一種高強度雙向拉伸PEN薄膜及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種高強度雙向拉伸PEN薄膜及其制備方法，該薄膜由上表層、芯層和下表層構成，其厚度為20~50μm、拉伸強度在350Mpa以上、耐水解性能達到200h以上，且在150℃、時間為30min條件下縱橫向熱收縮率≤0.4%；所述芯層是由增韌劑和聚萘二甲酸乙二醇酯切片組成，其中增韌劑的含量為0.?01~5wt%；所述上、下表層是由聚萘二甲酸乙二醇酯切片和抗粘劑構成，其中抗粘劑的含量為0.01~5wt%。本發明專利技術采用三層共擠、雙向拉伸工藝制成的高強度雙向拉伸PEN薄膜，其具有拉伸強度大、耐水解、耐腐蝕和熱穩定性高等特點。

High strength biaxially stretched PEN film and preparation method thereof

The invention discloses a high strength of biaxially oriented PEN films and its preparation method, the thin film by the surface layer, core layer and surface layer, its thickness is 20~50 ~ m, the tensile strength is above 350Mpa, hydrolysis resistance reached more than 200H, and at 150 C, time is 30min under the condition of vertical and horizontal heat shrinkage the rate of less than 0.4%; the core layer is composed of toughening agent and poly naphthalene two terephthalate slice composition, the content of toughening agent is 0 01~5wt%; the upper layer and the lower layer is composed of poly naphthalene two terephthalate slice and anti adhesive composition, the content of anti adhesive for 0.01~ 5wt%. The invention adopts the three layer coextrusion and bidirectional stretching process to make high strength biaxially stretched PEN film, which has the advantages of high tensile strength, hydrolysis resistance, corrosion resistance and high thermal stability.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及薄膜
，具體涉及一種高強度雙向拉伸PEN薄膜及其制備方法。
技術介紹
聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)是一種物理性能優良的聚合物，其分子鏈的剛性大，且結構呈平面狀，所以其機械、電氣、化學等性能都非常優良，具體的有：強度高、尺寸穩定性和熱穩定性好、耐化學性和耐水解性強等。PEN薄膜具有突出的耐熱性、尺寸穩定性、長期耐用而且具有氣密性，但其氣體滲透性和吸水性低于聚酰亞胺薄膜。在汽車用柔性印刷電路(FPC)領域，由于PEN性能突出且成本較聚酰亞胺薄膜低，可以用于替代聚酰亞胺(PI)。目前，歐洲已經開始在汽車儀表盤和坐椅傳感器等部件的FPC中采用PEN薄膜,隨著未來混合燃料汽車的發展，PEN薄膜發展前景廣闊。此外，PEN還可用作F級耐熱絕緣材料，制作超薄錄像帶基及高性能電子元件，如旋轉電極線圈、薄膜電容器、變壓器等；還用于精密儀器和國防產品的高檔包裝和抗沖擊包裝。同時在航空航天、原子能材料等尖端領域，PEN也有用武之地。目前國內市場上PEN薄膜大部分為流延法制得，而流延法制得的PEN薄膜雖然較耐高溫聚酯薄膜(PET)的機械性能有很大改善，但厚度均勻性較差，且和進口雙向拉伸PEN薄膜相比差距較大，突出表現在拉伸強度和熱穩定性方面。本項目研發的高強度雙向拉伸PEN薄膜通過對雙向拉伸PET薄膜加工工藝的改進，結合PEN材料性能，合理優化設備組成和工藝參數等，采用雙向拉伸和三層共擠工藝技術，并在芯層增加有效成分為球形二氧化硅的增韌劑，提高薄膜拉伸強度等，薄膜縱橫向拉伸強度≥350Mpa，熱收縮率≤0.4％，產品性能優良。
