双向拉伸PET薄膜（BOPET）的性能

一、引言

聚酯薄膜是一种综合性能优良的高分子薄膜材料，具有强度高、透明性好，无毒、阻隔性好、电绝缘性能优良等优异性能，在电子、电器、磁记录、包装、装潢、制版印刷和感光材料等方面具有广泛的用途。

英国帝国化学公司(CI)和美国的邦公司(DUPONT)首先于1948年进行聚酯薄膜应用，1953年实现了双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)的工业化生产。

聚酯薄膜的加工方法主要有3种，流延法、吹塑法、平面双向拉伸法三种方法，各有优缺点。其中以平面双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)品质方面最为优异，应用最为广泛，工业化产量最大。

二、BOPET性能

BOPET薄膜具有良好的韧性、力学性能、透明性和电性能，水蒸气透率极低，与低密度聚乙烯相差不多，对空气、气味的渗透率很小，仅次于聚酰胺；可耐稀酸、碱的作用，但不耐浓酸、碱的作用；可耐大多数溶剂，耐油和脂肪；透光率高达90%；热定型后的薄膜可在-70~150℃范围内长期使用，可以承受短时高温，可用于食品双层烘烤包装。

三、力学性能

BOPET薄膜在一定温度范围内能保持优良的力学性能，可在130℃下长期使用，在-120℃的液氮中仍能保持柔软性。在氮气保护条件下，当温度超过280℃时才能分解。在125℃空气中加热1000h后，薄膜的拉伸强度和弹性模量只下降10%~15%。

从拉伸性能测试中可以得到拉伸强度、断裂伸长率、屈服应力和应变等，一般厂家关心BOPET薄膜的拉伸强度和断裂伸长这两个指标。拉伸性能测试一般采用ASTMD638(通用)、ASTMD882(膜)及GB13022-1991中所提供的方法进行测试。

弹性模量也是一项重要的力学性能，它表示在弹性范围内薄膜所受应力与应变之比，弹性模量表征塑料薄膜的刚性或挺度。BOPET薄膜的弹性模量在4000MPa以上。塑料薄膜的上述力学性能的测试方法按GB/T1040.3《塑料拉伸性能的测定第三部分》进行。

四、光学性能

作为塑料包装材料，对薄膜的光学性能有较高的要求，它包括雾度、光泽度、透光率。无结晶、不加任何添加剂的BOPET薄膜光学性能相当优异，但由于PET自身的结晶性能，生产过程需要添加一些添加剂，使得BOPET的光学性能下降。

雾度：是指透过透明薄膜而偏离入射光方向的散射光通量与投射光通量之百分比。雾度表征透明材料的清晰透明或浑浊的程度。GB/T16958国标规定聚酯薄膜的雾度小于3%。

透光率：是指透过薄膜光通量与入射到薄膜表面上光通量的百分比。GB/T 16958 国标规定一般聚酯薄膜的透光率大于 85%。

雾度与透光率的测定，按GB/T2410《透明塑料透光率和雾度试验方法》的规定进行。测量仪器可采用球面雾度仪。

光泽度：表示薄膜表面平整、光亮的程度，可通过对光线的反射能力来测定。光泽度仪通过测量材料表面的20、30°、45°、60°角镜面反射光来表征。一般采用ASTM2457、GB8807-1988、GB/T16958所述方法进行测试。

GB/T16958国标中规定聚酯薄膜的光泽度>85%。

PET树脂是结晶性高聚物，其结晶结构虽是细微球晶，在晶粒尺寸小于可见光波长时是透明的，但拉伸定向后的聚酯薄膜约有50%的结晶度，在晶粒寸较大时对光学性能会有一定的影响。

为了消除或减少其结晶结构对光学性能的影响，可采用 IPA 部分代替 PTA 参与共缩聚反应，以削弱PET 树脂的结晶度，从而使拉膜后的光学性能有所改善。

含有开口剂的母粒切片，开口剂的折射率与PET的折射率越接近，对薄膜的光学性能影响就越小，二氧化硅的折射与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为开口剂。

五、表面性能

聚酯薄膜的表面性能指表面湿张力、摩擦系数、表面粗糙度等。

表面湿张力：表示塑料薄膜表面自由能的大小。包装用塑料薄膜的最大应用领域是彩色印刷与真空镀铝，它们对薄膜的表面湿张力有较高的要求。GB/T 16958国标中规定聚酯薄膜的湿张力为50mN/m(电晕后)。湿张力的测定按GB/T14216《塑料薄膜和片润湿张力试验方法》规定进行。

表面张力取决于薄膜聚合物的化学结构。非极性聚烯烃薄膜(LDPE、HDPE、LLDPE、PP)，其表面自由能小，表面湿张力较低，一般只有30mN/m左右，普通印刷油墨或黏合剂根本无法粘接；极性聚酯类薄膜（PET、PBT、PTT、PEN、PETG），其表面自由能大，表面湿张力可达42mN/m。但对于高速印刷或为了提高镀铝层对聚酯薄膜的粘接力，仍需进一步提高其湿张力。可通过电晕处理或表面涂布的工艺方法来达到。聚酯薄膜的表面张力经电晕处理后可达52dyn/cm以上。

摩擦系数：定义为阻碍两物体作相对运动的摩擦力对压紧两物体的法向力的比值，一般测试两张薄膜间的摩擦系数，采用DIN53375、GB10006-1988所述方法进行测试。

摩擦系数是薄膜开口性的量化评定指标。摩擦系数的大小可通过添加剂的选择和用量来控制。聚酯薄膜的摩擦系数一般控制在 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（轮廓平均算术偏差）、Rz（不平度平均高度）、Rat（从峰到谷的高度）来表征。表面粗糙度仪用于PET薄膜等材料的表面粗糙度及表面形貌测量。

表面粗糙度是包装薄膜的一个隐性指标，PET包装薄膜的表面粗糙度一般控制在Ra=0.08~0.16。

抗粘剂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、电学性能

BOPET薄膜的电性能主要指电绝缘和静电起电等性能，衡量的主要指标有电导、介电常数和介电损耗（介电损耗角正切）、电击穿等。

介电常数及介电损耗角，通过高频（1MHz）的Q表及低频（工频）高压的西林电桥来测量。由样品和标准样（一般为空气）的电容比值可得到介电常数，进而得到介电损耗角。

室温下PET呈无定形玻璃态，电场偶极取向有较大困难，所以聚酯的电绝缘性能较好。

影响PET电导的因素除外在的温度、湿度和电频率等因素外，内在的成和结构的影响也比较复杂，如其结晶性、取向性等都会影响电导性能，聚酯薄膜的电导度随结晶度（密度）增大而增大。

BOPET的电性能的测量，按GB13950-1992《电气绝缘用聚薄膜》第五章的试验方法进行。

七、化学稳定性

BOPET薄膜长期曝露在日光和大气中或在高温下使用，将促使聚酯分子活化、降解而逐渐老化。

光和热的作用：

温度和受热时间是影响老化的重要因素，通常在-60~150℃温度范围内聚酯薄膜稳定，有较好的耐老化性能，但温度升高时，聚酯的耐老化性能下降。如150℃下受热168h，制品不变色，强度降低不超过30%;受热1000h，仅轻微变色，强度下降不超过50%。

大气中氧、水的作用：

由于大气中氧和水的存在，在光和热的作用下聚酯将发生氧化和水解作用。在氧中PET膜断裂伸长和抗张强度降低速度明显加快。

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