專利名稱：一種雙向拉伸聚芳醚酮薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特種工程塑料制品加工工藝領(lǐng)域，具體涉及一種雙向拉伸聚芳醚酮薄 膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚芳醚酮是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料。具有高的力學(xué)強(qiáng)度、耐熱性、耐摩擦 性、耐藥品性、耐水分解性等，同時(shí)還有優(yōu)異的加工性，易于注射成型、擠出成型，可得到復(fù) 雜的成型制品。多應(yīng)用在要求具備高溫高濕等苛刻的使用環(huán)境。如汽車、電子電氣領(lǐng)域、石 油化工、宇航等領(lǐng)域。聚芳醚酮薄膜具有高耐熱性、良好的電氣特性。特別是它的耐化學(xué)藥品性、耐水解 性、耐放射性、難燃性等性質(zhì)，作為一種多功能的高性能產(chǎn)品，在多種條件下均表現(xiàn)出廣泛 的特性，包括耐高溫性能、機(jī)械強(qiáng)度、耐化學(xué)腐蝕、電絕緣性、耐磨性和低吸濕性，在很多領(lǐng) 域已經(jīng)表現(xiàn)出較高的開(kāi)拓潛力。由于聚芳醚酮的耐高溫特點(diǎn)決定其加工設(shè)備開(kāi)發(fā)困難，溫 度較高，至今為止，世界上可生產(chǎn)聚芳醚酮薄膜的廠家非常少。有日本住友化學(xué)工業(yè)公司， 三井東亞化學(xué)公司、ICI公司。聚芳醚酮是一種半結(jié)晶型聚合物，其分子之間存在著較強(qiáng)的作用。采用不同的加 工條件，可以得到不同結(jié)晶度的聚芳醚酮?，F(xiàn)有的聚芳醚酮薄膜是通過(guò)將聚芳醚酮熔融后經(jīng)過(guò)擠出得到的，其拉伸強(qiáng)度較 低，透光性較差，因此應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中聚芳醚酮的拉伸強(qiáng)度和透光性能較差的缺點(diǎn)， 提供一種具有優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度和透光性能的聚芳醚酮薄膜。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供所述聚芳醚酮薄膜的制備方法。本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
一種雙向拉伸聚芳醚酮薄膜，通過(guò)如下方法制備得到，將干燥的聚芳醚酮樹(shù)脂加入到 捏合擠出機(jī)中熔融后，經(jīng)過(guò)模頭擠壓出熱膜片，然后經(jīng)過(guò)縱向和橫向拉伸，最后熱定型，收 卷得到聚芳醚酮薄膜。一種雙向拉伸聚芳醚酮薄膜的制備方法，包括如下步驟
(1)鑄片工序?qū)⒏稍锖蟮木鄯济淹獦?shù)脂在捏合擠出機(jī)中熔融，熔融料筒溫度為 36(T390°C，經(jīng)模頭擠壓出聚芳醚酮熱膜片，將聚芳醚酮熱膜片通過(guò)鑄片輥筒冷卻至 100"185°C ；
聚芳醚酮熱膜片是由鑄片輥筒來(lái)冷卻使之達(dá)到或接近達(dá)到溫度平衡，所述鑄片輥筒本 身的溫度范圍被控制在10(T185°C，鑄片工序的冷卻溫度范圍控制很重要，溫差太小，冷卻 速度過(guò)慢，則會(huì)導(dǎo)致聚芳醚酮的結(jié)晶性提高，薄膜斷裂伸長(zhǎng)率變低。溫差太大，冷卻速度過(guò) 快，也會(huì)導(dǎo)致聚芳醚酮薄膜強(qiáng)度和模量降低；因此設(shè)備的冷卻溫度很重要。
(2)縱向拉伸工序?qū)⒉襟E(1)冷卻后的聚芳醚酮膜片在145 220°C的縱向拉伸烘 箱中進(jìn)行縱向拉伸，縱向拉伸比為2飛；
(3)橫向拉伸工序?qū)⒉襟E(2)縱向拉伸后的聚芳醚酮膜片在145 220°C的橫向拉伸烘 箱中進(jìn)行橫向拉伸，橫向拉伸比為2飛；
(4)熱定型工序?qū)⒉襟E(3)橫向拉伸后的聚芳醚酮膜片在30(T36(TC下熱定型處理 20 60秒；