技術實現思路
針對上述現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種高強度雙向拉伸聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜及其制備方法。本專利技術主要技術方案為：一種高強度雙向拉伸PEN薄膜，該薄膜由上表層、芯層和下表層構成，其厚度為20～50μm、拉伸強度在350Mpa以上、耐水解性能達到200h以上，且在150℃、時間為30min條件下縱橫向熱收縮率≤0.4％；所述芯層是由增韌劑和聚萘二甲酸乙二醇酯切片組成，其中增韌劑的含量為0.01～5wt％；所述上、下表層是由聚萘二甲酸乙二醇酯切片和抗粘劑構成，其中抗粘劑的含量為0.01～5wt％。進一步方案，所述增韌劑為粒徑為1.0～2.0μm的球形二氧化硅粒徑，所述抗粘劑為粒徑分布為1.0～4.0μm的二氧化硅。本專利技術的另一個專利技術目的是提供上述高強度雙向拉伸PEN薄膜的制備方法，其制備步驟如下：(1)將聚萘二甲酸乙二醇酯切片和增韌劑按照比例混合，在130～180℃條件下經過硫化床干燥至少40分鐘后，再在干燥塔中以130～180℃干燥2～8小時；(2)將干燥后的聚萘二甲酸乙二醇酯切片和增韌劑的混合物，加入主擠出機中加熱成熔融狀態作為芯層的主擠熔體，主擠出機溫度為265～305℃；(3)將上、下表層的聚萘二甲酸乙二醇酯切片和抗粘劑，按配比分別加入兩臺輔助擠出機中經熔融、抽真空處理后得到上、下表層熔體，輔擠出機溫度為265～305℃；(4)將主擠熔體與上、下表層熔體分別在三層T型模頭中匯合，擠出混合熔體，其三層模頭的溫度為260～310℃；(5)將混合熔體通過靜電吸附絲后，再與接地的冷輥表面緊密貼附而形成鑄片；(6)將鑄片從冷輥上剝離形成片材經預熱后再進入縱向拉伸區域，通過雙點拉伸方式完成1.5～4.5倍拉伸，然后冷卻至15～45℃；(7)將縱向拉伸后的片材經預熱后進入橫向拉伸區域，完成1.5～4.5倍拉伸，然后冷卻；(8)將橫向拉伸后的片材經200～280℃熱定型成薄膜，同時在熱定型區域的換風管箱的前部加入有效成分為鉑金的催化劑，將橫向拉伸后的片材中的低聚物催化分解為水和二氧化碳，提高薄膜潔凈度；(9)將經熱定型后的薄膜經過牽引裝置牽引至測厚儀，同時在牽引位置的入口處增加粉塵吸附裝置對薄膜進行吸塵處理，然后對薄膜上、下表面進行電暈或火焰處理使其表面張力達到52～60mN/m，最終形成厚度均勻的高強度雙向拉伸PEN薄膜。進一步方案，所述步驟(2)主擠熔體經10～30μ孔徑的碟片式過濾器過濾后其水分含量≤30ppm。進一步方案，所述步驟(5)中靜電吸附絲的電壓為6～20kV、電流為6～20mA、運行速度為0～20mm/mim；所述靜電吸附絲距冷輥的唇口距離為30～120mm。進一步方案，所述步驟(6)中預熱的溫度為50～130℃，縱向拉伸區域的溫度為130～180℃，并增加紅外輔助加熱，加熱功率為100～130千瓦。進一步方案，所述步驟(7)中預熱的溫度為120～150℃，橫向拉伸區域的溫度為150～180℃。進一步方案，所述步驟(8)中冷卻是指經1、2區溫度為120～140℃，3區的溫度為60～100℃冷卻后使薄膜溫度為60～80℃。所述步驟(9)中測厚儀將檢測結果反饋至三層T型模頭，使其自動調整其擠出混合溶體的厚度。本專利技術制備的高強度雙向拉伸PEN薄膜具有拉伸強度大、耐水解、耐腐蝕和熱穩定性高等特點，產品性能接近PI薄膜，主要用于柔性印刷電路板(FPC)領域。PI薄膜因制作工藝和原材料屬于有毒有害產品，生產過程復雜，且產能較低，產品價格高，本專利技術的高強度雙向拉伸PEN薄膜，在柔性印刷電路板(FPC)領域部分替代PI薄膜，降本下游生產商使用成本。本專利技術制備的高強度雙向拉伸PEN薄膜，采用雙向拉伸工藝，且在芯層加入含量為0.01～5wt％的增韌劑，即粒徑分布為1.0～2.0μm的球形二氧化硅。