一种可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜及其连续化制备方法与流程

1.本发明属于聚芳酯薄膜技术领域，具体涉及一种可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜及其连续化制备方法。


背景技术：

2.聚芳酯薄膜作为一种高附加值聚合物材料，具有良好的耐热性、可见光透过率、尺寸稳定性，以及高强高模性能。
3.现有技术中，聚芳酯薄膜的制备方法主要为溶液流延法。但溶液流延法仅适用于实验室级聚芳酯薄膜的制备，无法做到宽幅和连续化制备，因为基带的牵引速率、温区数目、温度设置、风量大小对溶剂的挥发都将影响连续化制备聚芳酯薄膜的品质。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜及其连续化制备方法，该制备方法对设备要求低、成本低，能够连续化制备聚芳酯薄膜，得到的聚芳酯薄膜综合性能优异。
5.本发明实现上述目的采取的技术方案如下。
6.本发明提供一种可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的连续化制备方法，步骤如下：
7.步骤一：将可溶性聚芳酯采用良溶剂稀释，搅拌均匀，得到聚芳酯浓溶液，过滤；
8.步骤二：将过滤后的聚芳酯浓溶液消泡，刮涂在基底上，通过溶液流延法成膜，得到聚芳酯薄膜；
9.所述溶液流延法成膜的工艺条件为：牵引速率为0.02-2.00m/min，烘干温区三个以上，每个温区长度为1.0-10.0m，烘干温度为20-240℃，热风温度为50-200℃，风速为0-800m3/h；
10.步骤三：将聚芳酯薄膜进行连续微波处理，得到可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜；
11.所述连续微波处理的微波段长度为5-10m，微波频率为2450khz或915khz，微波功率为100kw-500kw。
12.优选的是，所述良溶剂选自二甲基亚砜(dmso)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、n-环己基吡咯烷酮(ncp)、环丁砜(tms)、二氯甲烷(ch2cl2)、氯仿(chcl3)、二氯乙烷(dce)和三氯乙烷(tce)中的一种或几种。
13.优选的是，所述聚芳酯浓溶液的固含量为20-40％。
14.优选的是，所述可溶性聚芳酯的结构式如式i或式ii所示：
[0015][0016]
式i中，n为正整数，范围3-100；
[0017][0018]
式ii中，n为正整数，范围3-100，m为正整数，范围3-100。
[0019]
优选的是，所述基底为pet离型膜或铝带。
[0020]
本发明还提供上述可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的连续化制备方法制备升温可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜。
[0021]
优选的是，所述可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的厚度为5-100μm，溶剂含量低于0.2％。
[0022]
牵引速率为0.02-2.00m/min，烘干温区三个以上，每个温区长度为1.0-10.0m，烘干温度为20-240℃，热风温度为50-200℃，风速为0-800m3/h；
[0023]
优选的是，所述可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的拉伸强度为85mpa-120mpa，弹性模量为2.0gpa-3.1gpa，断裂伸长率为10％-150％。
[0024]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0025]
本发明的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的连续化制备方法，先制备聚芳酯浓溶液，然后再通过溶液流延法成膜，通过调节工艺参数，得到平整度好，rms＜50nm，透明度更高的聚芳酯薄膜，可见光透过率＞88％，在保持高耐热的同时，提高了聚芳酯薄膜的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率等，并可方便的实现连续化宽幅制备，并在此基础上，采用微波加热的方式进一步降低聚芳酯薄膜中溶剂的含量。实验结果表明：本发明的制备方法得到的聚芳酯薄膜的拉伸强度为85mpa-120mpa，弹性模量为2.0gpa-3.1gpa，断裂伸长率为10％-150％。
具体实施方式
[0026]
为了进一步理解本发明，下面对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0027]
本发明的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的连续化制备方法，步骤如下：
[0028]
步骤一：将可溶性聚芳酯采用良溶剂稀释，搅拌均匀，得到聚芳酯浓溶液，过滤；
[0029]
步骤二：将过滤后的聚芳酯浓溶液消泡，刮涂在基底上，通过溶液流延法成膜，得
到聚芳酯薄膜；
[0030]
