CN117946472A - 阻燃绝缘薄膜 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种阻燃绝缘薄膜，该阻燃绝缘薄膜包括聚丙烯树脂基体和无卤膨胀阻燃剂。所述聚丙烯树脂基体占所述阻燃绝缘薄膜重量的47％‑60％，所述聚丙烯树脂基体包括高熔体强度聚丙烯，所述高熔体强度聚丙烯占所述聚丙烯树脂基体重量的35％‑100％。所述无卤膨胀阻燃剂占所述阻燃绝缘薄膜的重量的40％‑60％。
Description
技术领域
本申请涉及薄膜领域，特别涉及阻燃绝缘薄膜和包括该阻燃绝缘薄膜的电器部件。
背景技术
阻燃绝缘薄膜被用于隔离各类电子器件或部件，以避免电子器件或部件之间，或电子器件或部件中电子元气件因短路，击穿等引起的失效，并降低电子器件或部件起火的风险，从而保障各类电子元气件的正常工作。传统上，使用有卤阻燃剂来制造绝缘薄膜。但是，有卤阻燃剂对于环境是有害的。为消除对环境的影响，试图采用无卤阻燃剂来制造阻燃绝缘薄膜。
发明内容
本申请的目的是提供一种阻燃绝缘薄膜，该阻燃绝缘薄膜被用于电子器件或部件，以满足电子器件或部件对于绝缘性的要求。
本申请在第一方面提供了一种阻燃绝缘薄膜，该阻燃绝缘薄膜包括聚丙烯树脂基体和无卤膨胀阻燃剂。所述聚丙烯树脂基体占所述阻燃绝缘薄膜重量的47％-60％，所述聚丙烯树脂基体包括高熔体强度聚丙烯，所述高熔体强度聚丙烯占所述聚丙烯树脂基体重量的35％-100％。所述无卤膨胀阻燃剂占所述阻燃绝缘薄膜的重量的40％-60％。
如上所述的阻燃绝缘薄膜中，所述聚丙烯树脂基体还包括常规聚丙烯，所述常规聚丙烯占所述聚丙烯树脂基体的重量的65％以下。
如上所述的阻燃绝缘薄膜中，所述无卤膨胀阻燃剂选自聚磷酸铵或其衍生物、三聚氰胺聚磷酸盐或其衍生物和焦磷酸哌嗪或其衍生物中的至少一种。
如上所述的阻燃绝缘薄膜中，所述无卤膨胀阻燃剂由聚磷酸铵或其衍生物和三聚氰胺聚磷酸盐或其衍生物组成，其中，所述聚磷酸铵或其衍生物占所述阻燃绝缘薄膜的重量的20％-35％，所述三聚氰胺聚磷酸盐或其衍生物占所述阻燃绝缘薄膜的重量的10％-25％。
如上所述的阻燃绝缘薄膜中，所述无卤膨胀阻燃剂由焦磷酸哌嗪或其衍生物和三聚氰胺聚磷酸盐或其衍生物组成，其中，所述焦磷酸哌嗪或其衍生物占所述阻燃绝缘薄膜的重量的20％-35％，所述三聚氰胺聚磷酸盐或其衍生物占所述阻燃绝缘薄膜的重量的10％-25％。
如上所述的阻燃绝缘薄膜中，所述高熔体强度聚丙烯为长支链聚丙烯，熔体拉伸硬度值大于30cN，分子量多分散系数>4。
如上所述的阻燃绝缘薄膜中，所述常规聚丙烯为直链均聚或共聚聚丙烯，熔体拉伸硬度值小于20cN。
如上所述的阻燃绝缘薄膜还包括阻燃助剂、成炭剂和无机填料中的至少一种。所述阻燃助剂占所述阻燃绝缘薄膜重量的10％以下，所述阻燃助剂包括三聚氰胺氰尿酸盐。所述成炭剂占所述阻燃绝缘薄膜重量的10％以下，所述成炭剂选自季戊四醇和三嗪中的至少一种。所述无机填料占所述阻燃绝缘薄膜重量的5％以下，所述无机填料选自蒙脱土、滑石粉和云母中的至少一种。
如上所述的阻燃绝缘薄膜通过熔融挤出成型工艺制造。
如上所述的阻燃绝缘薄膜具有0.08-3mm厚度。
本发明在第二方面提供了一种电器装置，该电器装置包括外壳和位于所述外壳内的电器部件。所述电器部件被根据本申请的阻燃绝缘薄膜包围或部分包围。
