CN114987023A - 一种高绝缘pet合金膜及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高绝缘PET合金膜及制备工艺，所述高绝缘PET合金膜包括第一功能层、内绝缘层、第二功能层，第一功能层和第二功能层配方相同，按质量分数计，包含聚酯切片58‑89.5％、耐水解剂0.5‑2％、防粘聚酯切片10‑40％；内绝缘层按质量分数计包含聚酯切片70‑97.5％、填料0.5‑10％、环烯烃类共聚物1‑10％、聚甲基戊烯1‑10％。本发明的高绝缘PET合金膜具有优异的绝缘性和耐湿热性，长时间使用老化后仍能保持良好的绝缘性。

Description

一种高绝缘PET合金膜及制备工艺

技术领域

本发明涉及聚酯薄膜生产领域，尤其涉及一种高绝缘PET合金膜及制备工艺。

背景技术

为了保证电力电池的安全性及性能，从锂电池电芯到模组的组装、信号采集的集成系统，都需要使用到绝缘膜。车用电池的使用环境比较恶劣，汽车运行时伴随剧烈的颠簸、振动，高温，有时还伴随高湿、冷热冲击等，传统的聚酯薄膜由于在持续高温高湿的环境下会发生水解，使用寿命不足，无法满足长期户外使用要求，更不能满足车用电池使用要求。

CN106910788A公开了一种高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜及其制备方法，聚酯薄膜包括ABA三层结构，所述A层的原料包括聚酯切片76-97.7％，耐水解剂0.2-2％，阻水剂2-20％，无机填料α0.1-2％；所述B层的原料包括聚酯切片83-98.8％，耐水解剂0.2-10％，无机填料β1-15％；所述百分比为重量百分比。该发明提供的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜具有较好的耐水解性、绝缘性和高阻水性。但是，当聚酯薄膜老化后，其绝缘性能降低，还是不能满足户外使用要求，更不能满足车用电池使用需求。

因此，研发一种高绝缘、耐湿热且老化后绝缘性依旧优良的PET合金膜来满足车用电池使用需求是很有必要的。

发明内容

基于背景技术存在的问题，本发明提供了一种高绝缘PET合金膜及制备工艺，本发明的高绝缘PET合金膜具有优异的绝缘性和耐湿热性，制备工艺简单，老化后依旧具有良好的绝缘性。

本发明通过以下技术方案实施：

一种高绝缘PET合金膜，其特征在于，包括第一功能层、内绝缘层、第二功能层，所述第一功能层和第二功能层分别设置与内绝缘层两侧，所述第一功能层和第二功能层配方相同，按质量分数计，包含如下组分：聚酯切片58-89.5％、耐水解剂0.5-2％、二氧化硅防粘剂10-40％；按质量分数计，所述内绝缘层包含如下组分：聚酯切片70-97.5％、填料0.5-10％、环烯烃类共聚物1-10％、聚甲基戊烯1-10％。

进一步地，所述聚酯切片为膜级聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片，特性粘度为0.715-0.765dL/g；所述膜级PET切片热稳定性好，色相好，具有稳定的性能指标；亮度及透明度好，洁净度高，杂质少，具有优良的成膜性。

进一步地，所述耐水解剂为单体型碳化二亚胺。所述耐水解剂能与聚合物分解产生的羧酸发生反应，生成稳定的没有副作用的脲基化合物。从而减缓聚合物水解的进行，延长聚合物的使用寿命，同时解决聚酯材料因水解引起的综合性能下降的问题。

进一步地，所述防粘聚酯切片为膜级功能型聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片，特性粘度为0.625-0.8dL/g，所述防粘聚酯切片中有均匀分散的抗粘剂，具有优良的防粘性和成膜性，适用于表面性能有特殊要求的薄膜。

进一步地，所述填料为二氧化钛或炭黑；若填料为二氧化钛时，按质量分数计占内绝缘层的5-10％；若填料为炭黑时，按质量分数剂占内绝缘层的0.5-3％；具体含量取决于薄膜颜色。

进一步地，所述内绝缘层还包括按质量分数计1-10％的环烯烃类共聚物和1-10％的聚甲基戊烯。所述环烯烃类共聚物可以提高PET的热成型性，使角部厚度保持均匀，在保持薄膜整体刚性的同时实现薄膜的薄壁化，有效减少薄膜材料的用量。所述聚甲基戊烯是密度最小的热塑性树脂，耐热性优越，有卓越的电气绝缘性。环烯烃类共聚物、聚甲基戊烯的加入提高绝缘性能，但是加入的量过多会使孔隙较大，湿热老化后易分层。

进一步地，所述高绝缘PET合金膜厚度为50-500um，若PET合金膜厚度小于50um，会导致绝缘性能下降；所述第一功能层和第二功能层厚度占总厚度的10-30％，所述内绝缘层厚度占总厚度的70-90％，若第一功能层和第二功能层厚度低于总厚度的10％，PET合金膜的耐水解性能下降，影响使用寿命。

