一种用于锂电池软包装膜的改性PET薄膜的制作方法

本发明属于改性聚酯
技术领域：
，具体涉及一种用于锂电池软包装膜的改性pet薄膜。
背景技术：
：聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种重要的工程塑料，其在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，在高温高频下仍能保持优良的电绝缘性能，用其生产的pet材料广泛应用于电子、食品、医药、办公用品、玩具等各行业。然而，pet材料本身存在气体阻隔性差等问题，限制了pet材料在很多方面的应用，所以需要对pet材料进行一定程度上的改性，以便得到应用更加广泛的pet材料。现在改性塑料的主要方式是：在通用塑料和工程塑料的基础上，经过填充、共混、增强等方法加工改性，从而提高塑料的性能。随着近年来，纳米技术的不断发展与完善，采用各种技术手段将无机纳米粒子添加到pet材料中，从而达到改善pet材料本身存在气体阻隔性差等问题；但是，由于选料与工艺方法等问题，无法将无机纳米粒子分散到pet材料当中，对pet材料的气体阻隔性的改善并不理想。聚合物/蒙脱土纳米复合材料是众多无机纳米粒子改性复合材料中最具有潜力的一类复合材料，但是蒙脱土由于层间的大量无机离子而表现出来疏油性，其表现出的这一特性不利于其在聚合物基体中进行分散以及分散不均的问题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种用于锂电池软包装膜的改性pet薄膜，以解决上述背景提出实现改善pet材料本身存在气体阻隔性差等问题。本发明需要解决的技术问题为：(1)、如何解决pet气体阻隔性差的问题。(2)、如何解决纳米蒙脱土的改性问题。(3)、如何解决纳米蒙脱土与pet复合的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于锂电池软包装膜的改性pet薄膜，该改性pet薄膜由以下以重量份计的组分组成：对苯二甲酸70-80份、乙二醇120-150份、纳米蒙脱土10.5-32.4份，分散剂0.5-10份、偶联剂0.1-20份；优选的，所述改性pet薄膜制备方法为：s1、将纳米蒙脱土、分散剂和偶联剂、对苯二甲酸与乙二醇放入反应釜中，对苯二甲酸与乙二醇发生酯化反应得到低聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯；s2、低聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯在反应釜中发生缩聚反应，缩聚过程中纳米蒙脱土在分散剂和偶联剂的作用下，使得纳米蒙脱土以片层状分布于pet中，得到改性pet；在低聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯发生缩聚反应的同时，纳米蒙脱土完成对pet的改性，该改性方式解决纳米蒙脱土不能均匀分布与纳米蒙脱土结合。s3、改性pet通过挤出机t型模头挤出，冷却液骤冷后，经拉幅机双向拉伸得到改性pet薄膜。优选的，所述对苯二甲酸与乙二醇酯化反应时，反应釜温度为192-200℃、压力为0.24-0.8mpa；低聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯缩聚反应时，反应釜温度为245-278℃、压力为28-43pa。优选的，所述分散剂为聚乙二醇；所述偶联剂是n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。优选的，所述挤出机挤出温度为274-286℃，螺杆转速为32-36rpm；所述拉幅机，纵向拉伸温度为84-88℃，纵向拉伸比为2.85-3.1倍，横向拉伸温度为104-118℃，横向拉伸比为2.6-3.4倍，热定型温度为234-236℃。