[发明专利]一种耐高温取向透明纳米麻纤维聚酯薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种取向透明纳米麻纤维聚酯薄膜及其制备方法，更详细地来说，本发明涉及一种耐高温取向透明纳米麻纤维聚酯薄膜及其制备方法，该薄膜在高温下具有尺寸稳定性，对于在使用温度范围的温度变化内具有优良的尺寸稳定性、线性膨胀系数低、透明性和平坦性。

背景技术

生存环境恶化、资源缺乏和能源危机使得人类认识到保护环境和有效利用资源对实现社会和经济持续发展的重要性和迫切性，人们已越来越重视采用可再生生物资源来制造新材料。但随着环境生态平衡对森林覆盖率的要求越来越高，木材资源的匮乏和人们对木材资源需求之间的矛盾日益加剧，利用生长周期短的原料来代替木材资源又成了人们研究的新目标。于是人们开始把目光转向亚麻、剑麻、红麻等麻类资源以及来源非常广泛的农业纤维如秸秆等非木质纤维，用它们来替代木材生产复合材料，以期有效地解决过度使用木材资源的矛盾。从目前的研究来看，除木材外的天然植物纤维尤其是麻纤维增强复合材料的力学性能可以和玻璃纤维等增强的复合材料相媲美。其麻纤维易生物降解，可循环利用，它具有耐高温、耐酸碱、散热快和无静电等独特的优点，比强度和比模量均较高。

聚酯膜，特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)双轴拉伸薄膜是一类性能比较全面的薄膜，其透明性好，有光泽；具有优良的气密性、机械性能、耐热、耐寒性和耐化学药品性，广泛应用于电子元件、电路板、通信设备及柔性显示设备等产品上。

麻纤维素是一种强极性的亲水性天然高分子化合物，而一般高分子聚合物是憎水性的，这两种材料不能够很好的结合在一起。当两种极性相差较大的材料相遇时，通常会导致两相相容差，使麻纤维只能依靠物理作用包覆在聚酯基体中，两相界面结合力小，从而导致复合材料的物理力学性能较低，比如模量、断裂伸长率降低、外观差，限制了应用。改善复合材界面的相容性，使麻纤维的表面层与聚酯基体的表面层之间达到分子级融合，因此，需要采用一种性质介于这两种材料之间的第三种材料来使它们达到相容，偶联剂就起到这种作用。

另外，如果希望将这样的薄膜应用于柔性显示器，那么，塑料基板的尺寸稳定性是制作关键。以TFT-LCD制程为例，整个制造过程中基板需要面临300-400℃的高温制程，所以每道制程对于塑料基板来说是一大考验，开发耐高温的塑料基板是开发柔性显示器的关键。塑料基材的优良尺寸稳定性还需要较低的线性膨胀系数。

发明内容

本发明的第一目的在于，利用天然纳米麻纤维来提供一种取向透明纳米麻纤维聚酯薄膜，使其具有在高温下尺寸稳定性和在使用温度范围的温度变化内具有优良的尺寸稳定性。

本发明的第二目的在于，提供一种取向透明纳米麻纤维聚酯薄膜，除具有在高温下尺寸稳定性外，还兼备较低的线性膨胀系数、透明性、良好的表面平滑度和阻水阻氧特性。

为达上述目的，本发明提供一种耐高温取向透明纳米麻纤维聚酯薄膜，其原料包括纳米麻纤维、聚酯、添加剂和界面偶联剂。

其中，纳米麻纤维材料的含量在1～50份，优选为1～40份，更优选为1～30份。当纳米麻纤维添加超过50％时，成型产品性能不佳，薄膜的拉伸强度、模量、冲击强度均下降；当纳米麻纤维添加低于1％，成型产品力学、热学性能不佳，热稳定性一般。

纳米麻纤维可选为洋麻纤维、大麻纤维、亚麻纤维、红麻纤维、黄麻纤维和剑麻纤维等中的一种或多种纳米麻纤维。

本发明的耐高温取向透明纳米麻纤维聚酯薄膜的基材层为聚酯，其为PEN和/或PET，其聚酯含量在50～95份，优选为60～95份，更优选为70～95份，聚酯优选为聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。

本发明的聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯的特性粘度，在邻氯苯酚中，二者在35℃优选为0.4dl/g以上、更优选为0.40～0.90dl/g。当特性粘度低于0.4dl/g以下时，会经常发生工序中断，特性粘度高于0.9dl/g以下时，由于熔融粘度高从而导致难以熔融挤出。

添加剂含量在0.1～5份，优选为0.1～3份，更优选为0.1～2份。所述添加剂，例如可以是二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡、高岭土、碳酸镁、氧化钙、氧化锌、硅酸钠、氧化锑、氧化钛等无机纳米粒子和丙烯酸类交联聚合物、芥酸酰胺、硬脂酸酰胺等有机微粒子的一种或多种混合物，能够增加薄膜表面微观上的粗糙度，减少收卷时薄膜之间可容纳的空气，防止薄膜粘连。