一种含钛系催化剂的聚酯薄膜的双向拉伸生产方法

摘要

本发明涉及一种含钛系催化剂的聚酯薄膜的双向拉伸生产方法，(1)上表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片、下表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片以及中间芯层的大有光聚酯切片分别送入三层共挤双向拉伸设备；(2)将上，下表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片与中间芯层的大有光聚酯切片在265～285℃挤出熔融，熔体经过30℃以下冷却铸片生成PET片材；(3)铸成的PET片材经过70～110℃预热纵向拉伸和40℃以下温度冷却定型，得到定型PET片材；(4)定型PET片材再通过80～120℃预热横向拉伸和140～210℃定型结晶处理；(5)最后经过牵引除去废边，电晕处理，检测厚度，再进行收卷和卷取，制得含钛系催化剂的聚酯薄膜。本发明工艺简单，应用广泛。

权利要求

1.一种含钛系催化剂的聚酯薄膜的双向拉伸生产方法，其特征在于，具体步骤为：（1）上表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片，下表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片以及中间芯层的大有光聚酯切片分别送入三层共挤双向拉伸设备；

（2）将上，下表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片与中间芯层的大有光聚酯切片在

265～285℃挤出熔融，熔体经过30℃以下冷却铸片生成PET片材；

（3）铸成的PET片材经过70～110℃预热纵向拉伸和40℃以下温度冷却定型，得到定型PET片材；

（4）定型PET片材再通过80～120℃预热横向拉伸和140～210℃定型结晶处理；

（5）最后经过牵引除去废边，电晕处理，检测厚度，再进行收卷和卷取，制得厚度20um～

90um的含钛系催化剂的聚酯薄膜；

所述的钛系催化剂的制备方法，其具体步骤为：

（1）椰壳废渣的清洗

将椰壳废渣在3～5wt%的双氧水中在90～95℃处理30～45min对椰壳废渣进行氧化处理，过滤后清洗；

（2）椰壳废渣的活化

然后用0.5～2.0mol/L的硫酸或者硝酸溶液再在90～95℃热处理45～60min对氧化后椰壳废渣进行酸化活化处理，并加入质量分数为0.5～1.0%的三聚氰胺作为扩孔剂进行吸附，吸附时间为30min，然后过滤后清洗；

（3）椰壳废渣的酸化

再将酸化后的椰壳废渣在0.25～0.75mol/L的硫酸氧钛水溶液中浸泡处理120min，过滤后在空气中以2℃/min 的升温速率升至240℃，停留60min，然后在无氧或贫氧氛围下再以10℃/min 的升温速率升至400℃，停留60min，得到负载钛椰壳炭；

（4）钛系催化剂的制备

然后采用球磨机进行高速研磨，球磨机填充率为65～80vt%，转速1500～2500r/min，球磨锆株粒径为3mm，研磨时间为2h～4h，然后再过滤小于20μm的负载钛椰壳炭材料，再以质量分数为1.0～5.0%的聚乙烯醇水溶液为分散液，在聚乙烯醇水溶液中加入过滤得到的负载钛椰壳，采用棒销式研磨机进行高速研磨，控制填充率为70～80vt%，转速为转速3000～

4500r/min，球磨锆株粒径为0.5mm，研磨时间为1.5h～2.5h，经棒销式研磨后进行高速离心，离心力为4.5～6.0kg，再在60℃条件下真空干燥24h，制成钛系催化剂。

2.如权利要求1所述的一种含钛系催化剂的聚酯薄膜的双向拉伸生产方法，其特征在于，在所述的步骤（1）中，所述的中间芯层，上表层，下表层的大有光聚酯切片材料质量比为

40～60：20～30：20～30。

3.如权利要求1所述的一种含钛系催化剂的聚酯薄膜的双向拉伸生产方法，其特征在于，在所述的步骤（1）中，所述的含钛系催化剂的大有光聚酯切片，其原料质量百分比为：钛系催化剂                  1～5%PEN切片粒子                 6～12%大有光聚酯粒子              余量。