优选的，所述纳米蒙脱土，制备包括以下步骤：步骤一：取钠基膨润土30-40g，加水400-500ml，搅拌5-10min，使得钠基膨润土充分溶解后，除去杂质，得到纳米蒙脱土第一产物；步骤二：将纳米蒙脱土第一产物置于500ml烧杯中，用电热板加热，加热过程中，不间断搅拌，温度在65-78℃时，加入15-20ml的50％na2co3溶液，搅拌30-50min，放置18-24h，得到纳米蒙脱土第二产物；步骤三：将纳米蒙脱土第二产物，倒入离心管中，经过离心机离心沉降、去除上层清液、用水清洗、离心沉降步骤，直至得到一层半透明的土凝胶，即纳米蒙脱土第三产物；步骤四：将纳米蒙脱土第三产物与水在烧杯中混合，用搅拌器搅拌，超声处理形成稳定的悬浮体系后，静置40-60min，得到纳米蒙脱土第四产物；步骤五：将装有纳米蒙脱土第四产物的烧杯放到加热板上加热，当温度在60-80℃时，搅拌并加入插层剂，用搅拌器搅拌10-20min，超声处理30-50min，得到纳米蒙脱土第五产物；步骤六：将纳米蒙脱土第五产物置于电热板上加热，温度为60-80℃时搅拌加入水溶性高分子表面活性剂，在离心机中离心，冷冻干燥后，得到纳米蒙脱土。对纳米蒙脱土的改性，先使用插层剂十八烷基胺盐酸盐的水溶液，再使用水溶性高分子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，经冷冻干燥后，得到疏松状态且层间距大的纳米蒙脱土，在低聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯发生缩聚反应的同时，该状态的纳米蒙脱土更容易完成对pet的改性。优选的，所述离心机的转速为10000rpm，离心时间为20-30min。优选的，所述搅拌器的转子转速为800rpm。优选的，所述水溶性高分子表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮；所述插层剂为十八烷基胺盐酸盐的水溶液。优选的，所述冷冻干燥设备包括外壳和内壳，所述外壳与内壳之间抽成真空状态，外壳的顶端安装有原料槽、原料控制阀和原料加压泵，原料槽、原料控制阀和原料加压泵通过进料管与外壳和内壳相连接，外壳上部两侧均安装有关于进料管对称的真空泵和真空控制阀，真空泵和真空泵控制阀通过抽气管与外壳相连接，抽气管一端连接真空泵控制阀，抽气管另一端与进料管连接，所述抽气管另一端为斜坡型结构，内壳的内部为真空干燥室，真空干燥室中间位置的两侧均设置有固定架，两个所述固定架之间固定有冷凝盘，固定架与冷凝盘之间活动连接，冷凝盘上表面安装有干燥板，干燥板两侧焊接有固定板，固定板中央位置焊接固定有旋转杆，旋转杆与焊接在内壳内壁表面的支撑脚活动连接，所述冷凝盘安装有进液口和排液口，进液口和排液口通过冷凝软管将冷凝盘、冷凝器控制阀和冷凝器相连接，冷凝器安装在外壳一侧，冷凝器在固定架的下方，外壳的另一侧安装有液氮储存罐和液氮控制阀，液氮储存罐和液氮控制阀通过进气管与外壳相连接，进气管安装在干燥板和进料管口之间的位置，进料管口的另一侧安装固定有固定架，内壳底部位置设置有收纳盒；冷冻干燥设备工作时，打开原料控制阀和原料加压泵通过进料管储存在原料槽中待冷冻干燥的纳米蒙脱土经进料管喷洒到干燥板的表面上，先打开液氮储存罐和液氮控制阀，将原料冻结，再打开冷凝器和冷凝器控制阀、打开真空泵和真空泵控制阀，将水分升华再干燥后，干燥板通过旋转杆将干燥板表面完成冷冻干燥的纳米蒙脱土倒入收纳盒中，冷冻干燥过程中温度为-15℃～-45℃，冷冻压力为1.3pa-12.6pa。本发明的有益效果：(1)、本发明使用纳米蒙脱土对pet材料进行改性，在对钠基膨润土提纯时，使用离子交换，并且不断高速离心、静置、搅拌等，得到的纳米蒙脱土纯度更高，而且粒子的粒径均匀且更小，提纯后先使用插层剂十八烷基胺盐酸盐的水溶液，再使用水溶性高分子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，经冷冻干燥后，得到疏松状态且层间距大的纳米蒙脱土，有利于后面聚合物与纳米蒙脱土的复合。(2)本发明设计的冷冻干燥设备，抽气管设置成斜坡形，并且尖端与进料管焊接，避免了真空泵工作时纳米蒙脱土被抽入到真空泵而造成的损失，可以在极短的时间内将真空干燥室内温度降低到-15℃～-45℃之间，使得纳米蒙脱土快速冻结，在最大程度上保护了纳米蒙脱土本身的结构，冷凝盘与干燥板相连，可以使得温度快速传递给冻结状态的纳米蒙脱土，使得纳米蒙脱土中水分升华加快，并且有利于纳米蒙脱土的再干燥过程。