一种高绝缘PET合金膜的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S01混料：将聚酯切片、耐水解剂和防粘聚酯切片用高速混匀机充分混合均匀，得到混合物A；将聚酯切片、填料、环烯烃类共聚物和聚甲基戊烯用高速混匀机充分混合均匀，得到混合物B；

S02铸片：将混合物A加入双螺杆挤出机A，将混合物B加入双螺挤出机B中，熔融物料经熔体管、计量泵、过滤器至共挤模块，由双螺杆挤出机A挤出的混料作为第一功能层和第二功能层，由双螺杆挤出机B挤出的混料作为内绝缘层，经三层分配器后从模头挤出厚片，厚片经冷却铸片辊形成铸片；

S03拉伸成膜：将铸片进行纵向拉伸、横向拉伸、热定型，得到高绝缘PET合金膜。

进一步地，所述双螺杆挤出机A各区温度为220-285℃，转速为200-400rpm；所述双螺杆挤出机B各区温度为220-280℃，转速为250-450rpm；

所述过滤器滤网孔径为15-40um；

所述模头温度为260-280℃；

所述铸片辊温度为20-40℃。

进一步地，所述三层共挤铸片纵向拉伸的预热温度为50-80℃，拉伸温度为75-85℃，纵向拉伸倍率为2.8-3.8；

所述三层共挤铸片横向拉伸的预热温度为90-130℃，拉伸温度为100-150℃，横向拉伸倍率为3.5-4；

所述热定型温度为160-240℃，热定型时间为5-60S。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过在高绝缘PET合金膜的内绝缘层添加环烯烃类共聚物、聚甲基戊烯，在薄膜取向过程中功能材料与聚酯材料产生均匀微米级空隙，改变电场分布，从而大幅提高绝缘性能，同时还可以降低薄膜的使用厚度，减少生产成本。

(2)本发明的高绝缘PET合金膜具有优异的绝缘性和耐湿热性，长时间使用老化后仍能保持良好的绝缘性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步解释，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明高绝缘PET合金膜的结构示意图。

其中，1-第一功能层，2-内绝缘层，3-第二功能层。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详述，但本发明的保护范围并不仅限于以下实施例。

如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。

一种高绝缘PET合金膜，如图1所示，包括第一功能层、内绝缘层、第二功能层，所述第一功能层和第二功能层分别设置与内绝缘层两侧。

本发明实施例1-9以及对比1制备高绝缘PET合金膜的原料用量配比如表1所示，其中，加入的量均以质量百分比计。

本发明中的原料具体规格如下：

聚酯切片：仪征化纤FG720；

耐水解剂：上海朗亿HyMax1010；

防粘聚酯切片：仪征化纤FG611；

填料：二氧化钛：科慕R960；炭黑：卡博特BP5560

环烯烃类共聚物：TOPAS 6017；

聚甲基戊烯：三井化学RT18；

聚酯切片：仪征化纤FG600。

表1实施例1-9以及对比1-2原料用量配比汇总

一种高绝缘PET合金膜的制备工艺，包括以下步骤：

S01混料：将聚酯切片、耐水解剂和防粘聚酯切片用高速混匀机充分混合均匀，得到混合物A；将聚酯切片、填料、环烯烃类共聚物和聚甲基戊烯用高速混匀机充分混合均匀，得到混合物B；

S02铸片：将混合物A加入双螺杆挤出机A，双螺杆挤出机A各区温度为275℃，转速为300rpm；将混合物B加入双螺挤出机B中，双螺杆挤出机B各区温度为270℃，转速为350rpm；熔融物料经熔体管、计量泵、滤网孔径为20um的过滤器至共挤模块，由双螺杆挤出机A挤出的混料作为第一功能层和第二功能层，由双螺杆挤出机B挤出的混料作为内绝缘层，经三层分配器后从模头挤出厚片，模头温度为270℃；厚片经冷却铸片辊形成铸片，铸片辊温度为25℃；

S03拉伸成膜：将铸片进行纵向拉伸，纵向拉伸的预热温度为75℃，拉伸温度为82℃，纵向拉伸倍率为3.5；纵向拉伸完成后进行横向拉伸，横向拉伸的预热温度为110℃，拉伸温度为130℃，横向拉伸倍率为3.8；横向拉伸完成后对薄膜进行热定型处理，热定型温度为230℃，热定型时间为30S；得到高绝缘PET合金膜。