说明书

一种含钛系催化剂的聚酯薄膜的双向拉伸生产方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及聚酯薄膜技术领域，具体地说，是一种含钛系催化剂的聚酯薄膜的双向拉伸生产方法。【背景技术】

[0002] 自聚酯工业问世以来，聚酯催化剂的研究就从未停止过。据专家介绍，在生产过程中，能够合成聚酯的催化剂几乎涉及除卤素元素和惰性元素之外的所有主副族元素。目前工业生产和研究较多的聚酯催化剂主要是锑、锗和钛3个系列的催化剂。

[0003] 锑系催化剂是目前使用最为普遍的催化剂，当今世界上90％的聚酯是由锑系催化剂生产出来的。由于锑是重金属元素，在聚酯的生产过程中，锑系催化剂的配制和处理、聚酯的加工过程以及聚酯的使用和回收过程，都有可能对人和环境造成不利的影响，近年来，人们的环保意识越来越强，对绿色消费的要求也越来越高，因而对锑的限制也将越来越严格。锗系催化剂由于成本原因，其发展一直受到制约。目前，日本用锗系催化剂生产工业化聚酯产品。

[0004] 钛系聚酯催化剂对人体健康及生态环境均无影响，并具有较高的催化活性，从安全、成本、环境等诸多角度都可称其为最优秀的聚合催化剂。使用钛系催化剂生产的聚酯切片应用于对卫生要求苛刻的领域。比如薄膜等。

[0005] 聚酯薄膜中以双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)应用最广。

[0006] PET薄膜是一种性能比较全面的包装薄膜。其透明性好，有光泽；具有良好的气密性和保香性；防潮性中等，在低温下透湿率下降。PET薄膜的机械性能优良，其强韧性是所有热塑性塑料中最好的，抗张强度和抗冲击强度比一般薄膜高得多；且挺力好，尺寸稳定，适于印刷、纸袋等二次加工。PET薄膜还具有优良的耐热、耐寒性和良好的耐化学药品性和耐油性。但其不耐强碱；易带静电，尚没有适当的防静电的方法，因此在包装粉状物品时应引起注意。

[0007] PET薄膜的热封极难，目前价格也较高，所以它很少以单膜的形式使用，大多是与热封性好的PE或PP薄膜复合或采用聚偏二氯乙烯涂布。这种以PET薄膜为基材的复合薄膜是机械化包装操作最理想的材料，广泛用于蒸煮、烘烤和冷冻等食品包装。

[0008] 中国BOPET行业10年来一直处于高速度发展的亢奋期，从行业多年的发展历程来看，行业高潮、低潮之间的周期越来越短，原来3-5年一周期，现在是2-3年。2004年-2005年行业曾经经历一次投资高峰，之后就是严重的行业产能过剩，加之2008年下半年金融危机爆发后的价格暴跌，致使2009年市场成交年均价均较前几年低。但是，2009年以后国内BOPET又现投资热潮，由于经济复苏，需求增量等因素，出现了目前市场价格一路飙升，同时，国内BOPET新项目也出现井喷之势，目前在建和拟建生产线的统计数据显示已超过110万吨，这些生产线一旦投入建设，预计两年内国内BOPET产能将翻倍，将出现产能释放高峰，突破200万吨/年，其速度将大大超过需求增长的预期.特别是同类产品生产线的重复引进，必将给国内市场带来严重的竞争压力。有行业人士指出，目前BOPET市场及产能扩张之势与2008年BOPP市场有相似之处，国内BOPET产能急剧增长的现状，有可能重蹈BOPP行业产能过剩的覆辙。对此，有关专家人士指出虽然中国的BOPET需求增长高于全球水平，但在目前经济环境下，不计后果地贸然扩张，必将引发严重危机。由于发展过热及不理性投资，中国新的BOPET投资者将难以在生产中获得预期的回报，对于现有BOPET生产企业则需加强企业的技术改进和产品的升级更新，加强差异化产品的研发，调整产品结构，以增强抗风险能力。