(3)、本发明使用纳米蒙脱土对pet材料进行改性，选择对苯二甲酸与乙二醇的反应当中，先发生酯化反应生成低聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯，低聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯接着发生缩聚反应得到pet，缩聚反应的同时纳米蒙脱土在分散剂和偶联剂的作用下，片层状分布于pet中，得到改性pet。该方法得到改性pet，使得pet与纳米蒙脱土更直接且均匀的结合起来，更加有效的改善了pet材料本身气体阻隔性差的问题，从而得到阻隔性优良的改性pet材料。附图说明图1为冷冻干燥设备主体结构示意图；图2为干燥板结构示意图；图3为冷凝盘结构示意图；图中：1、原料槽；2、原料控制阀；3、原料加压泵；4、外壳；5、内壳；6、真空泵；7、真空干燥室；8、固定架；9、收纳盒；10、干燥板；11、冷凝盘；111、进液口；112、排液口；12、液氮储存罐；13、液氮控制阀；14、真空泵控制阀；15、支撑脚；16、旋转杆；17、固定板；18、冷凝器；19、冷凝器控制阀。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1请参阅图1-3所示，一种用于锂电池软包装膜的改性pet薄膜，该改性pet薄膜由以下以重量份计的组分组成：对苯二甲酸71.5份、乙二醇130份、纳米蒙脱土12.4份，聚乙二醇5.4份、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷4.8份；改性pet薄膜制备方法：s1、将纳米蒙脱土、分散剂和偶联剂、对苯二甲酸与乙二醇放入反应釜中，反应釜温度为195.5℃、压力为0.34mpa，对苯二甲酸与乙二醇酯化反应得到低聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯；s2、在反应釜温度为256℃、压力为32pa，低聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯在纳米蒙脱土中发生缩聚反应，缩聚反应过程中纳米蒙脱土在聚乙二醇和n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的作用下，纳米蒙脱土片层状分布于pet中，得到改性之后的高聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯，即改性pet。s3、改性pet经挤出温度在279℃，螺杆转速35rpm的挤出机t型模头挤出，经冷却液骤冷后，再经拉幅机双向拉伸得到改性pet薄膜；纵向拉伸温度是85.5℃，纵向拉伸比为2.93倍，横向拉伸温度是105℃，横向拉伸比2.7倍，热定型温度为234℃。纳米蒙脱土制备包括以下步骤：步骤一：取钠基膨润土32g，加水420ml，搅拌6min，使得钠基膨润土充分溶解后，除去杂质，得到纳米蒙脱土第一产物；步骤二：将纳米蒙脱土第一产物置于500ml烧杯中，用电热板加热，加热过程中，不间断搅拌，温度在72℃时，加入17ml的50％na2co3溶液，搅拌40min，放置20h，得到纳米蒙脱土第二产物；步骤三：将纳米蒙脱土第二产物，倒入离心管中，经过离心机离心沉降、去除上层清液、用水清洗、离心沉降步骤，离心机转速为10000rpm，离心时间为25min，直至得到一层半透明的土凝胶，即纳米蒙脱土第三产物；步骤四：将纳米蒙脱土第三产物与水在烧杯中混合，用转子转速为800rpm的搅拌器搅拌，超声处理形成稳定的悬浮体系后，静置48min，得到纳米蒙脱土第四产物；步骤五：将装有纳米蒙脱土第四产物的烧杯放到加热板上加热，当温度为62℃时，搅拌并加入十八烷基胺盐酸盐的水溶液，用转子转速为800rpm的搅拌器搅拌15min，超声处理30min，得到纳米蒙脱土第五产物；步骤六：将纳米蒙脱土第五产物置于电热板上加热，温度为63℃时搅拌加入水溶性高分子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，离心机离心，转速为10000rpm，离心时间为22min；冷冻干燥设备包括外壳4和内壳5，外壳4与内壳5之间抽成真空状态，外壳4的顶端安装有原料槽1、原料控制阀2和原料加压泵3，原料槽1、原料控制阀2和原料加压泵3通过进料管与外壳4和内壳5相连接，外壳4上部两侧均安装有关于进料管