雙向拉伸PET薄膜（BOPET）的性能

一、引言

聚酯薄膜是一種綜合性能優良的高分子薄膜材料，具有強度高、透明性好，無毒、阻隔性好、電絕緣性能優良等優異性能，在電子、電器、磁記錄、包裝、裝潢、制版印刷和感光材料等方面具有廣泛的用途。

英國帝國化學公司(CI)和美國的邦公司(DUPONT)首先于1948年進行聚酯薄膜應用，1953年實現了雙向拉伸聚酯薄膜(BOPET)的工業化生產。

聚酯薄膜的加工方法主要有3種，流延法、吹塑法、平面雙向拉伸法三種方法，各有優缺點。其中以平面雙向拉伸聚酯薄膜(BOPET)品質方面最為優異，應用最為廣泛，工業化產量最大。

二、BOPET性能

BOPET薄膜具有良好的韌性、力學性能、透明性和電性能，水蒸氣透率極低，與低密度聚乙烯相差不多，對空氣、氣味的滲透率很小，僅次于聚酰胺；可耐稀酸、堿的作用，但不耐濃酸、堿的作用；可耐大多數溶劑，耐油和脂肪；透光率高達90%；熱定型后的薄膜可在-70~150℃范圍內長期使用，可以承受短時高溫，可用于食品雙層烘烤包裝。

三、力學性能

BOPET薄膜在一定溫度范圍內能保持優良的力學性能，可在130℃下長期使用，在-120℃的液氮中仍能保持柔軟性。在氮氣保護條件下，當溫度超過280℃時才能分解。在125℃空氣中加熱1000h后，薄膜的拉伸強度和彈性模量只下降10%~15%。

從拉伸性能測試中可以得到拉伸強度、斷裂伸長率、屈服應力和應變等，一般廠家關心BOPET薄膜的拉伸強度和斷裂伸長這兩個指標。拉伸性能測試一般采用ASTMD638(通用)、ASTMD882(膜)及GB13022-1991中所提供的方法進行測試。

彈性模量也是一項重要的力學性能，它表示在彈性范圍內薄膜所受應力與應變之比，彈性模量表征塑料薄膜的剛性或挺度。BOPET薄膜的彈性模量在4000MPa以上。塑料薄膜的上述力學性能的測試方法按GB/T1040.3《塑料拉伸性能的測定第三部分》進行。

四、光學性能

作為塑料包裝材料，對薄膜的光學性能有較高的要求，它包括霧度、光澤度、透光率。無結晶、不加任何添加劑的BOPET薄膜光學性能相當優異，但由于PET自身的結晶性能，生產過程需要添加一些添加劑，使得BOPET的光學性能下降。

霧度：是指透過透明薄膜而偏離入射光方向的散射光通量與投射光通量之百分比。霧度表征透明材料的清晰透明或渾濁的程度。GB/T16958國標規定聚酯薄膜的霧度小于3%。

透光率：是指透過薄膜光通量與入射到薄膜表面上光通量的百分比。GB/T 16958 國標規定一般聚酯薄膜的透光率大于 85%。

霧度與透光率的測定，按GB/T2410《透明塑料透光率和霧度試驗方法》的規定進行。測量儀器可采用球面霧度儀。

光澤度：表示薄膜表面平整、光亮的程度，可通過對光線的反射能力來測定。光澤度儀通過測量材料表面的20、30°、45°、60°角鏡面反射光來表征。一般采用ASTM2457、GB8807-1988、GB/T16958所述方法進行測試。

GB/T16958國標中規定聚酯薄膜的光澤度>85%。

PET樹脂是結晶性高聚物，其結晶結構雖是細微球晶，在晶粒尺寸小于可見光波長時是透明的，但拉伸定向后的聚酯薄膜約有50%的結晶度，在晶粒寸較大時對光學性能會有一定的影響。