步骤三：将聚芳酯薄膜进行连续微波处理，得到可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜。
[0031]
按照本发明，将可溶性聚芳酯溶于良溶剂中，良溶剂优选选自二甲基亚砜(dmso)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、n-环己基吡咯烷酮(ncp)、环丁砜(tms)、二氯甲烷(ch2cl2)、氯仿(chcl3)、二氯乙烷(dce)和三氯乙烷(tce)中的一种或几种。更优选的为n,n-二甲基甲酰胺(dmf)和四氢呋喃(thf)。
[0032]
按照本发明，基底优选为pet离型膜或铝带。
[0033]
按照本发明，可溶性聚芳酯的结构式优选为式i或式ii：
[0034][0035]
式i中，n为正整数，范围3-100；
[0036][0037]
式ii中，n为正整数，范围3-100，m为正整数，范围3-100。
[0038]
按照本发明，聚芳酯浓溶液的固含量为5-40％，优选为20-30％，更优选为25-30％，溶液流延法成膜的条件为：牵引速率为0.02-2.00m/min，烘干温区三个以上，每个温区长度为1.0-10.0m，烘干温度为20-240℃，热风温度为50-200℃，风速为0-800m3/h。
[0039]
按照本发明，连续微波处理的设备优选为连续微波装置，微波段长度为5-10m，优选10m，微波磁控管频率为2450khz或915khz，优选2450khz，微波磁控管功率为100kw-500kw，优选300-400kw。
[0040]
本发明溶液流延法成膜工艺方法中的铸膜液(聚芳酯浓溶液)的固含量、牵引速率、烘干温度、热风温度和风速、微波功率与停留时间是影响聚芳酯薄膜质量的重要因素，这几个参数相互影响和制约。首先溶剂的固含量影响聚合物的状态，初始时，聚合物以溶液状态为流动性，随着溶剂在溶液表面蒸发，溶液固含量逐渐增大，当固含量在50-70％，流动性极差，就可以成为膜坯了，膜坯可与基底分离，随后进行进一步微波干燥。以温度和风速为例，当牵引速率一定时，风速小，温度低时，得到膜坯的时间就长，而风速大，温度高时，得到膜坯的时间就短，同时微波功率也需要适中，微波功率过大，温度高能耗高，微波功率低，残存溶剂量相对多，对于薄膜性能有影响。因此，要得到高质量的薄膜，需将上述工艺参数控制在合理范围内。
[0041]
按照本发明，可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的厚度为5-100μm，无色透明，膜坯的
固含量为70-95％，进一步干燥、微波后可达99.8％，终产品中，溶剂含量低于0.2％。
[0042]
按照本发明，采用溶液流延法连续化制备技术获得了高性能聚芳酯薄膜，经测试，拉伸强度为85-120mpa，弹性模量为2.0gpa-3.1gpa，断裂伸长率为10％-150％。
[0043]
在本发明中所使用的术语，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义，除非另有说明。
[0044]
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合实施例对本发明作进一步的详细介绍。
[0045]
在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂、装置、仪器、设备等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0046]
实施例1
[0047]
将可溶性聚芳酯溶于dmf溶剂中，搅拌均匀，得到聚芳酯浓溶液，固含量为25％，过滤，将过滤后的聚芳酯浓溶液消泡，刮涂在基底上，通过溶液流延法成膜，得到聚芳酯薄膜，将聚芳酯薄膜进行连续微波处理，得到可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜。
[0048]
其中，可溶性聚芳酯，结构式如下：
[0049][0050]
式中，分子量41kda，pdi为1.38；基底材料选用pet离型膜，牵引速率0.03m/min，烘干温区三个，每个温区长度为2.0m，烘干温度分别为40℃、80℃和120℃，热风温度150℃，风速180m3/h，微波段长度为10m，微波磁控管频率2450khz，磁控管分布0.5米/个，功率：300kw。
[0051]
对实施例1制备的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的性能进行检测，检测标准为：薄膜厚度采用gb 13022-91薄膜厚度测试仪；薄膜溶剂残存测试sn/t3180-2012；薄膜拉伸、模量、断裂伸长率测试标准均为gb/t6672。
[0052]
测试结果为：实施例1制备的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜厚度35μm，拉伸强度为98mpa，拉伸模量为2.4gpa，断裂伸长率为10.01％，溶剂含量为0.2％。
[0053]
实施例2
[0054]
将可溶性聚芳酯溶于dmf溶剂中，搅拌均匀，得到聚芳酯浓溶液，固含量为20％，过滤，将过滤后的聚芳酯浓溶液消泡，刮涂在基底上，通过溶液流延法成膜，得到聚芳酯薄膜，将聚芳酯薄膜进行连续微波处理，得到可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜。
[0055]
