一种耐紫外聚酯薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐紫外聚酯薄膜的制备方法，其特征是：向反应釜中投入邻羟基苯甲酸和丙酮，滴入乙酰氯，经酯化反应，得邻甲酸苯酚二乙酸酯；投入二氯乙烷、N，N‑二甲基甲酰胺和无水三氯化铝，滴加入固体光气的二氯乙烷溶液，经酰化反应后，蒸馏回收溶剂；再加入稀盐酸，经水解反应后冷却，静置，固体析出，抽滤、水洗，重结晶，得到紫外线吸收剂；将对苯二甲酸、乙二醇、紫外线吸收剂、三氧化二锑、磷酸三甲酯进行缩聚反应，得到聚酯切片；将聚酯切片干燥后，经挤出机挤出，再经冷鼓制成铸片，铸片进行纵向拉伸、横向拉伸，再经热定型、冷却，即制得。采用本发明专利技术制备的耐紫外聚酯薄膜适用于太阳能背板基膜、建筑膜、家具膜及包装膜等。

【技术实现步骤摘要】
一种耐紫外聚酯薄膜的制备方法
本专利技术属于有机高分子化合物的制备，涉及一种耐紫外聚酯薄膜的制备方法。采用本专利技术制得的耐紫外聚酯薄膜可应用于太阳能背板基膜(尤其透明太阳背板基膜)、建筑膜、家具膜及包装膜等领域。
技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(即：PET聚酯薄膜)使用过程中，在自然界紫外线存在的条件下，发生紫外反应，逐渐使材料机械性能变差，从而导致使用寿命大大缩短。因此，为了抑制PET聚酯薄膜紫外老化反应的发生，一般需加入能延缓物质紫外老化的抗紫外吸收剂，使材料具有耐紫外性能，从而达到延长使用寿命的目的。现有技术中，耐紫外PET聚酯薄膜的生产方式主要分为三种：(1)原位聚合法：CN105061349B公开了“一种含苯并噁嗪酮基团的二元酸单体及其聚酯共聚物”，在PET聚酯切片原位聚合过程中，将苯并噁嗪酮基团的二元酸单体可以通过共聚方法直接引入聚酯大分子链上，赋予聚酯共聚物优良的紫外光稳定性，合成耐紫外PET聚酯切片，采用此切片所生产的PET聚酯薄膜具有耐紫外的性能。苯并噁嗪酮基团的二元酸单体在聚酯共聚酯树脂合成中，苯并噁嗪酮基团在酸性环境条件下，易发生开环反应，苯并噁嗪酮结构发生改变，共聚酯的抗紫外性能降低；(2)母料法：CN105924905B公开了“一种聚酯薄膜”，采用有机紫外线吸收剂提高聚酯薄膜耐紫外性能，但是紫外光吸收剂主要是小分子化合物，其缺点是耐热性较差，在加工温度比较高时容易挥发，同时在使用过程中容易发生迁移，降低材料的耐紫外性能；(3)涂布法：CN104177955A公开了“聚酯薄膜用抗紫外线涂布液及制备方法和应用”，是在透明聚酯薄膜基础上涂布抗紫外线涂覆液，此种方法对涂布的精密性、均匀性以及涂布效果均要求较高，且成品率难以控制，实用性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种耐紫外聚酯薄膜的制备方法。本专利技术通过在PET聚酯合成过程中，将自制的2,2’-二羟基-3,3’(4,4’；5,5’)-二羧基二苯甲酮紫外线吸收剂与聚酯乙二醇发生酯化反应，从而得到了分子主链上含二苯甲酮类紫外基团的PET聚酯切片，该切片分子中的羟基与酮基形成氢键，构成一个螯合环，当吸收紫外能量后，发生分子的热振动，内在氢键被破坏，螯合环打开，把紫外能量变成热能释放出去，达到耐紫外性能效果。同时合成的二苯甲酮类紫外线吸收剂几乎不吸收可见光，也不会着色，从而提供了一种性能良好、高透明耐紫外聚酯薄膜的制备方法。本专利技术的内容是：一种耐紫外聚酯薄膜的制备方法，其特征是包括下列步骤：a、紫外线吸收剂(简称DF-UV)的制备：①酯化反应：向反应釜中投入邻羟基苯甲酸和丙酮，室温下搅拌溶解，在冷却(冷却的温度范围较好的为20～35℃)条件下2～3h内滴加入乙酰氯，再于20～65℃保温反应2～2.5h，反应过程中生成的氯化氢进入吸收塔得到稀盐酸，反应完毕，蒸馏回收溶剂，冷却至室温，得到邻甲酸苯酚二乙酸酯，产率大于99％，不需精制，直接用于下步酰化反应；所述邻羟基苯甲酸：乙酰氯的重量比为1：1.20～1.30；所述丙酮用量为邻羟基苯甲酸重量的2～3倍；②酰化反应：向反应釜中投入上步酯化产物邻甲酸苯酚二乙酸酯、(干燥的)二氯乙烷、N，N-二甲基甲酰胺和无水三氯化铝，室温下搅拌溶解，升温至30～85℃，(缓慢)滴加入固体光气的二氯乙烷溶液，滴