一种聚酯基材膜及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，尤其涉及一种聚酯基材膜及其制备方法。

背景技术：

1、聚酯基材膜因具有机械强度高、尺寸稳定性好、透明性优良、耐化学腐蚀性强等特点，被广泛应用于电子、光学、包装、印刷等多个领域。其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）基材膜凭借原料易得、生产成本适中、综合性能均衡的优势，成为目前应用最广泛的聚酯基材膜品种之一。随着下游行业向高端化、精细化发展，对聚酯基材膜的性能提出了更高要求，不仅需要具备基础的力学和光学性能，还需满足特定场景下的耐热性、表面粗糙度、涂层结合力等特殊需求。

2、现有商业化聚酯基膜多采用普通双向拉伸pet工艺制备，存在诸多不足：一是高温稳定性差，高温加工时易出现翘边、变形问题，在高温高湿环境下易发生水解降解，导致力学性能和光学性能显著下降，限制了其在高端光学和电子领域的应用。二是表面附着力低，容易发生剥离失效，严重影响产品可靠性和使用寿命。三是光学性能与力学性能难以兼顾，常规改性方式（如单纯添加无机粒子）要么导致雾度升高、透光率下降，要么造成拉伸强度不足、韧性变差，无法满足高端场景对基材膜综合性能的严苛要求。

3、为了解决上述问题，发明专利文献cn112876661b公开了一种改性聚酯及其高表面粗糙度的聚酯薄膜，所述改性聚酯包括聚酯和无机粒子，所述聚酯由二羟基化合物，二元酸和/或二元酸酐熔融缩聚得到，所述二羟基化合物中包括二羟基甲基丙酸和新戊二醇。该发明所得聚酯薄膜具有显著改善的表面粗糙度，可以增加与涂层，基材的附着力，特别是对油墨的附着力。并且该发明的改性方法和引入的少量无机粒子不会对聚酯薄膜的其他性能，特别是光学性能产生不利影响。然而，其未针对耐热性进行系统性优化，玻璃化转变温度仍较低，难以满足高端电子领域的高温使用需求。

4、因此，开发一种兼顾表面结合力、耐热性、光学性能和力学性能，且制备工艺简单、适合工业化生产的聚酯基材膜，成为当前本领域亟待解决的技术难题，具有重要的实际意义和商业价值。

技术实现思路

1、本发明有鉴于上述情况，目的为提供一种兼具高表面结合力、高耐热性、高透光性和优异力学性能的聚酯基材膜及其制备方法。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种聚酯基材膜，由以下重量份的组分制备而成：聚酯基体100份、羟基化氮化硼纳米片3-5份、硅烷偶联剂0.5-0.8份、功能助剂0.8-1.5份、相容剂1-3份、协同组分0.3-1份、3-[n,n-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐0.8-1.5份；所述聚酯基体为pct树脂、pef树脂、pet树脂按质量比(0.8-1.2):(0.2-0.4):(2-3)复配而成。

3、优选的，所述pct树脂为skypura® 0502hc pct；所述pef树脂的比浓粘度为0.79-1.2dl/g，重均分子量为(1-3)×103；所述pet树脂为pet/pt7450。

4、优选的，所述羟基化氮化硼纳米片的片径为0.1-0.4μm，编号为xfbn03-2，货号为103953。

5、优选的，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的至少一种。

6、优选的，所述功能助剂为抗水解稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂按质量比1:(0.8-1.2):(0.3-0.5)复配而成。

7、优选的，所述抗水解稳定剂为聚合碳化二亚胺抗水解剂dc-p2。

8、优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的至少一种。

9、优选的，所述紫外线吸收剂为uv-531、uv-328中的至少一种。

10、优选的，所述相容剂为为poe-g-gma sog-03，由佳易容聚合物（上海）有限公司提供。

11、优选的，所述协同组分为聚醚酰亚胺、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、纳米羟基磷灰石按质量比(1-2):1:(0.8-1.2)复配而成。

12、优选的，所述聚醚酰亚胺的型号为ultem®1000。

13、优选的，所述乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物的型号为lotader®ax8900。

14、优选的，所述纳米羟基磷灰石的粒径为50-100nm。

15、本发明的另一个目的，在于提供一种所述聚酯基材膜的制备方法，包括如下步骤：

16、步骤s1、将聚酯基体、羟基化氮化硼纳米片、硅烷偶联剂、功能助剂、相容剂和协同组分按重量份混合均匀后，得到复合料，将复合料依次通过双螺杆挤出机挤出、流延和铸片，形成片材；

17、步骤s2、将上述片材通过双向拉伸工艺进行拉伸，热定型后形成基膜；

18、步骤s3、将基膜在电子束下辐射，然后将辐射后的基膜置于包含3-[n,n-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐、硫酸亚铁铵的水溶液中，用惰性气体置换出空气，之后进行加热反应，取出后用水洗3-6次，后烘干，得到聚酯基材膜。