如上所述的电器装置是电源适配器或电源供应器。
本发明在第三方面提供了一种阻燃绝缘材料的配方，该配方包括：聚丙烯树脂基体和卤膨胀阻燃剂。所述聚丙烯树脂基体占所述阻燃绝缘薄膜重量的47％-60％，所述聚丙烯树脂基体包括高熔体强度聚丙烯，所述高熔体强度聚丙烯占所述聚丙烯树脂基体重量的35％-100％。所述无卤膨胀阻燃剂占所述阻燃绝缘薄膜的重量的40％-60％。
附图说明
图1A和1B为包括本申请的阻燃绝缘薄膜的一个实施例的电器装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参考构成本说明书一部分的附图对本申请的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，虽然在本申请中使用表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等描述本申请的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本申请所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。
在本申请中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
聚丙烯薄膜材料是一种常用的塑料材料，其具有优良的机械性能、加工成型性能以及较低的成本，应用非常广泛，比如可以作为绝缘薄膜用于电器领域。但是聚丙烯薄膜材料本身的阻燃性能不佳，通常需要通过复配阻燃剂的方式来提高聚丙烯薄膜材料的阻燃性以得到阻燃绝缘薄膜。本申请的发明人发现，阻燃绝缘薄膜的阻燃性能与阻燃绝缘薄膜的厚度以及阻燃剂的添加量有关。一般来说，阻燃绝缘薄膜的厚度越大，阻燃效果越好。然而大厚度阻燃绝缘薄膜不能适应诸如电源适配器或电池等的电器部件的轻量化和小型化发展要求。为了满足诸如电源适配器或电池等的电器部件的轻量化和小型化发展要求，需要制造厚度更小的阻燃绝缘薄膜。
本申请的发明人发现，通过增加阻燃绝缘薄膜中阻燃剂的含量也可以提高阻燃绝缘薄膜的阻燃性能。然而，本申请的发明人发现，增加阻燃剂的含量会导致阻燃绝缘薄膜的力学性能和加工性能下降、表面不平整等情况。并且，由于无卤阻燃剂的价格昂贵，为了消除阻燃剂对环境的影响，当阻燃剂采用无卤阻燃剂时，增加无卤阻燃剂的用量会导致生产成本的上升。
本申请的发明人发现，虽然高熔体强度聚丙烯本身不具有阻燃性，但是在使用高熔体强度聚丙烯复配无卤膨胀阻燃剂时，却能够在确保阻燃绝缘薄膜具有良好的阻燃性能的同时，减少无卤膨胀阻燃剂的使用量，同时不需要阻燃绝缘薄膜具有大的厚度来确保好的阻燃性能。因此，根据本申请能够在使用较少无卤膨胀阻燃剂的情况下，获得对环境友好、厚度小，而阻燃性能好的阻燃绝缘薄膜。
本申请的阻燃绝缘薄膜包括聚丙烯树脂基体，聚丙烯树脂基体占阻燃绝缘薄膜重量的47％-60％。在一些实施例中，聚丙烯树脂基体占阻燃绝缘薄膜重量的47-55％。在一些实施例中，聚丙烯树脂基体由高熔体强度聚丙烯构成。在另一些实施例中，聚丙烯树脂基体包括高熔体强度聚丙烯和普通聚丙烯，其中高熔体强度聚丙烯占聚丙烯树脂基体重量的35％以上、或50-100％。普通聚丙烯占聚丙烯树脂基体重量的65％以下、或0-50％。在一些实施例中，高熔体强度聚丙烯为长支链聚丙烯，其熔体拉伸硬度值大于30cN，分子量多分散系数大于4，普通聚丙烯为直链均聚或共聚聚丙烯。