对称的真空泵6和真空泵控制阀14，真空泵6和真空泵控制阀14通过抽气管与外壳4相连接，抽气管一端连接真空泵控制阀14，抽气管另一端与进料管连接，抽气管另一端为斜坡型结构，内壳5的内部为真空干燥室7，真空干燥室7中间位置的两侧均设置有固定架8，两个固定架8之间固定有冷凝盘11，固定架8与冷凝盘11之间活动连接，冷凝盘11上表面安装有干燥板10，干燥板10两侧焊接有固定板17，固定板17中央位置焊接固定有旋转杆16，旋转杆16与焊接在内壳5内壁表面的支撑脚15活动连接，冷凝盘11安装有进液口111和排液口112，进液口111和排液口112通过冷凝软管将冷凝盘11、冷凝器控制阀19和冷凝器18相连接，冷凝器18安装在外壳4一侧，冷凝器18在固定架8的下方，外壳4的另一侧安装有液氮储存罐12和液氮控制阀13，液氮储存罐12和液氮控制阀13通过进气管与外壳4相连接，进气管安装在干燥板10和进料管口之间的位置，进料管口的另一侧安装固定有固定架8，内壳5底部位置设置有收纳盒9；冷冻干燥设备工作时，打开原料控制阀2和原料加压泵3通过进料管储存在原料槽1中待冷冻干燥的纳米蒙脱土经进料管喷洒到干燥板10的表面上，先打开液氮储存罐12和液氮控制阀13，将原料冻结，再打开冷凝器18(型号为：hs-c10)和冷凝器控制阀19、打开真空泵6和真空泵控制阀14，在温度为-25℃，压力在10.6pa的冷冻干燥设备中将水分升华再干燥后，干燥板10通过旋转杆16将干燥板10表面完成冷冻干燥的纳米蒙脱土倒入收纳盒9中，得到纳米蒙脱土。对改性pet薄膜进行气体阻隔性测试。实施例2请参阅图1-3所示，一种用于锂电池软包装膜的改性pet薄膜，该改性pet薄膜由以下以重量份计的组分组成：对苯二甲酸73.5份、乙二醇136.5份、纳米蒙脱土21.6份，聚乙二醇1.6份、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷1.8份；改性pet薄膜制备方法：s1、将纳米蒙脱土、分散剂和偶联剂、对苯二甲酸与乙二醇放入反应釜中，反应釜温度为195.6℃、压力为0.36mpa，对苯二甲酸与乙二醇酯化反应得到低聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯；s2、在反应釜温度为264℃、压力为30.5pa，低聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯在纳米蒙脱土中发生缩聚反应，缩聚反应过程中纳米蒙脱土在聚乙二醇和n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的作用下，纳米蒙脱土片层状分布于pet中，得到改性之后的高聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯，即改性pet。s3、改性pet经挤出温度为281.5℃，螺杆转速为33rpm的挤出机t型模头挤出，经冷却液骤冷后，再经拉幅机双向拉伸得到改性pet薄膜；纵向拉伸温度为85.5℃，纵向拉伸比为2.95倍，横向拉伸温度为106.5℃，横向拉伸比2.75倍，热定型温度为235℃。纳米蒙脱土，制备包括以下步骤：步骤一：取钠基膨润土35.5g，加水450ml，搅拌10min，使得钠基膨润土充分溶解后，除去杂质，得到纳米蒙脱土第一产物；步骤二：将纳米蒙脱土第一产物置于500ml烧杯中，用电热板加热，加热过程中，不间断搅拌，温度为72℃时，加入18ml的50％na2co3溶液，搅拌45min，放置22h，得到纳米蒙脱土第二产物；步骤三：将纳米蒙脱土第二产物，倒入离心管中，经过离心机离心沉降、去除上层清液、用水清洗、离心沉降步骤，离心机转速为10000rpm，离心时间为30min，直至得到一层半透明的土凝胶，即纳米蒙脱土第三产物；步骤四：将纳米蒙脱土第三产物与水在烧杯中混合，用转子转速为800rpm的搅拌器搅拌，超声处理形成稳定的悬浮体系后，静置48min，得到纳米蒙脱土第四产物；步骤五：将装有纳米蒙脱土第四产物的烧杯放到加热板上加热，当温度为75.5℃时，搅拌并加入十八烷基胺盐酸盐的水溶液，用转子转速为800rpm的搅拌器搅拌12min，超声处理46min，得到纳米蒙脱土第五产物；步骤六：将纳米蒙脱土第五产物置于电热板上加热，温度为65.5℃时搅拌加入水溶性高分子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，离心机离心，转速为10000rpm，离心时间为30min；冷冻干燥设备的温度更改为-22℃，压力更改在10.5pa，其他步骤参考实施例1，进行冷冻干燥后，得到纳米蒙脱土。