醇酯，優(yōu)選特性粘 度為0. 60dL/g 0. 70dL/g的對苯二甲酸乙二醇酯。
按照本發(fā)明，基材層為含有納米級無機添加劑的聚酯樹脂，添加劑可以在切片合成 過程中加入到基材層聚酯原料中，也可以以母料的形式填加，優(yōu)選以母料的形式加入到 基材層中，基材層中納米級無機添加劑的粒徑為20nm 90nm，含量為10 ppm 800ppm; 基材層中納米級無機添加劑的粒徑優(yōu)選30nm 80nm，含量優(yōu)選為20ppm 700ppm;納米 級無機添加劑是二氧化硅、二氧化鈦、三氧化二鋁、高嶺土、碳酸鈣或硫酸鋇。
表層中的添加劑為納米級無機添加劑和微米級有機高分子添加劑，添加劑可以在聚 酯切片合成過程中加入到表層聚酯原料中，也可以以母料的形式填加，優(yōu)選以母料的形 式加入。微米級有機高分子添加劑是交聯(lián)聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。表 層中的微米級有機高分子添加劑的粒徑為1. 0 8. 0ii m。表層中添加劑的含量為80ppm 1200ppm，優(yōu)選100ppm 1000卯m。表層中無機級納米添加劑和微米級有機高分子添加劑 比例1 12:1。
聚酯薄膜可通過常規(guī)技術(shù)如涂覆、共擠等方式制備。
本發(fā)明中，基材層聚酯樹脂在150 — 18(TC進行結(jié)晶干燥處理，然后送入單螺桿擠出 機，在260。C 30(TC下熔融擠出；表層聚酯樹脂可以在150 — 180。C進行結(jié)晶干燥處理， 送入單螺桿擠出機進行熔融擠出，或者不進行干燥處理，送入雙螺桿擠出機進行熔融擠 出，經(jīng)過拉伸后，在21(TC 24(TC下熱定型。
本發(fā)明可選本領域己知的加工工藝，如管膜工藝、平膜工藝，優(yōu)選平膜工藝，熔融
的基材層和表層聚酯熔體從T型模頭共擠出到驟冷的輥筒上，以保證共聚酯驟冷至無定
型狀態(tài)，然后拉伸取向，得到聚合物薄膜。聚合物薄膜的拉伸可以是單軸拉伸取向的，也可以是雙軸拉伸取向的，但優(yōu)選聚合物薄膜在平面的兩個相互垂直的方向上雙軸取向 拉伸，以獲得令人滿意的機械和物理性能。
本發(fā)明提供的聚酯薄膜的制備方法工藝簡單，得到的產(chǎn)品具有良好加工性和優(yōu)異透 明性，可廣泛應用于光學、電子、圖像、信息顯示等領域。
本發(fā)明在聚酯薄膜基材層中應用了納米級無機添加劑，在不影響光學性能的前提 下，有效改善了聚酯薄膜的熱性能，提高了聚酯薄膜表觀平整性和加工性；同時在表層 中應用了納米級無機添加劑和微米級有機高分子添加劑，改善了聚酯薄膜的自粘性，既 解決了聚酯薄膜的滑爽性，又賦予了聚酯薄膜優(yōu)良的光學性能和表面性能。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
實施例1
將特性粘度為0. 65dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片和含有粒徑20nm的二氧 化硅添加劑的母料切片混合均勻，使最終納米二氧化硅的含量為100ppm，將混合好的切 片在17(TC結(jié)晶干燥，然后將結(jié)晶好的物料送入單螺桿基礎機，在28(TC條件下熔融擠出。
將特性粘度為0. 60dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片和含有粒徑50nm的二氧 化鈦及粒徑5 ix m的交聯(lián)聚苯乙烯復合添加劑的聚酯母料切片混合均勻，納米二氧化鈦和 微米聚苯乙烯的重量比為4:1，使最終添加劑的含量為600ppm，將混合好的物料在170 'C結(jié)晶干燥，然后送入雙螺桿擠出機，在28(TC條件下熔融擠出。
將上述兩種熔融物料通過一共擠模頭，將熔體流延到一轉(zhuǎn)動的冷卻滾筒上，成為無 定型的A/B/A三層結(jié)構(gòu)的鑄塑厚片。