本申请的阻燃绝缘薄膜还包括无卤膨胀阻燃剂，无卤膨胀阻燃剂占阻燃绝缘薄膜重量的40％-60％。在一些实施例中，无卤膨胀阻燃剂占阻燃绝缘薄膜重量的42-50％。无卤膨胀阻燃剂选自聚磷酸铵(APP)或其衍生物、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)或其衍生物和焦磷酸哌嗪(PAPP)或其衍生物中的至少一种。在一些实施例中，无卤膨胀阻燃剂由聚磷酸铵或其衍生物和三聚氰胺聚磷酸盐或其衍生物组成，聚磷酸铵或其衍生物占阻燃绝缘薄膜的重量的20％-35％、或23-30％，三聚氰胺聚磷酸盐或其衍生物占阻燃绝缘薄膜的重量的10％-25％、或13-20％。在另一些实施例中，无卤膨胀阻燃剂由焦磷酸哌嗪或其衍生物和三聚氰胺聚磷酸盐或其衍生物组成，焦磷酸哌嗪或其衍生物占阻燃绝缘薄膜的重量的20％-35％、或23-30％，三聚氰胺聚磷酸盐或其衍生物占阻燃绝缘薄膜的重量的10％-25％、或13-20％。
本申请的阻燃绝缘薄膜还可以包括阻燃助剂，阻燃助剂占阻燃绝缘薄膜重量的0％-10％。在一些实施例中，阻燃助剂占阻燃绝缘薄膜重量的0-5％。在一些实施例中，阻燃助剂包括三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)。
本申请的阻燃绝缘薄膜还可以包括成炭剂，成炭剂占阻燃绝缘薄膜重量的0％-10％。在一些实施例中，成炭剂占阻燃绝缘薄膜重量的0-4％。在一些实施例中，成炭剂选自季戊四醇和三嗪中的至少一种。
本申请的阻燃绝缘薄膜还可以包括附加阻燃剂，附加阻燃剂占阻燃绝缘薄膜重量的0％-5％。在一些实施例中，附加阻燃剂占阻燃绝缘薄膜重量的0％-2％。在一些实施例中，附加阻燃剂包括烷基次磷酸盐。在一些实施例中，烷基次磷酸盐是二乙基次磷酸盐。
本申请的阻燃绝缘薄膜还可以包括无机填料。在一些实施例中，无机填料占阻燃绝缘薄膜重量的0％-5％。如下文中将讨论的，无机填料的该用量范围有利于阻燃绝缘薄膜的阻燃性能。在一些实施例中，无机填料是选自蒙脱土、滑石粉、云母中的至少一种的片层状无机材料。
本申请的阻燃绝缘薄膜还可以包括功能助剂。在一些实施例中，功能助剂占阻燃绝缘薄膜重量的0％-10％。在一些实施例中，功能助剂选自润滑剂和着色剂中的至少一种。
由于使用了高熔体强度聚丙烯，本申请的阻燃绝缘薄膜的阻燃性能提高。这主要归因于高熔体强度聚丙烯提高了整体熔体强度，降低滴落(引燃)风险，且高熔体强度聚丙烯使得成碳过程更顺利(程度也更高)。由于本申请的阻燃绝缘薄膜具有提高的阻燃性能，本申请的阻燃绝缘薄膜不需要很大的厚度就能获得优良的阻燃效果。根据本申请的阻燃绝缘薄膜可以被制造为仅具有0.08-3mm、或0.1-2.5mm、或0.1-2mm的厚度，而仍具有UL-94测试标准下V-0等级的阻燃性能。在一些实施例中，本申请的绝缘薄膜被制造为具有单层或更多层的结构。同时，由于本申请的阻燃绝缘薄膜具有提高的阻燃性能，可以在本申请的阻燃绝缘薄膜中减少无卤膨胀阻燃剂的用量。由于减少了无卤膨胀阻燃剂的用量，本申请的阻燃绝缘薄膜具有优良的加工性能和力学性能。