[0009] 再者，随着近年来新兴产业的出现和聚酯薄膜需求的急剧增长，全球聚酯薄膜产业发展也非常凶猛，2009全球聚酯薄膜总产能估算为320万吨左右，目前，我国聚酯薄膜的产能及消费量都呈逐年上升趋势聚酯薄膜产业正处于高速成长期，2009年我国聚酯薄膜生产能力近85万吨，高居世界首位，已成为全球聚酯薄膜第一大生产基地，但是纵观国际上发达国家先进企业的发展轨迹，他们都是通过技术进步来提升产品档次、淘汰低水平装备和低端产品，通BOPET结构合理布局才得以发展，如今，光电、电子、电器等领域的高端功能性聚酯薄膜的生产都是出自于日、美、韩等一些发达国家，其各类高端的功能性聚酯薄膜品种就有上百种之多，我国聚酯薄膜虽然拥有世界第一产能，产品品种和性能却无法与国际先进水平相抗衡，这就给我们敲响了“警钟”，而从当前BOPET市场状况分析也得出：薄膜产品的升级更新、加强差异化产品研发、调整产品结构时不我待，虽然目前出现旺销局面，但是我们必须从根本上重视生产配置的差异化，多产出高附加值、高科技含量的产品，不断优化产品结构，加快产业转型升级，不断提高自身综合竞争力，才能促进行业健康可持续发展，同时，也能更好地增加产品在国内外市场的综合竞争力。

[0010] 内需增长将延续，BOPET产品良好的性能越来越被广泛运用，尤其在新兴低碳经济和太阳能行业，有着非常广阔的市场，未来五年将是国内BOPET向着高档发展最快的一个时期。【发明内容】

[0011] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含钛系催化剂的聚酯薄膜的双向拉伸生产方法。

[0012] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

[0013] 一种含钛系催化剂的聚酯薄膜的双向拉伸生产方法，其具体步骤为：

[0014] (1)上表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片、下表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片以及中间芯层的大有光聚酯切片分别送入三层共挤双向拉伸设备(即三层共挤双向拉伸生产线)；

[0015] 所述的中间芯层，上表层，下表层的大有光聚酯切片材料质量比为40～60∶20～30∶20～30。

[0016] (2)将上，下表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片与中间芯层的大有光聚酯切片在265～285℃挤出熔融，熔体经过30℃以下冷却铸片生成PET片材；

[0017] (3)铸成的PET片材经过70～110℃预热纵向拉伸和40℃以下温度冷却定型，得到定型PET片材；

[0018] (4)定型PET片材再通过80～120℃预热横向拉伸和140～210℃定型结晶处理；

[0019] (5)最后经过牵引除去废边，电晕处理，检测厚度，再进行收卷和卷取，制得厚度20um～90um的含钛系催化剂的聚酯薄膜。

[0020] 所述的中间芯层，由主挤出机-单螺杆挤出机挤出；

[0021] 所述的上表层和下表层，由辅助挤出机——双螺杆挤出机挤出。

[0022] 所述的主挤出机及两台辅助挤出机挤出的材料质量比为40～60∶20～30∶20～30。

[0023] 一种含钛系催化剂的大有光聚酯切片，其原料质量百分比为：

[0024] 钛系催化剂      1～5％

[0025] PEN切片粒子     6～12％

[0026] 大有光聚酯粒子  余量

[0027] PEN为聚萘二甲酸乙二醇酯的英文简写。

[0028] 一种含钛系催化剂的大有光聚酯切片，将钛系催化剂，PEN切片粒子以及大有光聚酯粒子混合熔融造粒，得到大有光聚酯切片。

[0029] 一种钛系催化剂的制备方法，其具体步骤为：

[0030] (1)椰壳废渣的清洗

[0031] 将椰壳废渣在3～5wt％(wt为质量分数)的双氧水中在90～95℃处理30-45min对椰壳废渣进行氧化处理，过滤后清洗，

[0032] (2)椰壳废渣的活化

[0033] 然后用0.5～2.0mol/L的硫酸或者硝酸溶液再在90～95℃热处理45～60min对氧化后椰壳废渣进行酸化活化处理，并加入质量分数为0.5～1.0％的三聚氰胺作为扩孔剂进行吸附，吸附时间为30min，然后过滤后清洗；

