BOPET薄膜,全名双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(Biaxially Oriented Polyethylene Terephthalate),是由对苯二甲酸和乙二醇反应得到的聚酯树脂制成的薄膜材料。
质地透明,具有良好的光学性能,能够提供较高的光学清晰度和折射率。
具有优异的机械性能,如高强度、高韧性和耐冲击性。优异的热稳定性,耐高温热封、耐低温抗冻性能。
抗化学腐蚀性强,具有良好的耐酸、耐碱性。具有优秀的屏蔽性能,可防止氧气、水汽等外部物质对包装物的渗透和污染。
印刷行业、电子行业、影视行业、光伏行业获得广泛应用。
拉伸和取向。将PET原料通过熔融方式制成片状膜,然后通过一系列的拉伸和冷却过程,使薄膜在纵向和横向上均匀拉伸并取向,形成具有双向拉伸性质的BOPET薄膜。
BOPET生产用原料切片,无论是单层还是共挤复合膜,均使用两种或多种切片原料,根据薄膜品种不同,几种切片使用配比不相同。第一种,含较高浓度添加剂的树脂,主要用于改进产品的性能或加性能,俗称抗粘母粒切片,使用量约为10%~30%(质量分数);第二种,不含任何添加剂的超有光切片,俗称光料或白切片,使用量为40%~90%(质量分数);第三种,废膜制得的回收切片,俗称回收料,使用为0~45%(质量分数)。在性能要求较高的薄膜品种生产时不添加回料,如电容膜。第四种,特种功能薄膜除了使用上述三种原料切片外,还会使用具有特种功能的母粒切片,如抗静电母粒、耐磨母粒、抗紫外母粒等。膜用聚酯有光切片及抗粘母粒切片,一般采用 PTA 直接酯化法制备得到,膜级切片质量指标是引用纤维级的质量标准,所以,有的膜级与纤维级不分牌号,共用相同质量指标。膜级聚酯切片质量标准见国标GB/T17932-2013,主要品质指标见表1和表2。表1 膜级有光聚酯切片质量指标(GB/T 17932-2013)
表2 膜用母粒聚酯切片质量指标(GB/T 17932-2013)
与其他的塑料薄膜一样,PET薄膜也要使用抗粘连添加剂,以解决薄膜生产及应用过程中的粘连问题。未加抗粘连剂的塑料薄膜在收卷过程和成卷后,膜层间受压易发生“粘连”,膜越薄,粘连现象越厉害。粘连使后道加工使用困难,轻者使放卷展开速度受到影响,严重时无法展开使用。
一般根据薄膜用途、性能要求不同,在聚酯树脂中加人不同种类的抗粘连剂。抗粘连剂分为:无机类、有机类、热固性有机高分子类、有机-无机复合类、有机硅树脂类。常用抗粘剂一般以无机类、有机类为主。对于光学性能要求高的薄膜,抗粘剂在起到防粘作用的同时,不能影响薄膜的性能,特别是光学性能,因而抗粘剂的折射率要与 PET的折射率1.64(25°)相接近,两者的折射率越接近,则对薄膜的光学性能影响就越小。对于光学性能要求低的薄膜,可根据性能要求选择相当折射率的抗粘剂,常用抗粘剂的折射率如表3所示。
PET聚酯薄膜中最常用的抗粘剂为 SiO2。SiO2是一种具有特殊粒子结构形态和性能的松软颗粒,一般由纳米级的 SiO2靠添加剂自身的聚集能形成。SiO2粒子多孔有间隙、比表面积很大。常用 SiO2的指标如表 4所示。SiO2粒子在薄膜表面产生凸起,提高薄膜表面的粗糙度,达到抗黏结效果;聚合物在加工过程中大分子链的末端被SiO2颗粒的孔隙吸入减少分子间的缠绕,也从另一方面起到抗粘作用。
SiO2抗粘剂粒径主要有6.0μm、4.5μm、3.9μm、2.0μm,常用粒径为3.9μm,不同粒径用途不一样,主要取决于薄膜的品种及加工要求。抗粘母粒切片是在普通聚酯合成过程中加入一定含量的抗粘连剂,生产工艺与常规聚酯相同,常规指标与普通膜级聚酯有光切片相当。国内各家母粒切片的质量指标如表5所示。母粒切片中SiO2的含量一般采用国标GB/T14190-2017纤维级聚酯(PET)切片试验方法中所述灼烧法来粗略判断。
膜用聚酯切片,不论是白切片还是母粒,其性能直接关系制膜过程及制得薄膜的性能,无论哪个指标的变化均对薄膜性能如雾度、拉伸强度、表面性能等产生相应影响。