(5)薄膜收卷；分切包裝。步驟(1)中所述干燥后的聚芳醚酮樹(shù)脂為在10(Γ150 下干燥3飛小時(shí)的聚芳醚 酮樹(shù)脂。步驟(1)中所述擠出機(jī)的模頭優(yōu)選設(shè)有過(guò)濾裝置。所述過(guò)濾裝置，可用于把熔融 聚芳醚酮中含有的雜質(zhì)過(guò)濾出，以保證樹(shù)脂純度，減少薄膜生產(chǎn)中產(chǎn)生的缺陷，提高薄膜質(zhì)量。步驟(2)中所述縱向拉伸烘箱分為預(yù)熱區(qū)(或稱預(yù)熱輥筒)和拉伸區(qū)(或稱拉伸輥 筒)兩部分，冷卻后的聚芳醚酮膜片先進(jìn)入預(yù)熱區(qū)預(yù)熱后再進(jìn)入拉伸區(qū)進(jìn)行縱向拉伸；所述 預(yù)熱區(qū)的溫度為145 220°C，所述拉伸區(qū)的溫度為145 200°C。步驟(3)中所述橫向拉伸烘箱分為預(yù)熱區(qū)(或稱預(yù)熱輥筒)和拉伸區(qū)(或稱拉伸輥 筒)兩部分，冷卻后的聚芳醚酮膜片先進(jìn)入預(yù)熱區(qū)預(yù)熱后再進(jìn)入拉伸區(qū)進(jìn)行橫向拉伸；所述 預(yù)熱區(qū)的溫度為145 220°C，所述拉伸區(qū)的溫度為145 200°C。所述步驟(2)和步驟(3)優(yōu)選為采用紅外加熱、電阻絲加熱或電磁加熱的方式進(jìn) 行加熱。所述步驟(4)中所述熱定型處理為在拉伸軌道上在熱定型烘箱內(nèi)進(jìn)行，定型收縮 率為3、％，所述熱定型烘箱的溫度為30(T36(TC。在將聚芳醚酮拉伸成為薄膜的過(guò)程中，為了優(yōu)化聚芳醚酮薄膜的縱向拉伸率，橫 向拉伸率與薄膜的即時(shí)溫度、粘度、塑性等重要內(nèi)部性能之間更合理的配合關(guān)系，本發(fā)明更 具體地增加調(diào)控溫度的方法，以得到性能更為優(yōu)異的薄膜。為此，本發(fā)明的縱向拉伸工序 中，縱向拉伸是先將薄膜在預(yù)熱輥筒上預(yù)熱達(dá)到或接近熱平衡，然后在拉伸輥筒上進(jìn)行，并 在145 220°C范圍內(nèi)分別地控制預(yù)熱輥筒和拉伸輥筒的優(yōu)選溫度。類似地，本發(fā)明的工藝方法同時(shí)還將橫向拉伸用的拉伸烘箱分為預(yù)熱區(qū)與拉伸 區(qū)，從縱向拉伸工序來(lái)的聚芳醚酮膜片先經(jīng)過(guò)拉伸烘箱分為預(yù)熱區(qū)與拉伸區(qū)，然后在拉伸 烘箱的拉伸區(qū)內(nèi)進(jìn)行橫向拉伸，將拉伸烘箱的預(yù)熱溫度范圍控制在145 220°C，將橫向拉伸 烘箱的拉伸區(qū)的溫度范圍控制在145 200°C。采用上述的逐步、多段式的控溫方法，使之與 拉伸率配合?？梢允箿囟茸兓c薄膜內(nèi)晶粒的變化規(guī)律更加適應(yīng)，增加控溫精確性，溫度與 拉伸率的配合更加合理、精確、易控，從而能夠提高所制備的薄膜的性能。另外，在拉伸過(guò)程中要尤其注意調(diào)節(jié)各個(gè)輥的速度和張力，各輥通過(guò)傳動(dòng)，否則很 容易造成薄膜的拉斷和產(chǎn)生褶皺等問(wèn)題。通過(guò)各輥的速度和張力調(diào)節(jié)控制拉伸比。作為一種優(yōu)選方案，步驟(1)中所述鑄片輥筒的溫度優(yōu)選為10(T17(TC。作為一種優(yōu)選方案，步驟(2)中所述縱向拉伸比優(yōu)選為3 4。作為一種優(yōu)選方案，步驟(3)中所述橫向拉伸比優(yōu)選為3 4。作為一種最優(yōu)選方案，步驟(4)中所述熱定型烘箱的溫度最優(yōu)選為350°C。
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為了綜合改善薄膜產(chǎn)品的性能，本發(fā)明的工藝方法中采用的原料還可包括適當(dāng)?shù)?抗氧劑、抗靜電劑等助劑。助劑可以在步驟(1)中，與聚芳醚酮樹(shù)脂粉末同時(shí)加入捏合擠出機(jī)中。薄膜收卷為常規(guī)的薄膜收卷技術(shù)，本發(fā)明的制備方法中，還可以包含電暈表面處
理等工序。經(jīng)過(guò)所述制備方法制造出來(lái)的聚芳醚酮薄膜，厚度在15 150um之間，薄膜的物理 機(jī)械性能優(yōu)良穩(wěn)定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