[0034] (3)椰壳废渣的酸化

[0035] 再将酸化后的椰壳废渣在0.25～0.75mol/L的硫酸氧钛水溶液中浸泡处理120min，过滤后在空气中以2℃/min的升温速率升至240℃，停留60min，然后在无氧或贫氧氛围下再以10℃/min的升温速率升至400℃，停留60min，即得负载钛椰壳炭；

[0036] (4)钛系催化剂的制备

[0037] 然后采用球磨机进行高速研磨，球磨机填充率为65～80vt％，转速1500～2500r/min，球磨锆株粒径为3mm，研磨时间为2h～4h，然后再过滤小于20μm的负载钛椰壳炭材料，再以质量分数为1.0～5.0％的聚乙烯醇水溶液为分散液，在聚乙烯醇水溶液中加入过滤得到的负载钛椰壳，采用棒销式研磨机进行高速研磨，控制填充率为70～80vt％(vt为体积分数)，转速为转速3000～4500r/min，球磨锆株粒径为0.5mm，研磨时间为1.5h～2.5h，经棒销式研磨后进行高速离心，离心力为4.5～6.0kg，再在60℃条件下真空干燥24h，制成囊芯结构的钛系催化剂；

[0038] 囊芯结构的钛系催化剂的芯层为负载钛椰壳炭材料，囊层为聚乙烯醇；囊层和芯层的厚度比为1∶20；功能母粒的直径为1～5μm。

[0039] 其中，聚乙烯醇的聚合度大于2000，主要是为了后面的包覆用，以及在研磨时避免分子量太小被打断后难以达到包覆的效果；聚合度大了后，即使在研磨时分子链被打断也还具有较长的分子链而对炭材料进行包覆；

[0040] 聚乙烯醇作为炭材料的分散剂，同时也是对炭材料进行包覆，制备得到囊芯结构。

[0041] 与现有技术相比，本发明的积极效果是：

[0042] 先对椰壳废渣进行氧化使椰壳纤维素中羟基活化，在采用酸对其进行酸化使纤维素中羟基进行羧基化，提高与离子的吸附作用，同时采用三聚氰胺作为高效的成氮剂，在高温条件下三聚氰胺分解产生氮气，利于在椰壳高温成碳过程中气孔生成，提高椰壳的比表面积。通过采用硫酸氧钛采用离子吸附的方法，通过对椰壳纤维素进行活化，提高硫酸氧钛在椰壳纤维素结构中的吸附量，同时硫酸氧钛高温分解生成纳米二氧化钛，提高二氧化钛在椰壳炭表面的分布均匀性，提高二氧化钛的光催化、抗菌效果，同时避免了常规共混添加二氧化钛纳米颗粒易团聚的问题。

[0043] 通过高速研磨的方式将芯层为负载钛椰壳炭包裹在囊层为聚乙烯醇材料里面，实现研磨分散和表面包覆同时进行，既避免了研磨过程中的研磨的椰壳炭的团聚，同时降低聚乙烯醇表面包覆过后影响钛材料的催化效果。【具体实施方式】

[0044] 以下提供本发明一种含钛系催化剂的聚酯薄膜的双向拉伸生产方法的具体实施方式。

[0045] 实施例1

[0046] 一种含钛系催化剂的聚酯薄膜的双向拉伸生产方法，其具体步骤为：

[0047] (1)上表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片、下表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片以及中间芯层的大有光聚酯切片分别送入三层共挤双向拉伸设备(即三层共挤双向拉伸生产线)；

[0048] 所述的中间芯层，上表层，下表层的大有光聚酯切片材料质量比为40∶30∶30。

[0049] (2)将上，下表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片与中间芯层的大有光聚酯切片在265～285℃挤出熔融，熔体经过30℃以下冷却铸片生成PET片材；

