一种聚酯薄膜表面的免电晕亲水改性工艺的制作方法

本发明属于双向拉伸聚酯薄膜及高分子表面化学改性，具体为一种聚酯薄膜表面的免电晕亲水改性工艺。

背景技术：

1、随着高端光学显示及功能性包装领域的快速发展，双向拉伸聚酯薄膜的表面功能化需求增加；这种功能复合化存在诸多技术难点，尤其是在长效维持薄膜的流滴消雾和防尘性能方面；目前，一般通过在聚乙烯棚膜表面涂覆极性涂层，或者通过在制膜过程中物理共混小分子表面活性剂来赋予薄膜亲水特性；该常规改性方式仅能短暂改善薄膜的初期透光与表面润湿效果。

技术实现思路

1、针对传统薄膜表面改性方法存在的极性涂层易剥离降解和表面活性剂析出劣化力学性能等技术缺陷，本发明提供了一种免电晕亲水改性聚酯薄膜制备工艺，以解决常规聚酯薄膜表面能不足和润湿稳定性差的问题；具体技术方案如下：

2、一种聚酯薄膜表面的免电晕亲水改性工艺，包括以下步骤：

3、步骤一，以全部二元酸结构单元为100mol%，将88-98.4mol%的对苯二甲酸结构单元、0-8mol%的间苯二甲酸结构单元、0.5-4mol%的含磺酸盐芳香族二元酸结构单元及0.1-1.0mol%的含非酯化反应型羟基芳香族二元酸结构单元，与摩尔量为所述全部二元酸结构单元总摩尔量1.10-1.35倍的包含乙二醇和聚乙二醇的二元醇组分，在氮气保护下依次进行酯化、亲水单体后加和梯度降压熔融缩聚，经泄压、出料及切粒，得到亲水反应型共聚酯；

4、所述聚乙二醇的数均分子量为400-3000，其占所述亲水反应型共聚酯质量的1-8%；

5、步骤二，将所述亲水反应型共聚酯和成膜级聚对苯二甲酸乙二醇酯分别预结晶、除湿干燥、熔融挤出及过滤，通过单层挤出或多层共挤形成熔体片材，再经流延急冷得到未拉伸铸片；

6、步骤三，将所述未拉伸铸片预热后纵向拉伸2.8-4.5倍，冷却至30-80℃，在不实施电晕、等离子体、火焰或紫外臭氧处理的条件下，在线涂布水性反应型底涂液；

7、步骤四，将涂布后的薄膜依次进行预干燥、横向拉伸、热定型、横向松弛和冷却收卷。

8、优选地，所述水性反应型底涂液的固体组分按质量份计，包括亲水型水性聚氨酯65-90份、水分散型封闭异氰酸酯5-25份、水分散型聚碳化二亚胺1-10份和非离子型润湿流平剂0.05-1份。

9、优选地，步骤一包括：将对苯二甲酸、间苯二甲酸和乙二醇按照乙二醇与全部二元酸组分的摩尔比为1.10∶1-1.35∶1进行混合，在235-260℃、0.05-0.35mpa表压下酯化并连续排水；待酯化率达到90-97%后，加入间苯二甲酸-5-磺酸钠双羟乙酯、聚乙二醇以及5-羟基间苯二甲酸或5-羟基间苯二甲酸二甲酯；随后在265-280℃下梯度降压至200pa以下进行熔融缩聚。

10、优选地，在所述熔融缩聚前加入磷系稳定剂、缩聚催化剂、受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂；所述磷系稳定剂以磷元素计的加入量为10-80ppm；所述缩聚催化剂为加入量以锗元素计20-100ppm的锗系催化剂，或者为加入量以钛元素计2-15ppm的钛系催化剂；所述受阻酚抗氧剂和所述亚磷酸酯抗氧剂的总加入量为所述亲水反应型共聚酯质量的0.03-0.20%，两者质量比为1∶1-1∶3。

11、优选地，所述亲水反应型共聚酯的特性黏度为0.45-0.65dl/g，羧基端基含量为15-50mol/t，羟基端基含量为20-80mol/t；所述亲水反应型共聚酯切粒后先在100-130℃下预结晶，再在130-160℃下除湿干燥至含水量低于50ppm。

12、优选地，步骤二采用a/b双层共挤结构或a/b/a三层共挤结构，其中，a层为亲水反应型聚酯表层，由20-100质量份的所述亲水反应型共聚酯和0-80质量份的所述成膜级聚对苯二甲酸乙二醇酯组成，两者质量份之和为100质量份，b层为由光学级成膜聚酯形成的芯层；所述亲水反应型聚酯表层不含无机消光颗粒、无机粗化颗粒及交联聚合物微球。

13、优选地，步骤二中，所述亲水反应型共聚酯和所述成膜级聚对苯二甲酸乙二醇酯干燥后的含水量低于50ppm，在265-290℃下熔融塑化后，经5-30μm精度的熔体过滤器过滤，并流延至温度为15-40℃的冷却鼓表面，通过静电贴片和快速急冷形成所述未拉伸铸片。

14、优选地，所述水性反应型底涂液还包含0-0.3质量份的催化剂，其固含量为1-5%，ph为7.0-8.5，25℃下黏度为1-20mpa·s，动态表面张力为28-40mn/m；所述水分散型封闭异氰酸酯为封闭的六亚甲基二异氰酸酯三聚体或封闭的异佛尔酮二异氰酸酯预聚体，其解封温度为140-190℃。