將此鑄塑厚片預熱到約9(TC，隨后以4.0的縱向拉伸倍數(shù)進行縱向拉伸，將縱向拉 伸后的聚合物片膜送到橫向拉幅機中，在約iio'c條件下將片膜拉伸至橫向原始尺寸的 3. 0倍，將雙軸拉伸取向的聚合物膜在約23(TC的溫度條件下熱定型。最終聚合物薄膜的 厚度為100um，其中基材層為90um，表層為IO腦。
由此實施例得到的聚合物膜具有良好光學物理和機械性能。
實施例2
將特性粘度為0. 80dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片與含有粒徑90nm的三氧化二鋁添加劑的聚酯母料切片混合均勻，使最終納米三氧化二鋁的含量為800ppm，將此 混合物料在17(TC結(jié)晶干燥，然后將結(jié)晶好的物料送入單螺桿基礎機，在28(TC條件下熔 融擠出。
將特性粘度為0. 55dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片和含有粒徑60nm的高嶺 土及粒徑8ym的聚甲基丙烯酸甲酯復合添加劑的聚酯母料切片混合均勻，納米高嶺土和 微米聚甲基丙烯酸甲酯的重量比為5:1，使最終添加劑的含量為1000ppm，將混合好的物 料在17(TC結(jié)晶干燥，然后送入雙螺桿擠出機，在28(TC條件下熔融擠出。
將上述兩種熔融物料通過一共擠模頭，將熔體流延到一轉(zhuǎn)動的冷卻滾筒上，成為無 定型的A/B/A三層結(jié)構(gòu)的鑄塑厚片膜。
將此鑄塑厚片膜預熱到約8(TC，隨后以3.0的縱向拉伸倍數(shù)進行縱向拉伸，將縱向 拉伸后的聚合物片膜送到橫向拉幅機中，在ll(TC條件下將片膜拉伸至橫向原始尺寸的 4. 5倍，將雙軸拉伸取向的聚合物膜在約23(TC的溫度條件下熱定型。最終聚合物薄膜的 厚度為50um，其中基材層為44um，表層為6um。
由此實施例得到的聚合物膜具有良好光學物理和機械性能。
實施例3
將特性粘度為0.55dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片和含有硫酸鋇添加劑的 母料切片混合均勻，使最終納米硫酸鋇的含量為10ppm，將混合好的切片在17(TC結(jié)晶干 燥，然后將結(jié)晶好的物料送入單螺桿基礎機，在28(TC條件下熔融擠出。
將性粘度為0. 80dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片和含有粒徑70nm的碳酸鈣 及粒徑1 y m的聚碳酸酯復合添加劑的聚酯母料切片混合均勻，納米和微米聚苯乙烯的重 量比為12:1，復合添加劑的聚酯母料切片混合均勻，使最終添加劑的含量為80ppm，將 混合好的物料送入雙螺桿擠出機，在28(TC條件下熔融擠出。
將上述兩種熔融物料通過一共擠模頭，熔體流延到一轉(zhuǎn)動的冷卻滾筒上，成為無定 型的A/B/A三層結(jié)構(gòu)的鑄塑厚片膜。
將此鑄塑厚片膜預熱到約8(TC，隨后以3.3: 1的縱向拉伸倍數(shù)進行縱向拉伸，將 縱向拉伸厚的聚合物片膜送到橫向拉幅機中，在ll(TC條件下將片膜拉伸至橫向原始尺 寸的3.5倍，將雙軸拉伸取向的聚合物膜在約23(TC的溫度條件下熱定型。最終聚合物薄膜的厚度為350咖，其中基材層為310um，表層為20腦。
由此實施例得到的聚合物膜具有良好光學物理和機械性能。 實施例4
將特性粘度為0.65dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片與含有碳酸鈣添加劑的 聚酯母料切片混合均勻，使最終納米碳酸鈣的含量為100ppm，將此混合物料在17(TC結(jié) 晶干燥，然后將結(jié)晶好的物料送入單螺桿基礎機，在280。C條件下熔融擠出。
將性粘度為0. 65dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片和含有粒徑30nm的二氧化 鈦及粒徑2 ii m的交聯(lián)聚苯乙烯復合添加劑的聚酯母料切片混合均勻，納米二氧化鈦和微 米聚苯乙烯的重量比為9:1，使最終添加劑的含量為500ppm，將混合好的物料送入雙螺 桿擠出機，在28(TC條件下熔融擠出。