加完毕，保温反应5～8h，反应过程中产生的氯化氢通过吸收塔吸收得到稀盐酸，反应完毕，蒸馏回收溶剂，釜内固体剩余物冷却至室温；所述邻甲酸苯酚二乙酸酯：无水三氯化铝：固体光气的重量比为1：0.68～1.35：0.26～0.40；所述引发剂N，N-二甲基甲酰胺的用量为固体光气重量的1～5％；所述(干燥的)二氯乙烷的用量为邻甲酸苯酚二乙酸酯重量的2.5～2.8倍；③水解反应：再向反应釜中缓慢加入(质量百分比浓度为)10％稀盐酸，搅拌溶解釜内的固体剩余物，升温至95～100℃水解反应4～5h，冷却至20℃以下，静置2h，(大量)固体析出，抽滤、水洗，得到粗产品；再将粗产品用热水溶解，加入活性炭脱色，煮沸30min，热过滤，冷却结晶，得到(白色晶体产物2,2’-二羟基-3,3’(4,4’；5,5’)-二羧基二苯甲酮、即为制得的)紫外线吸收剂(简称：DF-UV)，产率大于90％，熔点195～196℃；所述10％稀盐酸的用量为邻甲酸苯酚二乙酸酯重量的2.5～2.8倍；该紫外线吸收剂(简称DF-UV)的制备的主要化学反应式为：上述不同分子结构的1,2,3位置可以是-COOH、-COOCOCH3任意一个；b、聚酯制备：将1000质量份对苯二甲酸(简称PTA)、392～449质量份乙二醇(简称EG)、10～50质量份步骤a制得的紫外线吸收剂(简称DF-UV)、0.25～0.35质量份催化剂三氧化二锑、0.1～0.2质量份稳定剂磷酸三甲酯加入反应器中，加压0.2MPa进行反应，当反应器内温度升至230～250℃、理论量出水量为90～95％时，升温至275～280℃进行缩聚，并开始缓慢抽真空2～3h，至反应器内余压20～40Pa、树脂粘度为0.60～0.80dL/g时，充入氮气出料，即得到耐紫外聚酯切片(化学名称为含二苯甲酮基团的二元酸单体的聚酯共聚物)；该含二苯甲酮基团的二元酸单体的聚酯共聚物，其化学结构式为：式中m：n＝1-100:99-0；c、薄膜加工：将步骤b得到的耐紫外聚酯切片在160～180℃下干燥2.5～4h后，经挤出机在265～290℃温度下挤出，再经12～20℃冷鼓制成铸片，铸片先在70～90℃下进行纵向拉伸2.5～3.5倍，然后经2～5秒钟冷却至15～25℃，再在105～145℃下进行横向拉伸2.5～3.5倍，经双向拉伸的薄膜进入电热通道热定型区，其中一区温度为200～240℃、二区为200～240℃、三区为160～200℃，薄膜热定型用时0.1～2分钟，经过热定型区的薄膜再经60～80℃温度、0.1～1分钟和在室温下两个阶段的冷却后，收卷，即制得耐紫外聚酯薄膜。本专利技术的内容中：步骤a中所述“邻羟基苯甲酸”可以替换为“间羟基苯甲酸”，所述“邻甲酸苯酚二乙酸酯”替换为“间甲酸苯酚二乙酸酯”。本专利技术的内容中：步骤a中所述“邻羟基苯甲酸”还可以替换为“对羟基苯甲酸”，所述“邻甲酸苯酚二乙酸酯”还可以替换为“对甲酸苯酚二乙酸酯”。本专利技术的内容中：步骤a中所述“邻羟基苯甲酸”还可以替换为“邻羟基苯甲酸、间羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸中的两种或三种的混合物”，所述“邻甲酸苯酚二乙酸酯”还可以替换为“邻甲酸苯酚二乙酸酯、间甲酸苯酚二乙酸酯、对甲酸苯酚二乙酸酯中的两种或三种的混合物”。本专利技术的内容中：步骤b中所述的树脂粘度较好的是0.65dL/g、0.70dL/g、0.75dL/g、或0.80dL/g。本专利技术的内容中：所述原料邻(间、对)羟基苯甲酸(即：邻羟基苯甲酸、间羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸)、固体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐紫外聚酯薄膜的制备方法，其特征是包括下列步骤：/na、紫外线吸收剂的制备：/n①酯化反应：向反应釜中投入邻羟基苯甲酸和丙酮，室温下搅拌溶解，在冷却条件下2～3h内滴加入乙酰氯，再于20～65℃保温反应2～2.5h，反应完毕，蒸馏回收溶剂，冷却至室温，得到邻甲酸苯酚二乙酸酯；/n所述邻羟基苯甲酸：乙酰氯的重量比为1：1.20～1.30；/n所述丙酮用量为邻羟基苯甲酸重量的2～3倍；/n②酰化反应：向反应釜中投入