比如,黏度会影响挤出过程及薄膜的力学性能,DEG含量会影响切片熔点及挤出过程,端羧基会影响切片的热稳定性及薄膜的回用性能等。特性黏度是满足薄膜力学性能要求和制定挤出拉伸工艺条件的重要依据之一。黏度低时,熔体流动较快,厚度均匀性较差,制得薄膜的强度较低;黏度较高时,熔体流动性变差,流速较慢,挤出片材易出现条纹,拉伸应力相对增加,能耗同时增大制得薄膜的强度并不能明显增高。膜用聚酯的特性黏度中心值一般为0.60~0.68dl/g,随着薄膜应用领域及产品开发的要求,黏度为0.7~0.8d/g的也有需求。黏度测试采用国标GB/T14190-2017中所述毛细管黏度计法。聚酯的熔点由品种及化学结构决定,与二甘醇(DEG)含量密切相关。熔点低,表明合成反应不均匀,副反应较多,分子量分布不均匀,杂质较多支化、凝胶物多,聚酯的耐热性能下降。根据熔点可以粗略判断聚酯的品质,并设定挤出工艺温度。熔点测试采用国标GB/T14190-2017中所述显微镜法。在PTA直接酯化路线中,端羧基的来源有两个:一是由于热裂解作用使链端基裂解、环化产生,二是未反应的PTA残留。端羧基含量大小表示树脂热降解、氧化降解、降解的程度。羧基含量对聚酯的熔体流动性及结晶性能有明显的作用,同时会降低薄膜的绝缘性能,体积电阻降低对于高压静电吸附的成膜性是有利的。端羧基某种程度上反映聚酯的分子量分布情况,分子量分布对高聚物体黏度和流动行为有影响。一般膜用聚酯端羧基含量在25~40mol/t。端羧基测试采用国标GB/T14190-2017中所述容量滴定法。聚酯合成过程中由于原料乙二醇(EG)的分子间脱水反应生成一缩乙二醇(DEG),因而PET分子链中会含有DEG链段。DEG的存在可导致熔点下降,热稳定性及光老化性能下降(C-O的键能最低),一定量的DEG使分子链的柔性增大利于挤出,使聚酯结晶速率变慢利于拉伸,因面DEG含量不是越低越好,主要是要控制稳定。对于热性能要求不高的薄膜产品生产时,切片的DEG含量可控制在1.2%左右,最高不超过1.5%,但对于绝缘材料用薄膜生产时,切片的DEG含量要求低些,在1.0%以下。二甘醇测试采用国标GB/T14190-2017中所述甲醇酯降解法。聚酯中的灰分包括催化剂分解生成的金属氧化物、机械杂质及无机添加剂等。灰分在加工过程中会影响结晶性能,影响薄膜性能指标,严重的会影响拉伸过程,引起破膜。由于催化剂用量较少,抗粘母粒切片用灰分含量来粗略判断添加剂的含量。一般母粒切片的添加剂含量在3000mg/kg左右,光料灰分含量小于0.05%。灰分测试采用国标GB/T14190-2017中所述灼烧法。聚酯在高温下极易水解,进入挤出机前需进行干燥去除切片所吸附的绝大部分水分。一般控制指标为小于0.4%。切片中的水含量会影响到挤出的效果,如果水含量太高,挤出机排气过程中不能完全脱去其中水分,挤出厚片中会出现气泡,引起分子量下降,色泽发黄,严重的甚至影响成膜性。切片的含水率直接影响干燥的效果,所以尽可能降低切片中的水含量。水分测试采用国标GB/T14190-2017中所述重量法。凝聚粒子是指大于某个尺寸(10μm)的非聚酯粒子,主要是分散不好或凝聚的添加剂,也包括部分凝胶或炭化粒子,其数量以每毫克含有多少粒子来计算。凝聚粒子越多,熔体过滤器就越易堵塞,切换周期缩短,影响产量及质量,增加消耗。一般凝聚粒子的指标为小于1.0个/mg。杂质粒子包括凝胶、黑点子、白点子等,其尺寸大于10μm,与熔体过滤器滤网孔径相当,有的甚至达到毫米级。杂质粒子会严重影响成膜性及膜品质指标。凝胶是交联了的树脂,无熔点、不溶于溶剂,呈淡黄或棕红色胶粒状,有弹性,在一定压力下能够穿过过滤网。黑点子是树脂深度热氧化降解后形成的炭化物,也可能来自PTA的结垢。白点子是高度结晶的PEI小颗粒,其结晶熔点远高于PET的熔点,在熔融加工过程中不能熔融。有些厂家提出与杂质粒子相应的异色粒子指标,为0个/100g。凝聚粒子测试采用国标GB/T14190-2017中所述显微镜法。(来源:JLE君凌聚合物)