对改性pet薄膜进行气体阻隔性测试。实施例3请参阅图1-3所示，一种用于锂电池软包装膜的改性pet薄膜，该改性pet薄膜由以下以重量份计的组分组成：对苯二甲酸78.5份、乙二醇148.5份、纳米蒙脱土20.5份，聚乙二醇8.5份、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷11.5份；改性pet薄膜制备方法：s1、将纳米蒙脱土、分散剂和偶联剂、对苯二甲酸与乙二醇放入反应釜中，反应釜温度195.5℃、压力为0.38mpa下，对苯二甲酸与乙二醇酯化反应得到低聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯；s2、在反应釜温度是262.5℃、压力35pa下，低聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯在纳米蒙脱土中发生缩聚反应，缩聚反应过程中纳米蒙脱土在聚乙二醇和n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的作用下，纳米蒙脱土片层状分布于pet中，得到改性之后的高聚合度聚对苯二甲酸乙二醇酯，即改性pet。s3、改性pet经挤出温度在285.5℃，螺杆转速34rpm的挤出机t型模头挤出，经冷却液骤冷后，再经拉幅机双向拉伸得到改性pet薄膜；纵向拉伸温度是86.5℃，纵向拉伸比为2.95倍，横向拉伸温度是110.5℃，横向拉伸比2.8倍，热定型温度为236℃。纳米蒙脱土，制备包括以下步骤：步骤一：取钠基膨润土39.5g，加水460ml，搅拌9min，使得钠基膨润土充分溶解后，除去杂质，得到纳米蒙脱土第一产物；步骤二：将纳米蒙脱土第一产物置于500ml烧杯中，用电热板加热，加热过程中，不间断搅拌，温度在75℃时，加入18ml的50％na2co3溶液，搅拌45min，放置24h，得到纳米蒙脱土第二产物；步骤三：将纳米蒙脱土第二产物，倒入离心管中，反复离心机离心沉降、去除上层清液、用水清洗、离心沉降步骤，离心机转速为10000rpm，离心时间为28min，直至得到一层半透明的土凝胶，即纳米蒙脱土第三产物；步骤四：将纳米蒙脱土第三产物与水在烧杯中混合，用转子转速为800rpm的搅拌器搅拌，超声处理形成稳定的悬浮体系后，静置55min，得到纳米蒙脱土第四产物；步骤五：将装有纳米蒙脱土第四产物的烧杯放到加热板上加热，当温度在75℃时，搅拌并加入十八烷基胺盐酸盐的水溶液，用转子转速为800rpm的搅拌器搅拌20min，超声处理45min，得到纳米蒙脱土第五产物；步骤六：将纳米蒙脱土第五产物置于电热板上加热，温度为68℃时搅拌加入水溶性高分子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，离心机离心，转速为10000rpm，离心时间为28min；冷冻干燥设备的温度更改为-36℃，压力更改在10.8pa，其他步骤参考实施例1，冷冻干燥后，得到纳米蒙脱土。对改性pet薄膜进行气体阻隔性测试。对比实施例1不对pet材料进行改性处理，即制备得到普通pet薄膜。对薄膜进行气体阻隔性试验。测试结果如下：透氧量cm3/m2·24h·0.1mpa实施例11.823实施例21.871实施例31.868对比实施例151.563表1总结，由表1中数据可知，经过纳米蒙脱土改性之后pet制成的薄膜阻隔性明显优于未改性pet制成薄膜的阻隔性，所以经纳米蒙脱土改性之后pet的阻隔性得到了明显提高。以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本
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的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。当前第1页1 2 3