15、优选地，步骤三中，所述未拉伸铸片在75-115℃下进行纵向拉伸；所述水性反应型底涂液采用凹版辊、微凹版辊、线棒、狭缝模头或反向辊进行单面或双面涂布，湿涂布量为1-10g/m²；涂布后在60-120℃下分段预干燥，再在90-140℃下横向拉伸3.0-4.8倍。

16、优选地，步骤四中，所述热定型的温度为190-230℃、有效热处理时间为3-30秒，所述横向松弛的松弛率为1-5%。

17、本发明的有益效果在于：

18、不依靠无机颗粒、机械粗糙化或消光辊形成附着表面；通过共聚固定的磺酸盐和聚醚链段构建本征亲水表层，使低固含水性底涂液在未经电晕的聚酯表面均匀铺展；磺酸盐主要提供固定亲水性和离子作用；底涂液与薄膜之间的界面共价锚固，由共聚酯中的端羟基、侧基羟基和端羧基，以及与其匹配的解封异氰酸酯和聚碳化二亚胺交联剂反应实现。

1.一种聚酯薄膜表面的免电晕亲水改性工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种聚酯薄膜表面的免电晕亲水改性工艺，其特征在于，所述水性反应型底涂液的固体组分按质量份计，包括亲水型水性聚氨酯65-90份、水分散型封闭异氰酸酯5-25份、水分散型聚碳化二亚胺1-10份和非离子型润湿流平剂0.05-1份。

3.根据权利要求1所述的一种聚酯薄膜表面的免电晕亲水改性工艺，其特征在于，步骤一包括：将对苯二甲酸、间苯二甲酸和乙二醇按照乙二醇与全部二元酸组分的摩尔比为1.10∶1-1.35∶1进行混合，在235-260℃、0.05-0.35mpa表压下酯化并连续排水；待酯化率达到90-97%后，加入间苯二甲酸-5-磺酸钠双羟乙酯、聚乙二醇以及5-羟基间苯二甲酸或5-羟基间苯二甲酸二甲酯；随后在265-280℃下梯度降压至200pa以下进行熔融缩聚。

4.根据权利要求1所述的一种聚酯薄膜表面的免电晕亲水改性工艺，其特征在于，在所述熔融缩聚前加入磷系稳定剂、缩聚催化剂、受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂；所述磷系稳定剂以磷元素计的加入量为10-80ppm；所述缩聚催化剂为加入量以锗元素计20-100ppm的锗系催化剂，或者为加入量以钛元素计2-15ppm的钛系催化剂；所述受阻酚抗氧剂和所述亚磷酸酯抗氧剂的总加入量为所述亲水反应型共聚酯质量的0.03-0.20%，两者质量比为1∶1-1∶3。

5.根据权利要求1所述的一种聚酯薄膜表面的免电晕亲水改性工艺，其特征在于，所述亲水反应型共聚酯的特性黏度为0.45-0.65dl/g，羧基端基含量为15-50mol/t，羟基端基含量为20-80mol/t；所述亲水反应型共聚酯切粒后先在100-130℃下预结晶，再在130-160℃下除湿干燥至含水量低于50ppm。

6.根据权利要求1所述的一种聚酯薄膜表面的免电晕亲水改性工艺，其特征在于，步骤二采用a/b双层共挤结构或a/b/a三层共挤结构，其中，a层为亲水反应型聚酯表层，由20-100质量份的所述亲水反应型共聚酯和0-80质量份的所述成膜级聚对苯二甲酸乙二醇酯组成，两者质量份之和为100质量份，b层为由光学级成膜聚酯形成的芯层；所述亲水反应型聚酯表层不含无机消光颗粒、无机粗化颗粒及交联聚合物微球。

7.根据权利要求1所述的一种聚酯薄膜表面的免电晕亲水改性工艺，其特征在于，步骤二中，所述亲水反应型共聚酯和所述成膜级聚对苯二甲酸乙二醇酯干燥后的含水量低于50ppm，在265-290℃下熔融塑化后，经5-30μm精度的熔体过滤器过滤，并流延至温度为15-40℃的冷却鼓表面，通过静电贴片和快速急冷形成所述未拉伸铸片。

8.根据权利要求2所述的一种聚酯薄膜表面的免电晕亲水改性工艺，其特征在于，所述水性反应型底涂液还包含0-0.3质量份的催化剂，其固含量为1-5%，ph为7.0-8.5，25℃下黏度为1-20mpa·s，动态表面张力为28-40mn/m；所述水分散型封闭异氰酸酯为封闭的六亚甲基二异氰酸酯三聚体或封闭的异佛尔酮二异氰酸酯预聚体，其解封温度为140-190℃。

9.根据权利要求1所述的一种聚酯薄膜表面的免电晕亲水改性工艺，其特征在于，步骤三中，所述未拉伸铸片在75-115℃下进行纵向拉伸；所述水性反应型底涂液采用凹版辊、微凹版辊、线棒、狭缝模头或反向辊进行单面或双面涂布，湿涂布量为1-10g/m²；涂布后在60-120℃下分段预干燥，再在90-140℃下横向拉伸3.0-4.8倍。

10.根据权利要求1所述的一种聚酯薄膜表面的免电晕亲水改性工艺，其特征在于，步骤四中，所述热定型的温度为190-230℃、有效热处理时间为3-30秒，所述横向松弛的松弛率为1-5%。