增韌劑均勻分布在BOPEN薄膜芯層，提高薄膜挺度和拉伸強度。本專利技術通過調整橫拉熱定型段溫度和風機頻率，提高薄膜熱定型效果，使得薄膜熱穩定性能優異，在溫度為150℃，時間為30分鐘條件下縱橫向熱收縮率在0.4％以下。本專利技術通過對柔性印刷電路板(FPC)領域用PI薄膜和PEN普通薄膜的性能研究比較，開發出一種高強度雙向拉伸PEN薄膜及制備方法，可部分滿足FPC領域用途，減少了材料成本，提高了生產利潤。附圖說明圖1為本專利技術制備的PEN薄膜的縱、橫拉伸強度對比圖。具體實施方式以下所述的實施方案，僅是本專利技術的較佳實施例而已，并非對本專利技術做任何形式的限制。凡是依據本專利技術的技術和方法實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本專利技術的技術和方法方案的范圍內。實施例1上、下表層由聚萘二甲酸乙二醇酯切片和抗粘劑構成，按重量百分比計，抗粘劑比例為0.5％，余量為聚萘二甲酸乙二醇酯切片；芯層為聚萘二甲酸乙二醇酯切片和增韌劑構成，其中增韌劑0.1％，余量為聚萘二甲酸乙二醇酯切片。該薄膜按下列方法進行：(1)將聚萘二甲酸乙二醇酯切片和增韌劑按照比例混合，在130～180℃條件下經過硫化床干燥至少40分鐘后，再在干燥塔中以130～180℃干燥2～8小時；(2)將干燥后的聚萘二甲酸乙二醇酯切片和增韌劑的混合物，加入主擠出機中加熱成熔融狀態作為芯層的主擠熔體，主擠出機溫度為265～305℃；(3)將上、下表層的聚萘二甲酸乙二醇酯切片和抗粘劑，按配比分別加入兩臺輔助擠出機中經熔融、抽真空處理后得到上、下表層熔體，輔擠出機溫度為265～305℃；(4)將主擠熔體與上、下表層熔體分別在三層T型模頭中匯合，擠出混合熔體，其三層模頭的溫度為260～310℃；(5)將混合熔體通過靜電吸附絲后，再與接地本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高強度雙向拉伸PEN薄膜，其特征在于：該薄膜由上表層、芯層和下表層構成，其厚度為20~50μm、拉伸強度在350Mpa以上、耐水解性能達到200h以上，且在150℃、時間為30min條件下縱橫向熱收縮率≤0.4%；所述芯層是由增韌劑和聚萘二甲酸乙二醇酯切片組成，其中增韌劑的含量為0.?01~5wt%；所述上、下表層是由聚萘二甲酸乙二醇酯切片和抗粘劑構成，其中抗粘劑的含量為0.01~5wt%。

【技術特征摘要】
1.一種高強度雙向拉伸PEN薄膜，其特征在于：該薄膜由上表層、芯層和下表層構成，其厚度為20~50μm、拉伸強度在350Mpa以上、耐水解性能達到200h以上，且在150℃、時間為30min條件下縱橫向熱收縮率≤0.4%；所述芯層是由增韌劑和聚萘二甲酸乙二醇酯切片組成，其中增韌劑的含量為0.01~5wt%；所述上、下表層是由聚萘二甲酸乙二醇酯切片和抗粘劑構成，其中抗粘劑的含量為0.01~5wt%。2.根據權利要求1所述的一種高強度雙向拉伸PEN薄膜，其特征在于：所述增韌劑為粒徑為1.0~2.0μm的球形二氧化硅粒徑，所述抗粘劑為粒徑分布為1.0~4.0μm的二氧化硅。3.一種制備如權利要求1所述的高強度雙向拉伸PEN薄膜的方法，其特征在于：其制備步驟如下：（1）將聚萘二甲酸乙二醇酯切片和增韌劑按照比例混合，在130~180℃條件下經過硫化床干燥至少40分鐘后，再在干燥塔中以130～180℃干燥2～8小時；（2）將干燥后的混合物，加入主擠出機中加熱成熔融狀態作為芯層的主擠熔體，主擠出機溫度為265～305℃；（3）將上、下表層的組分聚萘二甲酸乙二醇酯切片和抗粘劑，按配比分別加入兩臺輔助擠出機中經熔融、抽真空處理后得到上、下表層熔體，輔擠出機溫度為265～305℃；（4）將主擠熔體與上、下表層熔體分別在三層T型模頭中匯合，擠出混合熔體，其三層T型模頭的溫度為260～310℃；（5）將混合熔體通過靜電吸附絲后，再與接地的冷輥表面緊密貼附而形成鑄片；（6）將鑄片從冷輥上剝離形成片材，然后經預熱后再進入縱向拉伸區域，通過雙點拉伸方式完成1.5～4.5倍拉伸，冷卻至15～45℃；（7）將縱向拉伸后...

【專利技術屬性】
技術研發人員：施中華，
申請(專利權)人：安徽國風塑業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽;34