[0050] (3)铸成的PET片材经过70～110℃预热纵向拉伸和40℃以下温度冷却定型，得到定型PET片材；

[0051] (4)定型PET片材再通过80～120℃预热横向拉伸和140～210℃定型结晶处理；

[0052] (5)最后经过牵引除去废边，电晕处理，检测厚度，再进行收卷和卷取，制得厚度20um～90um的含钛系催化剂的聚酯薄膜。

[0053] 所述的中间芯层，由主挤出机-单螺杆挤出机挤出；

[0054] 所述的上表层和下表层，由辅助挤出机——双螺杆挤出机挤出。

[0055] 一种含钛系催化剂的大有光聚酯切片，其原料质量百分比为：

[0056] 钛系催化剂      1％

[0057] PEN切片粒子     6％

[0058] 大有光聚酯粒子  93％

[0059] 一种含钛系催化剂的大有光聚酯切片，将钛系催化剂，PEN切片粒子以及大有光聚酯粒子混合熔融造粒，得到大有光聚酯切片。

[0060] 一种钛系催化剂的制备方法，其具体步骤为：

[0061] (1)椰壳废渣的清洗

[0062] 将椰壳废渣在3wt％(wt为质量分数)的双氧水中在90～95℃处理30～45min对椰壳废渣进行氧化处理，过滤后清洗，

[0063] (2)椰壳废渣的活化

[0064] 然后用0.5mol/L的硫酸或者硝酸溶液再在90～95℃热处理45～60min对氧化后椰壳废渣进行酸化活化处理，并加入质量分数为0.5～1.0％的三聚氰胺作为扩孔剂进行吸附，吸附时间为30min，然后过滤后清洗；

[0065] (3)椰壳废渣的酸化

[0066] 再将酸化后的椰壳废渣在0.25～0.75mol/L的硫酸氧钛水溶液中浸泡处理120min，过滤后在空气中以2℃/min的升温速率升至240℃，停留60min，然后在无氧或贫氧氛围下再以10℃/min的升温速率升至400℃，停留60min，即得负载钛椰壳炭；

[0067] (4)钛系催化剂的制备

[0068] 然后采用球磨机进行高速研磨，球磨机填充率为65～80vt％，转速1500～2500r/min，球磨锆株粒径为3mm，研磨时间为2h～4h，然后再过滤小于20μm的负载钛椰壳炭材料，再以质量分数为1.0～5.0％的聚乙烯醇水溶液为分散液，在聚乙烯醇水溶液中加入过滤得到的负载钛椰壳，采用棒销式研磨机进行高速研磨，控制填充率为70～80vt％(vt为体积分数)，转速为转速3000～4500r/min，球磨锆株粒径为0.5mm，研磨时间为1.5h～2.5h，经棒销式研磨后进行高速离心，离心力为4.5～6.0kg，再在60℃条件下真空干燥24h，制成囊芯结构的钛系催化剂。

[0069] 实施例2

[0070] 一种含钛系催化剂的聚酯薄膜的双向拉伸生产方法，其具体步骤为：

[0071] (1)上表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片、下表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片以及中间芯层的大有光聚酯切片分别送入三层共挤双向拉伸设备(即三层共挤双向拉伸生产线)；

[0072] 所述的中间芯层，上表层，下表层的大有光聚酯切片材料质量比为60∶20∶20。

[0073] (2)将上，下表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片与中间芯层的大有光聚酯切片在265～285℃挤出熔融，熔体经过30℃以下冷却铸片生成PET片材；