其中，可溶性聚芳酯，结构式如下：
[0056][0057]
式中，分子量30.5kda，pdi为1.33；基底材料选用pet离型膜，牵引速率0.04m/min，
烘干温区三个，每个温区长度为4.0m，烘干温度分别为40℃、80℃和120℃，热风温度150℃，风速100m3/h，微波段长度为5m，微波磁控管频率2450khz，磁控管分布1米/个，功率：500kw。
[0058]
对实施例2制备的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的性能进行检测，检测标准同实施例1。
[0059]
测试结果为：实施例2制备的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜厚度42μm，拉伸强度为94mpa，拉伸模量为2.2gpa，断裂伸长率为9.2％，溶剂含量为0.2％实施例3
[0060]
将可溶性聚芳酯溶于dmf溶剂中，搅拌均匀，得到聚芳酯浓溶液，固含量为30％，过滤，将过滤后的聚芳酯浓溶液消泡，刮涂在基底上，通过溶液流延法成膜，得到聚芳酯薄膜，将聚芳酯薄膜进行连续微波处理，得到可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜。
[0061]
其中，可溶性聚芳酯，结构式如下：
[0062][0063]
式中，分子量30.5kda，pdi为1.33；基底材料选用pet离型膜，牵引速率0.04m/min，烘干温区三个，每个温区长度为3.0m，烘干温度分别为40℃、90℃和120℃，热风温度150℃，风速120m3/h，微波段长度为5m，微波磁控管频率2450khz，磁控管分布0.5米/个，功率：500kw。
[0064]
对实施例3制备的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的性能进行检测，检测标准同实施例1。
[0065]
测试结果为：实施例3制备的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜厚度为40μm，拉伸强度为99mpa，拉伸模量为2.3gpa，断裂伸长率为10.8％，溶剂含量为0.13％。
[0066]
实施例4
[0067]
将可溶性聚芳酯溶于thf溶剂中，搅拌均匀，得到聚芳酯浓溶液，固含量为40％，过滤，将过滤后的聚芳酯浓溶液消泡，刮涂在基底上，通过溶液流延法成膜，得到聚芳酯薄膜，将聚芳酯薄膜进行连续微波处理，得到可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜。
[0068]
其中，可溶性聚芳酯，结构式如下：
[0069][0070]
式中，m:n＝1:1，分子量30.5kda，pdi为1.38；基底材料选用pet离型膜，牵引速率0.50m/min，烘干温区三个，每个温区长度为2.0m，烘干温度分别为40℃、60℃和80℃，热风温度70℃，风速150m3/h，微波段长度为5m，微波磁控管频率915khz，磁控管分布0.5米/个，功率：500kw。
[0071]
对实施例4制备的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的性能进行检测，检测标准同实施例1。
[0072]
测试结果为：实施例4制备的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜厚度为49μm，拉伸强度为109mpa，拉伸模量为2.7gpa，断裂伸长率为15.8％，溶剂含量为0.2％。
[0073]
实施例5
[0074]
将可溶性聚芳酯溶于dmf溶剂中，搅拌均匀，得到聚芳酯浓溶液，固含量为40％，过滤，将过滤后的聚芳酯浓溶液消泡，刮涂在基底上，通过溶液流延法成膜，得到聚芳酯薄膜，将聚芳酯薄膜进行连续微波处理，得到可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜。
[0075]
其中，可溶性聚芳酯，结构式如下：
[0076][0077]
式中，m:n＝3:7，分子量30.6kda，pdi为1.41；基底材料选用pet离型膜，牵引速率0.50m/min，烘干温区三个，每个温区长度为2.0m，烘干温度分别为40℃、60℃和80℃，热风温度100℃，风速150m3/h，微波段长度为5m，微波磁控管频率915khz，磁控管分布0.5米/个，功率：400kw。
[0078]
对实施例5制备的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的性能进行检测，检测标准同实施例1。
[0079]
测试结果为：实施例5制备的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜厚为48μm，拉伸强度为119mpa，拉伸模量为2.9gpa，断裂伸长率为10.87％，溶剂含量为0.1％。
[0080]
实施例6
[0081]
将可溶性聚芳酯溶于dmf溶剂中，搅拌均匀，得到聚芳酯浓溶液，固含量为35％，过滤，将过滤后的聚芳酯浓溶液消泡，刮涂在基底上，通过溶液流延法成膜，得到聚芳酯薄膜，将聚芳酯薄膜进行连续微波处理，得到可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜。
[0082]
其中，可溶性聚芳酯，结构式如下：
[0083][0084]