本發(fā)明采用高溫鑄片雙向拉伸工藝制備聚芳醚酮薄膜，可以通過(guò)控制不同的條件，獲 得高拉伸強(qiáng)度，高透光性的聚芳醚酮薄膜；與未進(jìn)行拉伸的薄膜相比，本發(fā)明的聚芳醚酮 薄膜機(jī)械性能顯著提高，拉伸強(qiáng)度為未拉伸薄膜的3飛倍；同時(shí)，通過(guò)本發(fā)明方法制備的薄 膜，其阻隔性能得到提高，對(duì)氣體和水汽的滲透性降低，光學(xué)性能、透明度、表面光澤度得到 提高，耐熱耐寒性得到改善，具有更好的尺寸穩(wěn)定性、厚度均勻性，厚度偏差小，易于實(shí)現(xiàn)高 自動(dòng)化程度和高速生產(chǎn)；由于本發(fā)明制備的薄膜性能優(yōu)異，可以廣泛應(yīng)用于微電子領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明做任何形式的限定。測(cè)試方法及標(biāo)準(zhǔn)
透濕性測(cè)試采用薄膜透濕性測(cè)試儀，濟(jì)南蘭光生產(chǎn)，TSY-T3型。采用標(biāo)準(zhǔn)GB 1037。薄膜拉伸性能測(cè)試根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16958-2008測(cè)試。透光率測(cè)試采用BTG-3型霧度測(cè)試儀，濟(jì)南蘭光生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)GB^80_1994。采用專用薄膜厚度測(cè)試儀器，精度士0. 5um，選取10個(gè)點(diǎn)計(jì)算厚度偏差。實(shí)施例1
將聚芳醚酮樹(shù)脂(VisPEEK450，金發(fā)科技股份有限公司生產(chǎn))干燥后，與抗靜電劑及其 他添加劑等一道加入到捏合擠出機(jī)中，在385 390°C下熔融，經(jīng)過(guò)一不銹鋼過(guò)濾泵裝置，再 經(jīng)T型模頭擠壓成熱膜片，向下流落到以線速度3m/min旋轉(zhuǎn)的鑄片輥筒上，旋轉(zhuǎn)的鑄片輥 筒內(nèi)通有循環(huán)冷卻水控制輥筒表面的平均溫度在130°C，在鑄片輥筒表面還加有直流高電 壓，鑄片輥筒上密集靜電吸引熱膜緊緊貼附在鑄片輥筒表面上，并繞過(guò)接近180°包角，使熱 膜得到迅速充分地冷卻，并固化成厚度為0. 35mm的非定向厚片。將該厚片導(dǎo)入到縱向拉伸幅機(jī)；在縱向拉伸幅機(jī)上，縱向拉伸輥筒按照預(yù)熱輥 筒和拉伸輥筒的不同功能，分別控制有不同的溫度，控制縱向預(yù)熱輥筒平均溫度恒定在 190°C，厚片在平均拉伸溫度180°C下，進(jìn)行3倍的縱向拉伸，連續(xù)地導(dǎo)入到橫向拉伸烘箱和 橫向拉伸幅機(jī)上，橫向拉伸烘箱分為預(yù)熱區(qū)與拉伸區(qū)，拉伸烘箱預(yù)熱區(qū)的平均溫度控制為 190°C，拉伸烘箱拉伸區(qū)的平均溫度控制為200°C，將聚芳醚酮橫向拉伸到3倍。然后，將聚芳醚酮薄膜導(dǎo)入到熱定型烘箱，熱定型烘箱平均溫度控制為320°C，薄 膜在熱定型烘箱內(nèi)進(jìn)行熱定型，定型收縮率控制在4%，冷卻，截?cái)喑刹糠?，得到寬度?1200mm，厚度為30um，收卷直徑為30cm的雙軸定向聚芳醚酮薄膜。該雙軸定向聚芳醚酮樹(shù)脂薄膜的各項(xiàng)指標(biāo)如下
5密度0. 92g/cm3，縱向拉伸強(qiáng)度^OMPa,橫向拉伸強(qiáng)度250 MPa，縱向熱收縮率1. 5%， 橫向熱收縮率1. 3%，透光率85%。實(shí)施例2、同上，其中相應(yīng)參數(shù)變化如表1所述。表1雙向拉伸條件表格
權(quán)利要求
1.一種雙向拉伸聚芳醚酮薄膜，其特征在于通過(guò)下列方法制備得到，將干燥的聚芳醚 酮樹(shù)脂加入到捏合擠出機(jī)中熔融后，經(jīng)過(guò)模頭擠壓出熱膜片，然后經(jīng)過(guò)縱向和橫向拉伸，最 后熱定型，收卷得到聚芳醚酮薄膜。