將上述兩種熔融物料通過一共擠模頭，將熔體流延到一轉(zhuǎn)動的冷卻滾筒上，成為無 定型的A/B/A三層結(jié)構(gòu)的鑄塑厚片膜。
將此鑄塑厚片膜預熱到約8(TC，隨后以3.5: 1的縱向拉伸倍數(shù)進行縱向拉伸，將 縱向拉伸厚的聚合物片膜送到橫向拉幅機中，在ll(TC條件下將片膜拉伸至橫向原始尺 寸的4.5倍，將雙軸拉伸取向的聚合物膜在約23(TC的溫度條件下熱定型。最終聚合物 薄膜的厚度為188um，其中基材層為178um，表層為10um。
由此實施例得到的聚合物膜具有良好光學物理和機械性能。
實施例5
將特性粘度為0. 63dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片與含有粒徑50nm的高嶺 土添加劑的聚酯母料切片混合均勻，使最終納米高嶺土的含量為800ppm，將此混合物料 在17(TC結(jié)晶干燥，然后將結(jié)晶好的物料送入單螺桿基礎機，在28(TC條件下熔融擠出。
將性粘度為0. 70dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片和含有粒徑50nm的二氧化 硅及粒徑5 u m的交聯(lián)聚苯乙烯復合添加劑的聚酯母料切片混合均勻，納米二氧化鈦和微 米聚苯乙烯的重量比為1:1，，使最終二氧化硅的含量為1200ppm，將混合好的物料在170 。C結(jié)晶干燥，然后送入雙螺桿擠出機，在28(TC條件下熔融擠出。
將上述兩種熔融物料通過一共擠模頭，將熔體流延到一轉(zhuǎn)動的冷卻滾筒上，成為無 定型的A/A/B三層結(jié)構(gòu)的鑄塑厚片膜。將此鑄塑厚片膜預熱到約80°C，隨后以3.3: 1的縱向拉伸倍數(shù)進行縱向拉伸，將
縱向拉伸厚的聚合物片膜送到橫向拉幅機中，在ll(TC條件下將片膜拉伸至橫向原始尺 寸的3.5倍，將雙軸拉伸取向的聚合物膜在約23(TC的溫度條件下熱定型。最終聚合物 薄膜的厚度為30um，其中基材層為26um，表層為A/A總厚度為4咖。
由此實施例得到的聚合物膜具有良好光學物理和機械性能。
比較例1
將特性粘度為0. 65dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片與含有4. 7 u m 二氧化硅 添加劑的聚酯母料切片混合均勻，使最終二氧化硅的含量為150卯m，將此混合物料在170 'C結(jié)晶干燥，然后將結(jié)晶好的物料送入單螺桿基礎機，在28(TC條件下熔融擠出。
將性粘度為0.65dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片和含有二氧化硅添加劑的 聚酯母料切片混合均勻，使最終二氧化硅的含量為180ppm，將混合好的物料在17(TC結(jié) 晶干燥，然后送入雙螺桿擠出機，在28(TC條件下熔融擠出。
將上述兩種熔融物料通過一共擠模頭，將熔體流延到一轉(zhuǎn)動的冷卻滾筒上，成為無 定型的A/B/A三層結(jié)構(gòu)的鑄塑厚片膜。
將此鑄塑厚片膜預熱到約8(TC，隨后以3.3: 1的縱向拉伸倍數(shù)進行縱向拉伸，將 縱向拉伸厚的聚合物片膜送到橫向拉幅機中，在ll(TC條件下將片膜拉伸至橫向原始尺 寸的3.5倍，將雙軸拉伸取向的聚合物。
由此合物膜具有良好光學實施例得到的聚物理和機溫度條件下熱定型。最終聚合物 薄膜的厚度為100um，其中基材層為94um，表層為6um。
由此實施例得到的聚合物膜具有良好物理機械性能，但薄膜的霧度呈現(xiàn)較高的增大， 透光率也有一定程度的降低。
權(quán)利要求
