一种高速膜用聚酯及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高速膜用聚酯及其制备方法，通过发挥聚酯熔体中各添加剂协同作用实现降低结晶速率、改善贴附性能、降低黏度降和结晶度的综合效果，制备了高速薄膜。与相同性能指标的现有中高速生产线用膜聚酯相比，本发明专利技术制备的高速膜用聚酯熔融比电阻下降50％以上，熔融挤出后聚酯黏度降降低45％以上，半结晶时间提高15％以上，分子量分布指数提高10％，铸片的最大拉伸应变速率提高20％以上，具有显著的高速拉伸优势。的高速拉伸优势。

【技术实现步骤摘要】
一种高速膜用聚酯及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子领域，具体涉及一种高速膜用聚酯及其制备方法。

技术介绍

[0002]双向拉伸聚酯薄膜(BOPET—Biaxially Oriented Polyethylene terephthalate)是一种绿色、环保、综合性能优异的高分子薄膜材料。截至2019年底，中国双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)总产能达342万吨，规模居世界首位，中国已成为全球最重要的生产基地及消费市场。2020年～2022年预计会释放产能超过150万吨，迎来中国BOPET行业历史上最大的一次产能释放高峰。薄膜企业在设备升级改造、优化生产工艺等方面做了大量工作，并对聚酯专用料提出了更高的要求，希望能从设备、工艺、原料等进行系统攻关，开发出500m/min以上速度的高速BOPET生产工艺包。
[0003]聚酯薄膜的制备过程要经历切片熔融塑化、铸片成型、拉伸、定型等工序，在此过程中由厚度引起的铸片传热、拉伸应力等问题可以通过设备改进和工艺优化得到解决，但对于高速生产的要求同样需要原料配合特定生产工艺加以实现。为适应BOPET高速生产要求，相关学者通过改进聚酯配方提高PET导电性能、优化生产设备等方面做了大量工作。中国专利02157295.X利用PTA法加入比电阻调节剂、稳定剂的方式改善聚酯的静电贴附能力，可用于生产薄膜及缝纫线等，该专利未从降低聚酯结晶能力、提高分子量分布指数等角度进一步研究，且未涉及具体拉伸速率提升实施方案。中国专利201711431810.2分别公开了一种改变高速膜用PET产品导电性能的方法，通过在原位聚合过程中加入钾盐和镁盐以及磷化合物的方式制备了高速膜用PET产品，改变了PET产品的导电性能，但该专利技术未涉及聚酯原料的结晶性能、分子量分布等结构性能，也未对具体的实施效果如黏度降、产品色值劣化程度等进行对比评价，虽然能提高聚酯导电性能但是在相应金属离子加入量过高时会使聚酯稳定性变差。中国技术201921595626.6公开了一种全自动高速覆膜机压膜机构，通过改进收料辊便于拉紧供料辊表面的薄膜，防止薄膜不平，有利于切割薄膜，本技术未涉及聚酯原料配方的改进。
[0004]PET是结晶型聚合物，铸片的结晶情况与熔体冷却速度、均匀性有密切关系，因此熔体由模头贴附至冷却鼓面越紧，热传导越好，熔体冷却速度越快，此时厚片结晶度小，球晶细而均匀，有利于纵向拉伸取向和成品膜均匀稳定品质。在BOPET薄膜生产过程中，PET经历高温熔融挤出，边膜和废膜需回用，因此聚酯原料的稳定性会影响熔体流动性及结晶性能，从而影响铸片质量。而适当降低聚酯的熔融比电阻，改善附片效果，使熔体膜与冷鼓面贴附的更紧密，减少薄膜度厚方向温差，使其结构和性能更加均匀，也有利于提高生产速度。实际生产中一般利用高压静电使熔体紧密贴附于冷鼓上，熔体的熔融导电性能强，则厚片贴附效果好，熔体冷却速度快，有利于得到表面光滑、尺寸稳定的厚片。此外，随着拉伸倍率和速度的提高，拉伸应力不断增大，这是粘弹过程松弛特征的体现，拉伸应力增大，薄膜的取向度增大，在其他条件相同时，松弛过程所需时间长。如果分子链段得不到足够的松弛，在后加工使用或存放时，分子链段不均匀地松弛导致翘曲。
[0005]综上所述，从聚酯原料角度出发，影响薄膜生产线速度的主要因素包括聚酯热稳定性、结晶性能和分子量分布指数，以及在熔融挤出过程中的铸片静电贴附性能。因此，随着聚酯产品的应用越来越广，产能越来越高，开发应用于500m/min以上生产线高速聚酯专用料的需求越来越强烈，但现有聚酯品种难以满足其高速生产要求，因此有必要从高速生产线对于聚酯原料的原理要求出发，在降低聚酯结晶速度、改善贴附性能、降低熔融挤出黏度降、适当提高分子量分布指数等方面进行系统研究，制备适应薄膜生产线高速生产的膜用聚酯产品。