為了消除或減少其結晶結構對光學性能的影響，可采用 IPA 部分代替 PTA 參與共縮聚反應，以削弱PET 樹脂的結晶度，從而使拉膜后的光學性能有所改善。

含有開口劑的母粒切片，開口劑的折射率與PET的折射率越接近，對薄膜的光學性能影響就越小，二氧化硅的折射與聚酯的折射率非常接近，所以 BOPET薄膜通常都采用二氧化硅作為開口劑。

五、表面性能

聚酯薄膜的表面性能指表面濕張力、摩擦系數、表面粗糙度等。

表面濕張力：表示塑料薄膜表面自由能的大小。包裝用塑料薄膜的最大應用領域是彩色印刷與真空鍍鋁，它們對薄膜的表面濕張力有較高的要求。GB/T 16958國標中規定聚酯薄膜的濕張力為50mN/m(電暈后)。濕張力的測定按GB/T14216《塑料薄膜和片潤濕張力試驗方法》規定進行。

表面張力取決于薄膜聚合物的化學結構。非極性聚烯烴薄膜(LDPE、HDPE、LLDPE、PP)，其表面自由能小，表面濕張力較低，一般只有30mN/m左右，普通印刷油墨或黏合劑根本無法粘接；極性聚酯類薄膜（PET、PBT、PTT、PEN、PETG），其表面自由能大，表面濕張力可達42mN/m。但對于高速印刷或為了提高鍍鋁層對聚酯薄膜的粘接力，仍需進一步提高其濕張力。可通過電暈處理或表面涂布的工藝方法來達到。聚酯薄膜的表面張力經電暈處理后可達52dyn/cm以上。

摩擦系數：定義為阻礙兩物體作相對運動的摩擦力對壓緊兩物體的法向力的比值，一般測試兩張薄膜間的摩擦系數，采用DIN53375、GB10006-1988所述方法進行測試。

摩擦系數是薄膜開口性的量化評定指標。摩擦系數的大小可通過添加劑的選擇和用量來控制。聚酯薄膜的摩擦系數一般控制在 0.4~0.6左右。

表面粗糙度：表征薄膜表面的粗糙程度，表面粗糙度用Ra（輪廓平均算術偏差）、Rz（不平度平均高度）、Rat（從峰到谷的高度）來表征。表面粗糙度儀用于PET薄膜等材料的表面粗糙度及表面形貌測量。

表面粗糙度是包裝薄膜的一個隱性指標，PET包裝薄膜的表面粗糙度一般控制在Ra=0.08~0.16。

抗粘劑的加人可以提高薄膜表面粗糙程度，降低薄膜表面的摩擦性能提高收卷性能。

六、電學性能

BOPET薄膜的電性能主要指電絕緣和靜電起電等性能，衡量的主要指標有電導、介電常數和介電損耗（介電損耗角正切）、電擊穿等。

介電常數及介電損耗角，通過高頻（1MHz）的Q表及低頻（工頻）高壓的西林電橋來測量。由樣品和標準樣（一般為空氣）的電容比值可得到介電常數，進而得到介電損耗角。

室溫下PET呈無定形玻璃態，電場偶極取向有較大困難，所以聚酯的電絕緣性能較好。

影響PET電導的因素除外在的溫度、濕度和電頻率等因素外，內在的成和結構的影響也比較復雜，如其結晶性、取向性等都會影響電導性能，聚酯薄膜的電導度隨結晶度（密度）增大而增大。

BOPET的電性能的測量，按GB13950-1992《電氣絕緣用聚薄膜》第五章的試驗方法進行。

七、化學穩定性

BOPET薄膜長期曝露在日光和大氣中或在高溫下使用，將促使聚酯分子活化、降解而逐漸老化。

光和熱的作用：

溫度和受熱時間是影響老化的重要因素，通常在-60~150℃溫度范圍內聚酯薄膜穩定，有較好的耐老化性能，但溫度升高時，聚酯的耐老化性能下降。如150℃下受熱168h，制品不變色，強度降低不超過30%;受熱1000h，僅輕微變色，強度下降不超過50%。

大氣中氧、水的作用：

由于大氣中氧和水的存在，在光和熱的作用下聚酯將發生氧化和水解作用。在氧中PET膜斷裂伸長和抗張強度降低速度明顯加快。

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