1.一種透明滑爽聚酯薄膜，包括基材層和至少一個表層，其特征是，所述基材層含有納米級無機添加劑，所述表層含有納米級無機添加劑和微米級有機高分子添加劑；所述納米級無機添加劑是二氧化硅、二氧化鈦、三氧化二鋁、高嶺土、碳酸鈣或硫酸鋇；所述的微米有機高分子添加劑是交聯(lián)聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯；所述基材層中納米級無機添加劑的粒徑為20nm～90nm，含量為10ppm～800ppm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明滑爽聚酯薄膜，其特征是，所述基材層中納米級無機 添加劑的粒徑為30nm 80nm;含量為20ppm 700ppm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明滑爽聚酯薄膜，其特征是，所述表層中微米級有機高 分子添加劑的粒徑為1. 0 8. 0 ti m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的透明滑爽聚酯薄膜，其特征是，所述表層中添加劑的含量 為80ppm 1200卯m。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的透明滑爽聚酯薄膜，其特征是，所述表層中添加劑的含量 為100ppm 1000ppm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的透明滑爽聚酯薄膜，其特征是，所述表層中無機級納米添 加劑和微米級有機高分子添加劑比例1 12:1。
7. —種如權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5或6所述的透明滑爽聚酯薄膜的制備方法，其特 征是，它包括以下步驟a. 將混合好的基材層聚酯原料切片和表層聚酯原料切片，送入相應擠出系統(tǒng)熔融擠出；b. 基材層和表層熔體經(jīng)共擠模頭，在轉(zhuǎn)動的冷卻輥上形成多層的無定型的聚酯鑄塑 厚片；c. 將冷卻后的厚片預熱后，縱向拉伸3. 0 4. 0倍；d. 將縱向拉伸后的膜片預熱后，橫向拉伸3. 0 4. 5倍；e. 將拉伸后的薄膜熱定型，冷卻后收巻，得到透明滑爽聚酯薄膜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的透明滑爽聚酯薄膜的制備方法，其特征是，所述聚酯切片 的熔融擠出溫度為26(TC 30(TC。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的透明滑爽聚酯薄膜的制備方法，其特征是，所述薄膜熱定 型溫度為210°C 240°C。
全文摘要
一種透明滑爽聚酯薄膜及其制備方法，它包括基材層和至少一個表層，所述基材層含有納米級無機添加劑，所述表層含有納米級無機添加劑和微米級有機高分子添加劑；所述納米級無機添加劑是二氧化硅、二氧化鈦、三氧化二鋁、高嶺土、碳酸鈣或硫酸鋇；所述的微米級有機高分子添加劑是交聯(lián)聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯；所述基材層中納米級無機添加劑的粒徑為20nm～90nm，含量為10ppm～800ppm。本發(fā)明還提供了該產(chǎn)品的制造方法。本發(fā)明所得產(chǎn)品具有優(yōu)良的光學性能和表面性能，有效改善了聚酯薄膜的熱性能、滑爽性和自粘性。可廣泛應用于LCD領域、印刷膠片、噴繪薄膜、包裝、證卡、信息顯示等行業(yè)。
文檔編號B32B27/36GK101298203SQ20081005530
公開日2008年11月5日 申請日期2008年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月2日
發(fā)明者王旭亮, 青 高 申請人:中國樂凱膠片集團公司;保定樂凱薄膜有限責任公司;合肥樂凱科技產(chǎn)業(yè)有限公司