19、优选的，步骤s1中所述双螺杆挤出机挤出的温度为230-260℃，螺杆转速为180-230rpm。

20、优选的，步骤s2中所述双向拉伸工艺具体为：先在95～105℃下经4倍纵向拉伸后冷却至50℃，再在105～115℃下经3倍横向拉伸。

21、优选的，步骤s2中所述热定型温度160-200℃，热定型时间1-3s。

22、优选的，步骤s3中所述辐射是在室温下氮气氛围中进行的，为电子束连续辐射，辐射剂量为80-120kgy，辐射能量为100-150kev，辐射距离为15-25cm，辐射时间为30-60s。

23、优选的，步骤s3中所述包含3-[n,n-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐、硫酸亚铁铵的水溶液中3-[n,n-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐、硫酸亚铁铵、水的质量比为(5-8):(0.1-0.3):100。

24、优选的，步骤s3中所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种；所述加热反应的反应温度为60～75℃，时间为4-6h。

25、由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：

26、（1）本发明公开的聚酯基材膜及其制备方法，通过pct树脂、pef树脂与pet树脂的精准复配形成聚酯基体，实现了三种树脂的协同增效，产生了现有技术单独使用单一聚酯树脂或简单复配无法达到的耐热性与力学性能平衡的意外效果。现有技术中，pet树脂虽综合性能均衡但耐热性不足，pct树脂耐热性优良但韧性较差、成本较高，pef树脂环保性好但力学强度欠佳，而本发明通过(0.8-1.2):(0.2-0.4):(2-3)的质量比复配，使聚酯基体既保留了pet树脂的优异韧性和加工性，又借助pct树脂提升了玻璃化转变温度，同时利用pef树脂改善了基材膜的柔韧性和抗水解能力，解决了现有技术中耐热性与力学性能难以兼顾的技术痛点，其综合耐热-力学性能远超单一树脂基材膜及常规复配体系。

27、（2）本发明公开的聚酯基材膜及其制备方法，羟基化氮化硼纳米片与硅烷偶联剂、协同组分的协同作用，实现了耐热性、表面结合力与光学性能的同步提升。现有技术中，添加无机粒子往往会导致基材膜雾度升高、透光率下降，而本发明中羟基化氮化硼纳米片不仅凭借其优异的导热性能提升基材膜的高温稳定性，其片径控制在0.1-0.4μm，配合硅烷偶联剂的表面改性，有效减少了纳米粒子的团聚，避免了对光学性能的不利影响；同时，协同组分中聚醚酰亚胺、三元共聚物与纳米羟基磷灰石的复配，进一步强化了纳米片与聚酯基体的界面结合力，与硅烷偶联剂协同作用，使基材膜表面附着力较现有技术明显提升，且透光率保持在90%以上，突破了现有技术中“表面结合力提升必牺牲光学性能”的技术瓶颈。

28、（3）本发明公开的聚酯基材膜及其制备方法，功能助剂与相容剂的科学搭配，解决了现有技术中基材膜抗水解、抗老化与加工稳定性难以兼顾的问题，产生了超出预期的综合防护效果。本发明中抗水解稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂按特定比例复配，与相容剂poe-g-gma sog-03协同作用，不仅有效抑制了基材膜在高温高湿环境下的水解降解，延长了使用寿命，还提升了复合体系的加工流动性，避免了双螺杆挤出、双向拉伸过程中出现的熔体破裂、片材缺陷等问题；相较于现有技术中单一添加抗水解剂或抗氧剂的方式，本发明的复配体系使基材膜抗老化性能与加工稳定性均得到显著提升。

29、（4）本发明公开的聚酯基材膜及其制备方法，电子束辐射与3-[n,n-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐的接枝反应相结合，实现了基材膜表面性能的精准调控，产生了现有技术未提及的表面功能化效果。现有技术中表面改性多采用物理涂覆方式，存在涂层结合不牢固、易剥离的问题，而本发明通过电子束辐射使基膜表面产生活性自由基，再与磺酸内盐进行接枝反应，使基材膜表面引入亲水基团，不仅进一步提升了与后续涂层、油墨的结合力，还赋予基材膜一定的抗静电性能，避免了高端电子、光学场景中静电吸附灰尘的问题，这一协同改性效果是单纯物理涂覆或单一化学改性无法实现的，填补了现有技术中聚酯基材膜表面功能化与结合力同步优化的空白。

30、（5）本发明公开的聚酯基材膜及其制备方法，由以下重量份的组分制备而成：聚酯基体100份、羟基化氮化硼纳米片3-5份、硅烷偶联剂0.5-0.8份、功能助剂0.8-1.5份、相容剂1-3份、协同组分0.3-1份、3-[n,n-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐0.8-1.5份；所述聚酯基体为pct树脂、pef树脂、pet树脂按质量比(0.8-1.2):(0.2-0.4):(2-3)复配而成。通过个组分之间的相互配合共同作用，使基材膜在兼顾高耐热性、高表面结合力、高透光性和优异力学性能的同时，还具备简单的制备工艺和良好的工业化可行性。通过各组分的精准配比和工艺协同，解决了现有高端聚酯基材膜“性能优异则工艺复杂、工艺简单则性能不足”的矛盾，为其在高端电子、光学等领域的广泛应用提供了可行方案，具有显著的实际意义和商业价值。