上步酯化产物邻甲酸苯酚二乙酸酯、二氯乙烷、N，N-二甲基甲酰胺和无水三氯化铝，室温下搅拌溶解，升温至30～85℃，滴加入固体光气的二氯乙烷溶液，滴加完毕，保温反应5～8h，反应完毕，蒸馏回收溶剂，釜内固体剩余物冷却至室温；/n所述邻甲酸苯酚二乙酸酯：无水三氯化铝：固体光气的重量比为1：0.68～1.35：0.26～0.40；/n所述引发剂N，N-二甲基甲酰胺的用量为固体光气重量的1～5％；/n所述二氯乙烷的用量为邻甲酸苯酚二乙酸酯重量的2.5～2.8倍；/n③水解反应：再向反应釜中缓慢加入10％稀盐酸，搅拌溶解釜内的固体剩余物，升温至95～100℃水解反应4～5h，冷却至20℃以下，静置2h，固体析出，抽滤、水洗，得到粗产品；再将粗产品用热水溶解，加入活性炭脱色，煮沸30min，热过滤，冷却结晶，得到紫外线吸收剂；/n所述10％稀盐酸的用量为邻甲酸苯酚二乙酸酯重量的2.5～2.8倍；/nb、聚酯制备：/n将1000 质量份对苯二甲酸、392～449质量份乙二醇、10～50质量份步骤a制得的紫外线吸收剂、0.25～0.35质量份催化剂三氧化二锑、0.1～0.2质量份稳定剂磷酸三甲酯加入反应器中，加压0.2MPa进行反应，当反应器内温度升至230～250℃、理论量出水量为90～95%时，升温至275～280℃进行缩聚，并开始缓慢抽真空2～3h，至反应器内余压20～40Pa、树脂粘度为0.60～0.80dL/g时，充入氮气出料，即得到耐紫外聚酯切片；/nc、薄膜加工：/n将步骤b得到的耐紫外聚酯切片在160～180℃下干燥2.5～4h后，经挤出机在265～290℃温度下挤出，再经12～20℃冷鼓制成铸片，铸片先在70～90℃下进行纵向拉伸2.5～3.5倍，然后经2～5秒钟冷却至15～25℃，再在105～145℃下进行横向拉伸2.5～3.5倍，经双向拉伸的薄膜进入电热通道热定型区，其中一区温度为200～240℃、二区为200～240℃、三区为160～200℃，薄膜热定型用时0.1～2分钟，经过热定型区的薄膜再经60～80℃温度、0.1～1分钟和在室温下两个阶段的冷却后，收卷，即制得耐紫外聚酯薄膜。/n...

【技术特征摘要】
1.一种耐紫外聚酯薄膜的制备方法，其特征是包括下列步骤：
a、紫外线吸收剂的制备：
①酯化反应：向反应釜中投入邻羟基苯甲酸和丙酮，室温下搅拌溶解，在冷却条件下2～3h内滴加入乙酰氯，再于20～65℃保温反应2～2.5h，反应完毕，蒸馏回收溶剂，冷却至室温，得到邻甲酸苯酚二乙酸酯；
所述邻羟基苯甲酸：乙酰氯的重量比为1：1.20～1.30；
所述丙酮用量为邻羟基苯甲酸重量的2～3倍；
②酰化反应：向反应釜中投入上步酯化产物邻甲酸苯酚二乙酸酯、二氯乙烷、N，N-二甲基甲酰胺和无水三氯化铝，室温下搅拌溶解，升温至30～85℃，滴加入固体光气的二氯乙烷溶液，滴加完毕，保温反应5～8h，反应完毕，蒸馏回收溶剂，釜内固体剩余物冷却至室温；
所述邻甲酸苯酚二乙酸酯：无水三氯化铝：固体光气的重量比为1：0.68～1.35：0.26～0.40；
所述引发剂N，N-二甲基甲酰胺的用量为固体光气重量的1～5％；
所述二氯乙烷的用量为邻甲酸苯酚二乙酸酯重量的2.5～2.8倍；
③水解反应：再向反应釜中缓慢加入10％稀盐酸，搅拌溶解釜内的固体剩余物，升温至95～100℃水解反应4～5h，冷却至20℃以下，静置2h，固体析出，抽滤、水洗，得到粗产品；再将粗产品用热水溶解，加入活性炭脱色，煮沸30min，热过滤，冷却结晶，得到紫外线吸收剂；
所述10％稀盐酸的用量为邻甲酸苯酚二乙酸酯重量的2.5～2.8倍；
b、聚酯制备：
将1000质量份对苯二甲酸、392～449质量份乙二醇、10～50质量份步骤a制得的紫外线吸收剂、0.25～0.35质量份催化剂三氧化二锑、0.1～0.2质量份稳定剂磷酸三甲酯加入反应器中，加压0.2MPa进行反应，当反应器内温度升至230～250℃、理论量出水量为90～95%时，升温至275～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世明，周柯，罗春明，杨述斌，
申请(专利权)人：四川东方绝缘材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51