式中，m:n＝7:3，分子量30.2kda，pdi为1.39；基底材料选用pet离型膜，牵引速率0.60m/min，烘干温区三个，每个温区长度为2.0m，烘干温度分别为40℃、60℃和80℃，热风温度120℃，风速100m3/h，微波段长度为5m，微波磁控管频率915khz，磁控管分布0.5米/个，功率：400kw。
[0085]
对实施例6制备的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的性能进行检测，检测标准同实施例1。
[0086]
测试结果为：实施例6制备的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜厚度为46μm，拉伸强度为112mpa，拉伸模量为2.7gpa，断裂伸长率为11.0％，溶剂含量为0.15％。
[0087]
显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施例的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或
变动。这里无需也无法对所有实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的连续化制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤一：将可溶性聚芳酯采用良溶剂稀释，搅拌均匀，得到聚芳酯浓溶液，过滤；步骤二：将过滤后的聚芳酯浓溶液消泡，刮涂在基底上，通过溶液流延法成膜，得到聚芳酯薄膜；所述溶液流延法成膜的工艺条件为：牵引速率为0.02-2.00m/min，烘干温区三个以上，每个温区长度为1.0-10.0m，烘干温度为20-240℃，热风温度为50-200℃，风速为0-800m3/h；步骤三：将聚芳酯薄膜进行连续微波处理，得到可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜；所述连续微波处理的微波段长度为5-10m，微波频率为2450khz或915khz，微波功率为100kw-500kw。2.根据权利要求1所述的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的连续化制备方法，其特征在于，所述良溶剂选自甲苯、二甲苯、二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、n-环己基吡咯烷酮、环丁砜、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、三氯乙烷中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的连续化制备方法，其特征在于，所述聚芳酯浓溶液的固含量为20-40％。4.根据权利要求1所述的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的连续化制备方法，其特征在于，所述可溶性聚芳酯的结构式如式i或式ii所示：式i中，n为正整数，范围3-100；式ii中，n为正整数，范围3-100，m为正整数，范围3-100。5.根据权利要求1所述的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的连续化制备方法，其特征在于，所述基底为pet离型膜或铝带。6.权利要求1-5任何一项所述的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的连续化制备方法制备的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜。7.根据权利要求6所述的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜，其特征在于，所述可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的厚度为5-100μm，溶剂含量低于0.2％。
8.根据权利要求6所述的可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜，其特征在于，所述可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜的拉伸强度为85mpa-120mpa，弹性模量为2.0gpa-3.1gpa，断裂伸长率为10％-150％。

技术总结
本发明涉及一种可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜及其连续化制备方法，属于聚芳酯薄膜技术领域。解决了现有技术中聚芳酯薄膜的制备方法无法做到宽幅和连续化制备的技术问题。本发明的制备方法，先将可溶性聚芳酯采用良溶剂稀释，搅拌均匀，得到聚芳酯浓溶液，过滤；然后将过滤后的聚芳酯浓溶液消泡，刮涂在基底上，通过溶液流延法成膜，得到聚芳酯薄膜；最后将聚芳酯薄膜进行干燥和连续微波处理，得到可溶性低溶剂含量聚芳酯薄膜。该制备方法对设备要求低、成本低，能够连续化制备聚芳酯薄膜，得到的聚芳酯薄膜综合性能优异。聚芳酯薄膜综合性能优异。


技术研发人员：王刚 杨楠
受保护的技术使用者：大连中科聚合新材料科技有限公司
技术研发日：2023.07.28
技术公布日：2023/9/23