[发明专利]熔融聚合法制备高水蒸气阻隔聚酯薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔融聚合法制备高水蒸气阻隔聚酯薄膜的方法，属于聚酯薄膜制造技术领域。

背景技术

普通聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)双向拉伸薄膜具有较好的力学电气性能、耐热性、耐化学性等突出优点，广泛应用于电气绝缘薄膜、电子部件用薄膜、金属叠层薄膜、玻璃贴膜、感光材料、包装装饰等诸多领域，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。其中厚度为0.25mm的PET聚酯薄膜采用GB/T 21529-2008方法得到的水蒸汽透过率通常在1.5g/(m²·24h)以上，难以满足湿热环境下的薄膜的性能要求。光伏背板要求水蒸气透过率低于2g/(m²·24h)，而行业普遍认为GB/T 21529-2008方法测得水蒸汽透过率通常在1.0g/(m²·24h)以下视为聚酯薄膜具有高水蒸气阻隔性能。

由于萘的结构更容易呈平面状，使得PEN最突出的性能之一就是气体阻隔性能好。聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)对水的阻隔性是PET的3～4倍，其阻隔性可与聚偏二氯乙烯(PVDC)相比，不受潮湿环境的影响。因而，PEN可作为饮料及食品包装材料，并可大大提高产品的保质期，可以作为太阳能电池组背材提高耐候性。但是PEN的价格昂贵是PET的4倍左右，因此考虑与PET协同使用降低成本。CN 102225648A公开了“一种高阻隔聚酯薄膜及其制备方法”，此种高阻隔性薄膜芯层是PET，面层是PEN，虽然采用成核剂改进了两种切片的结晶速率，降低了单纯使用PET材料的成本，然而两种聚酯由于相容性不佳，仍然会发生分层现象。目前CN101240107A公开了一种“关于PET复合纳米蒙脱土复合材料的制备方法”，通过蒙脱土与PET的原位聚合得到插层型和剥离型共存的改性PET材料，提高了蒙脱土与PET的相容性，耐热温度，强度和拉伸模量。CN102432985A公开了一种“PET有机插层蒙脱土复合材料的制备方法”，据报道此方法通过熔融共混注塑的方式即可以使得水蒸气透过率降低60％。然而单纯的熔融共混注塑只是单纯的机械搅拌，并不能解决纳米蒙脱土材料在PET中的分散问题，且其层状结构的剥离程度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种能降低了原料成本，解决了PET和PEN相容性差的问题，避免了聚酯切片的二次加工引起的降解，提高了聚酯的水蒸气阻隔性能的熔融聚合法制备高水蒸气阻隔聚酯薄膜的方法。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种熔融聚合法制备高水蒸气阻隔聚酯薄膜的方法，其特征在于：包括以下步骤，

第一步，合成萘二甲酸苯二甲酸乙二醇酯共聚物的预聚物，

将苯二甲酸、萘二甲酸、乙二醇以及热稳定剂和抗氧剂在反应釜内混合打浆，在催化剂作用下进行酯化反应，制得萘二甲酸苯二甲酸乙二醇酯共聚物的预聚物；其中，所述的苯二甲酸与萘二甲酸的摩尔比为0.1：0.9～0.9：0.1，乙二醇基于苯二甲酸和萘二甲酸总量的摩尔比为1.06～2.2：1，所述催化剂的加入量为基于苯二甲酸和萘二甲酸总量的10～500ppm；所述热稳定剂的加入量为苯二甲酸和萘二甲酸总质量的0.001～0.02wt％；所述抗氧化剂的加入量为苯二甲酸和萘二甲酸总质量的0.001～0.03wt％；

第二步，加入聚合物级纳米蒙脱土进行缩聚反应，

将聚合物级纳米蒙脱土与乙二醇充分分散，通过氮气压入反应釜内与萘二甲酸苯二甲酸乙二醇酯共聚物的预聚物混合，且聚合物级纳米蒙脱土是预聚物总质量的0.1wt％～10wt％，蒸馏出多余乙二醇后，逐渐抽至真空状态，进行缩聚反应，聚合制得高水蒸气阻隔聚酯；

第三步，高水蒸气阻隔聚酯加工成型成薄膜，

将制备的高水蒸气阻隔聚酯作为A层组分和B层组分，其中A层组分中，40％≤萘环摩尔含量≤80％，B层组分中，10％≤萘环摩尔含量≤20％，经过熔体管通过T型模头共挤复合成AB双层或ABA三层，经铸片、双向拉伸、热定型、冷却及收卷制得厚度20μm～500μm的高水蒸气阻隔聚酯薄膜，有机蒙脱土的层状结构通过拉伸后展开增加了水蒸气的通过路径，用于提高了聚酯的水蒸气阻隔性能。

其中：A层厚度与高水蒸气阻隔聚酯薄膜总厚度之比在1～20：100。

所述催化剂为钛酸四丁酯、乙二醇钛、三氧化二锑、醋酸锑或乙二醇锑的其中一种或者两种以上。

所述热稳定剂为磷酸三甲酯、烷基磷酸二酯或三(壬苯基)亚磷酸酯的其中一种或者两种以上。