试验例一

根据GB/T 13542.4-2009《电气绝缘用薄膜第4部分：聚酯薄膜》对实施例1-9以及对比1制备高绝缘PET合金膜进行性能检测，实验结果见表2。

表2高绝缘PET合金膜进行性能检测结果

注：拉伸强度和断裂伸长率为两方向中任一方向最小值。

从实施例1-4结果可以看出，环烯烃类共聚物和聚甲基戊烯的加入均可以提高PET合金膜的绝缘性，但当环烯烃类共聚物和聚甲基戊烯的加入量为10％时，PET合金膜的拉伸强度和断裂伸长率降低，不能满足GB/T 13542.4-2009标准要求。从实施例5-8可以看出，加入环烯烃类共聚物和聚甲基戊烯混合物，PET合金膜的绝缘性同样也提高，实施例7和8中混合物的加入量为10％和13％，PET合金膜的拉伸强度和断裂伸长率不能满足GB/T 13542.4-2009标准要求。相较于实施例1、3、5，实施例6中，当环烯烃类共聚物加入量为2.5％，聚甲基戊烯加入量为5％时，PET合金膜绝缘性最佳，并且其他性能均能达到GB/T 13542.4-2009标准要求。从实施例5和9可以看出，PET合金膜的绝缘性与厚度相关，可根据实际需求设计PET合金膜厚度。

试验例二

将实施例1-9以及对比1制备高绝缘PET合金膜进行恒定湿热老化实验，即设置环境温度85℃，湿度85％，将样品放置在该环境中，进行恒定湿热老化实验，放置时间为1000小时。恒定湿热老化实验完成后再次检测PET合金膜性能，实验结果见表3。

表3恒定湿热老化实验后PET合金膜性能检测结果

从表3试验结果可以看出，当聚甲基戊烯的加入量为10％时，PET合金膜老化后会出现分层现象，是因为聚甲基戊烯加入量过多，导致功能层和内绝缘层孔隙较大引起的。综合表3结果看出，实施例6中，当环烯烃类共聚物和聚甲基戊烯的加入量为2.5％和5％时，老化不会出现分层现象，且击穿电压下降幅度最低，仅有12.6％，由于PET合金膜本身的高绝缘性，下降12.6％依然具有优良的绝缘性，击穿电压明显高于对比例1的初始值。对比例1中未添加环烯烃类共聚物和聚甲基戊烯的薄膜绝缘性下降明显，下降幅度高达40％，且出现了开裂、分化现象。

最后应说明的是：以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，并不用以限制本发明创造，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种高绝缘PET合金膜，其特征在于，包括第一功能层、内绝缘层、第二功能层，所述第一功能层和第二功能层分别设置与内绝缘层两侧；

所述第一功能层和第二功能层配方相同，按质量分数计，包含如下组分：聚酯切片58-89.5％、耐水解剂0.5-2％、防粘聚酯切片10-40％；

所述内绝缘层按质量分数计包含如下组分：聚酯切片70-97.5％、填料0.5-10％、环烯烃类共聚物1-10％、聚甲基戊烯1-10％。

2.根据权利要求1所述的高绝缘PET合金膜，其特征在于，所述聚酯切片为膜级增强型聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片，特性粘度为0.715-0.765dL/g。

3.根据权利要求1所述的高绝缘PET合金膜，其特征在于，所述耐水解剂为单体型碳化二亚胺。

4.根据权利要求1所述的高绝缘PET合金膜，其特征在于，所述防粘聚酯切片为膜级功能型聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片，特性粘度为0.625-0.8dL/g。

5.根据权利要求1所述的高绝缘PET合金膜，其特征在于，所述填料为二氧化钛或炭黑。

6.根据权利要求1所述的高绝缘PET合金膜，其特征在于，所述高绝缘PET合金膜厚度为50～500um，所述第一功能层和第二功能层厚度占总厚度的10-30％，所述内绝缘层厚度占总厚度的70-90％。

7.一种高绝缘PET合金膜的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S01混料：将聚酯切片、耐水解剂和防粘聚酯切片用高速混匀机充分混合均匀，得到混合物A；将聚酯切片、填料、环烯烃类共聚物和聚甲基戊烯用高速混匀机充分混合均匀，得到混合物B；

S02铸片：将混合物A加入双螺杆挤出机A，将混合物B加入双螺挤出机B中，熔融物料经熔体管、计量泵、过滤器至共挤模块，由双螺杆挤出机A挤出的混料作为第一功能层和第二功能层，由双螺杆挤出机B挤出的混料作为内绝缘层，经三层分配器后从模头挤出厚片，厚片经冷却铸片辊形成铸片；

S03拉伸成膜：将铸片进行纵向拉伸、横向拉伸、热定型，得到高绝缘PET合金膜。

8.根据权利要求7所述的一种高绝缘PET合金膜的制备工艺，其特征在于，所述双螺杆挤出机A各区温度为220-285℃，转速为200-400rpm；

所述双螺杆挤出机B各区温度为220-280℃，转速为250-450rpm；

所述过滤器滤网孔径为15-40um；

所述模头温度为260-280℃；

所述铸片辊温度为20-40℃。

9.根据权利要求7所述的一种高绝缘PET合金膜的制备工艺，其特征在于，所述三层共挤铸片纵向拉伸的预热温度为50-80℃，拉伸温度为75-85℃，纵向拉伸倍率为2.8-3.8；

所述三层共挤铸片横向拉伸的预热温度为90-130℃，拉伸温度为100-150℃，横向拉伸倍率为3.5-4；

所述热定型温度为160-240℃，热定型时间为5-60S。

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