[0074] (3)铸成的PET片材经过70～110℃预热纵向拉伸和40℃以下温度冷却定型，得到定型PET片材；

[0075] (4)定型PET片材再通过80～120℃预热横向拉伸和140～210℃定型结晶处理；

[0076] (5)最后经过牵引除去废边，电晕处理，检测厚度，再进行收卷和卷取，制得厚度20um～90um的含钛系催化剂的聚酯薄膜。

[0077] 所述的中间芯层，由主挤出机-单螺杆挤出机挤出；

[0078] 所述的上表层和下表层，由辅助挤出机——双螺杆挤出机挤出。

[0079] 一种含钛系催化剂的大有光聚酯切片，其原料质量百分比为：

[0080] 钛系催化剂      3％

[0081] PEN切片粒子     9％

[0082] 大有光聚酯粒子  88％

[0083] 一种含钛系催化剂的大有光聚酯切片，将钛系催化剂，PEN切片粒子以及大有光聚酯粒子混合熔融造粒，得到大有光聚酯切片。

[0084] 一种钛系催化剂的制备方法，其具体步骤为：

[0085] (1)椰壳废渣的清洗

[0086] 将椰壳废渣在4wt％(wt为质量分数)的双氧水中在90～95℃处理30-45min对椰壳废渣进行氧化处理，过滤后清洗，

[0087] (2)椰壳废渣的活化

[0088] 然后用1.5mol/L的硫酸或者硝酸溶液再在90～95℃热处理45～60min对氧化后椰壳废渣进行酸化活化处理，并加入质量分数为0.5～1.0％的三聚氰胺作为扩孔剂进行吸附，吸附时间为30min，然后过滤后清洗；

[0089] (3)椰壳废渣的酸化

[0090] 再将酸化后的椰壳废渣在0.25～0.75mol/L的硫酸氧钛水溶液中浸泡处理120min，过滤后在空气中以2℃/min的升温速率升至240℃，停留60min，然后在无氧或贫氧氛围下再以10℃/min的升温速率升至400℃，停留60min，即得负载钛椰壳炭；

[0091] (4)钛系催化剂的制备

[0092] 然后采用球磨机进行高速研磨，球磨机填充率为65～80vt％，转速1500～2500r/min，球磨锆株粒径为3mm，研磨时间为2h～4h，然后再过滤小于20μm的负载钛椰壳炭材料，再以质量分数为1.0～5.0％的聚乙烯醇水溶液为分散液，在聚乙烯醇水溶液中加入过滤得到的负载钛椰壳，采用棒销式研磨机进行高速研磨，控制填充率为70～80vt％(vt为体积分数)，转速为转速3000～4500r/min，球磨锆株粒径为0.5mm，研磨时间为1.5h～2.5h，经棒销式研磨后进行高速离心，离心力为4.5～6.0kg，再在60℃条件下真空干燥24h，制成囊芯结构的钛系催化剂。

[0093] 实施例3

[0094] 一种含钛系催化剂的聚酯薄膜的双向拉伸生产方法，其具体步骤为：

[0095] (1)上表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片、下表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片以及中间芯层的大有光聚酯切片分别送入三层共挤双向拉伸设备(即三层共挤双向拉伸生产线)；

[0096] 所述的中间芯层，上表层，下表层的大有光聚酯切片材料质量比为50∶25∶25。

[0097] (2)将上，下表层的含钛系催化剂的大有光聚酯切片与中间芯层的大有光聚酯切片在265～285℃挤出熔融，熔体经过30℃以下冷却铸片生成PET片材；

[0098] (3)铸成的PET片材经过70～110℃预热纵向拉伸和40℃以下温度冷却定型，得到定型PET片材；

[0099] (4)定型PET片材再通过80～120℃预热横向拉伸和140～210℃定型结晶处理；

[0100] (5)最后经过牵引除去废边，电晕处理，检测厚度，再进行收卷和卷取，制得厚度20um～90um的含钛系催化剂的聚酯薄膜。

[0101] 所述的中间芯层，由主挤出机-单螺杆挤出机挤出；

[0102] 所述的上表层和下表层，由辅助挤出机——双螺杆挤出机挤出。

[0103] 一种含钛系催化剂的大有光聚酯切片，其原料质量百分比为：

[0104] 钛系催化剂      5％

[0105] PEN切片粒子     12％

[0106] 大有光聚酯粒子  83％

[0107] 一种含钛系催化剂的大有光聚酯切片，将钛系催化剂，PEN切片粒子以及大有光聚酯粒子混合熔融造粒，得到大有光聚酯切片。

[0108] 一种钛系催化剂的制备方法，其具体步骤为：

[0109] (1)椰壳废渣的清洗