2.—種權(quán)利要求1所述雙向拉伸聚芳醚酮薄膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將干燥后的聚芳醚酮樹(shù)脂在捏合擠出機(jī)中熔融，熔融料筒溫度為36(T390°C，經(jīng)模 頭擠壓出聚芳醚酮熱膜片，將聚芳醚酮熱膜片通過(guò)鑄片輥筒冷卻至10(T185°C ；(2)將步驟(1)冷卻后的聚芳醚酮熱膜片在145 220°C的縱向拉伸烘箱中進(jìn)行縱向拉 伸，縱向拉伸比為2飛；(3)將步驟(2)縱向拉伸后的聚芳醚酮膜片在145 220°C的橫向拉伸烘箱中進(jìn)行橫向 拉伸，橫向拉伸比為2飛；(4)將步驟(3)橫向拉伸后的聚芳醚酮膜片在30(T360°C下熱定型處理20 60秒；(5)薄膜收卷；分切包裝。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述干燥后的聚芳醚酮樹(shù)脂 為在10(Γ150 下干燥3飛小時(shí)的聚芳醚酮樹(shù)脂。
4.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述擠出機(jī)的模頭設(shè)有過(guò)濾直ο
5.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述縱向拉伸烘箱分為預(yù)熱 區(qū)和拉伸區(qū)兩部分，冷卻后的聚芳醚酮膜片先進(jìn)入預(yù)熱區(qū)預(yù)熱后再進(jìn)入拉伸區(qū)進(jìn)行縱向拉 伸。
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于所述預(yù)熱區(qū)的溫度為145 220°C，所述拉 伸區(qū)的溫度為145 200°C。
7.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述橫向拉伸烘箱分為預(yù)熱 區(qū)和拉伸區(qū)兩部分，冷卻后的聚芳醚酮膜片先進(jìn)入預(yù)熱區(qū)預(yù)熱后再進(jìn)入拉伸區(qū)進(jìn)行橫向拉 伸。
8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于所述預(yù)熱區(qū)的溫度為145 220°C，所述拉 伸區(qū)的溫度為145 200°C。
9.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述步驟(2)和步驟(3)為采用紅外加 熱、電阻絲加熱或電磁加熱的方式進(jìn)行加熱。
10.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中所述熱定型處理為在拉 伸軌道上在熱定型烘箱內(nèi)進(jìn)行，定型收縮率為3、％，所述熱定型烘箱的溫度為30(T36(TC。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種雙向拉伸聚芳醚酮薄膜及其制備方法。所述聚芳醚酮薄膜的制備方法是通過(guò)將干燥的聚芳醚酮樹(shù)脂加入到捏合擠出機(jī)中360~390℃熔融后，經(jīng)過(guò)模頭擠壓出熱膜片，將聚芳醚酮熱膜片冷卻至100~185℃，然后在145~220℃，拉伸比范圍2~6下依次進(jìn)行縱向拉伸和橫向拉伸后，在300~360℃下熱定型處理20~60秒，收卷得到聚芳醚酮薄膜通過(guò)本發(fā)明方法制備的薄膜，其阻隔性能得到提高，對(duì)氣體和水汽的滲透性降低，光學(xué)性能、透明度、表面光澤度得到提高，耐熱耐寒性得到改善，具有更好的尺寸穩(wěn)定性、厚度均勻性，厚度偏差小，易于實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化程度和高速生產(chǎn)，可以廣泛應(yīng)用于微電子領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08L71/10GK102120873SQ20111002111
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者曹民, 曾祥斌, 趙東輝, 饒先花 申請(qǐng)人:上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司, 金發(fā)科技股份有限公司