技术实现思路

[0006]为克服现有聚酯难以满足高速生产线的技术难题，本专利技术提供一种可用于高速生产线膜用聚酯的制备方法，采用在原位聚合过程中加入静电贴附协调剂、稳定剂的方式制备高速膜用聚酯，在聚酯缩聚反应末期或熔融挤出过程中引入扩链剂。在聚酯熔融挤出铸片过程中，通过聚酯熔体中的静电贴附协调剂、稳定剂以及扩链剂的协同作用，达到制备高速生产线膜用聚酯及薄膜的目的。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0008]一种高速膜用聚酯，高速膜用聚酯的熔融比电阻小于2.2*108Ω
·
cm。
[0009]该聚酯以二元酸和二元醇为原料，在催化剂的作用下进行酯化反应，酯化反应结束后加入静电贴附协调剂、稳定剂和扩链剂并搅拌5～15min，然后在260℃～275℃条件下抽真空进行预缩聚反应40～50min，预缩聚反应结束后进行缩聚反应，待反应完毕经熔体泵挤出、切粒、干燥，得到高速膜用聚酯。
[0010]一种高速膜用聚酯的制备方法，该方法是以二元酸和二元醇为原料，在催化剂的作用下进行酯化反应，酯化反应结束后加入静电贴附协调剂、稳定剂和扩链剂并搅拌5～15min，然后在260℃～275℃条件下抽真空进行预缩聚反应40～50min，预缩聚反应结束后进行缩聚反应，待反应完毕经熔体泵挤出、切粒、干燥，得到高速膜用聚酯。
[0011]本专利技术技术方案中：二元酸为对苯二甲酸，二元醇为乙二醇，对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1：(1.1～1.9)。
[0012]本专利技术技术方案中：所述的催化剂为锑系催化剂，优选所述的催化剂为乙二醇锑催化剂，乙二醇锑在聚酯中的质量含量为0.025％～0.040％。
[0013]本专利技术技术方案中：所述的稳定剂是磷系稳定剂，优选所述的磷系稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或磷酸，其中磷元素在PET聚酯中的质量分数为0.0010％～0.0030％。
[0014]本专利技术技术方案中：所述的静电贴附协调剂是碱金属或碱土金属系化合物，进一步优选：所述的静电贴附协调剂是磷酸钾、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、醋酸镁、醋酸锌、氧化镁、氧化锌、氢化钾或氢氧化锌，其中金属元素在PET聚酯中的质量分数为0.0015％～0.0030％。
[0015]本专利技术技术方案中：所述的扩链剂为季戊四醇、异氰酸酯、环氧化合物、二噁唑啉或二酸酐化合物，扩链剂在PET聚酯中的质量分数为0.0001％～0.0040％。
[0016]本专利技术技术方案中：酯化反应的时间为1.5h～2.5h，温度为245～255℃，反应压力为表压0.2～0.3Mpa；缩聚的反应温度275～285℃，反应的压力为绝对压力在100pa以下，缩聚反应时间为110～120min。
[0017]本专利技术技术方案中：在制备PET过程中通过组合添加剂的方法来制备高速膜用聚酯，在聚酯熔融铸片过程中发挥各添加剂的协同作用实现高速薄膜的制备，在酯化反应结束后加入静电贴附协调剂、稳定剂的方式制备高速膜用聚酯，扩链剂可以在酯化反应结束或熔融挤出过程中加入。在高速膜用聚酯熔融挤出铸片成型的过程中，通过静电贴附协调剂、稳定剂以及扩链剂的协同作用，实现降低聚酯结晶速率、改善聚酯熔体的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速膜用聚酯，其特征在于：高速膜用聚酯的熔融比电阻小于2.2*108Ω
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cm。2.根据权利要求1所述的高速膜用聚酯，其特征在于：该聚酯以二元酸和二元醇为原料，在催化剂的作用下进行酯化反应，酯化反应结束后加入静电贴附协调剂、稳定剂和扩链剂并搅拌5～15min，先进行预缩聚反应，预缩聚反应结束后进行缩聚反应，待反应完毕经熔体泵挤出、切粒、干燥，得到高速膜用聚酯；或：该聚酯以二元酸和二元醇为原料，在催化剂的作用下进行酯化反应，酯化反应结束后加入静电贴附协调剂和稳定剂并搅拌5～15min，先进行预缩聚反应，预缩聚反应结束后进行缩聚反应，待反应完毕经熔体泵挤出、切粒、干燥，得到高速膜用聚酯1；将高速膜用聚酯1与扩链剂依次共混、熔融挤出制成高速膜用聚酯。3.根据权利要求1所述的高速膜用聚酯，其特征在于：二元酸为对苯二甲酸，二元醇为乙二醇，对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1：(1.1～1.9)；所述的预缩聚反应为在260℃～275℃条件下抽真空进行预缩聚反应40～50min。4.根据权利要求1所述的高速膜用聚酯，其特征在于：所述的催化剂为锑系催化剂，优选所述的催化剂为乙二醇锑催化剂，乙二醇锑在聚酯中的质量含量为0.025％～0.040％。5.根据权利要求1所述的高速膜用聚酯，其特征在于：所述的稳定剂是磷系稳定剂，优选所述的磷系稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或磷酸，其中磷元素在PET聚酯中的质量分数为0.0010％～0.0030％。6.根据权利要求1所述的高速膜用聚酯，其特征在于：所述的静电贴附协调剂是碱金属或碱土金属系化合物，进一步优选：所述的静电贴附协调剂是磷酸钾、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、醋酸镁、醋酸锌、氧化镁、氧化锌、氢化钾或氢氧化锌，其中金属元素在PET聚酯中的质量分数为0.0015％～0.0030％。7.根据权利要求1所述的高速膜用聚酯，其特征在于：所述的扩链剂为季戊四醇、异氰酸酯、环氧化合物、二噁唑啉或二酸酐化合物，扩链剂在PET聚酯中的质量分数为0.0001％～0.0040％。8.根据权利要求1所述的高速膜用聚酯，其特征在于：酯化反应时间为1.5h～2.5h，反应温度为245～255℃，反应压力为表压0....

【专利技术属性】
技术研发人员：王树霞，司虎，戴钧明，李金平，姜兴国，朱后军，黄洛玮，王玉合，丁一凡，
申请(专利权)人：中国石化仪征化纤有限责任公司，
类型：发明
国别省市：