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將聚芳醚酮熔融后經(jīng)過擠出得到的，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，通過如下方法制備得到，將干燥的聚芳醚酮樹脂加入到 捏合擠出機(jī)中熔融后，經(jīng)過模頭擠壓出熱膜片，然后經(jīng)過縱向和橫向拉伸，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稍锖蟮木鄯济淹獦渲谀蠛蠑D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鑄片輥筒冷卻至 100"185°C ；
聚芳醚酮熱膜片是由鑄片輥筒來冷卻使之達(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 速度過慢，則會導(dǎo)致聚芳醚酮的結(jié)晶性提高，薄膜斷裂伸長率變低。溫差太大，冷卻速度過 快，也會導(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脂為在10(Γ150 下干燥3飛小時的聚芳醚 酮樹脂。步驟(1)中所述擠出機(jī)的模頭優(yōu)選設(shè)有過濾裝置。所述過濾裝置，可用于把熔融 聚芳醚酮中含有的雜質(zhì)過濾出，以保證樹脂純度，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)，從縱向拉伸工序來的聚芳醚酮膜片先經(jīng)過拉伸烘箱分為預(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，在拉伸過程中要尤其注意調(diào)節(jié)各個輥的速度和張力，各輥通過傳動，否則很 容易造成薄膜的拉斷和產(chǎn)生褶皺等問題。通過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。
4
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，與聚芳醚酮樹脂粉末同時加入捏合擠出機(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)過所述制備方法制造出來的聚芳醚酮薄膜，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，通過本發(fā)明方法制備的薄 膜，其阻隔性能得到提高，對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)施例來進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但實(shí)施例并不對本發(fā)明做任何形式的限定。測試方法及標(biāo)準(zhǔn)
透濕性測試采用薄膜透濕性測試儀，濟(jì)南蘭光生產(chǎn)，TSY-T3型。采用標(biāo)準(zhǔn)GB 1037。薄膜拉伸性能測試根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16958-2008測試。透光率測試采用BTG-3型霧度測試儀，濟(jì)南蘭光生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)GB^80_1994。采用專用薄膜厚度測試儀器，精度士0. 5um，選取10個點(diǎn)計算厚度偏差。實(shí)施例1
將聚芳醚酮樹脂(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)過一不銹鋼過濾泵裝置，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，截斷除去兩部分，得到寬度為 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，其特征在于通過下列方法制備得到，將干燥的聚芳醚 酮樹脂加入到捏合擠出機(jī)中熔融后，經(jīng)過模頭擠壓出熱膜片，然后經(jīng)過縱向和橫向拉伸，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脂 為在10(Γ150 下干燥3飛小時的聚芳醚酮樹脂。
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將干燥的聚芳醚酮樹脂加入到捏合擠出機(jī)中360~390℃熔融后，經(jīng)過模頭擠壓出熱膜片，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本發(fā)明方法制備的薄膜，其阻隔性能得到提高，對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C08L71/10GK102120873SQ20111002111
公開日2011年7月13日 申請日期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