尽管本申请说明书在上文中描述阻燃绝缘薄膜的成分和各成分的含量，应当理解的是，上述阻燃绝缘薄膜的成分和各成分的含量的配方可以用于配制其它阻燃绝缘产品。
以下通过一些根据本申请的具体实施例和对比例的阻燃绝缘薄膜的来说明本申请的阻燃绝缘薄膜的效果。表1示出这些具体实施例和对比例的阻燃绝缘薄膜中的组分及各组分含量，以及它们各自的阻燃性能和拉伸强度数据。
表1中的实施例和对比例的阻燃绝缘薄膜按以下方法制备：按照表1中的组分含量称取表1中的各组分的原料，加入高速混合机中混合10分钟，高速混合机转速为500转/分。将混合后的原料加入双螺杆挤出机中挤出、冷却、造粒，双螺杆挤出机温度为230℃，螺杆转速300转/分。所得粒料经干燥，挤出成膜，裁切成标准测试片进行性能测试。阻燃性能的测试基于UL-94测试标准。拉伸强度的测试基于ASTM D-882测试标准。
表1
如表1所示的，未使用高熔体强度聚丙烯的阻燃绝缘薄膜的对比例1和2与使用了高熔体强度聚丙烯的本申请实施例1-6相比，本申请的阻燃绝缘薄膜相比未使用高熔体强度聚丙烯的薄膜具有更好的阻燃性能。在达到同样的阻燃性能的情况下，本申请实施例1-6与对比例1-2相比，需要更少的无卤膨胀阻燃剂。或者在相同或相近无卤膨胀阻燃剂含量的情况下，本申请实施例1-6具有更好的阻燃效果。具体来说，对比例1在使用43％重量含量的无卤膨胀阻燃剂的情况下只能达到UL-94测试标准下的V-2阻燃等级，对比例2在使用高达63％重量含量的无卤膨胀阻燃剂时才能达到V-0阻燃等级。反观本申请的实施例，实施例在4和5使用了比对比例1略多，而显著少于对比例2中的无卤膨胀阻燃剂的情况下，达到了V-0的阻燃等级。而实施例1-3和6则使用了比对比例1还要少的无卤膨胀阻燃剂，即便如此，实施例1-3和6的薄膜也达到了V-0的阻燃等级。
另外，如表1所示，由于本申请的阻燃绝缘薄膜无需通过提高无卤膨胀阻燃剂的含量来提高其阻燃性能，因此实本申请的阻燃绝缘薄膜在保证其阻燃等级的前提下，还能具有优良的拉伸强度，符合使用要求。
并且，在制备上述实施例的根据本申请的阻燃绝缘薄膜时，发明人观察到根据本申请的阻燃绝缘薄膜加工性能良好，能够连续稳定地被生产。
本申请的阻燃绝缘薄膜可以用于各种电器装置中，包围或部分包围电器装置中的电器部件，以将电器部件电隔离。这种电器装置可以是电源适配器、电源供应器、服务器电源及CPU周边、或锂电池周边等。
图1A和1B为包括本申请的阻燃绝缘薄膜的一个实施例的电器装置的结构示意图。如图1A和1B所示，电器装置100包括外壳101和设置在外壳101中的电器部件104，电器部件104的部分被本申请的阻燃绝缘薄膜102包围以对电器部件104构成电隔离。
本申请的阻燃绝缘薄膜至少具有以下技术效果：
1.减少对无卤膨胀阻燃剂的使用量。
2.即便当绝缘阻燃薄膜具有很小的厚度时，也具有优良的阻燃性能，因此满足电器部件小型化和轻量化的要求，可以应用于更多的电器部件中。
3.优良的加工性能，能够被持续、稳定地生产。
4.优良的力学性能。
尽管已经结合以上概述的实施例的实例描述了本公开，但是对于本领域中至少具有普通技术的人员而言，各种替代方案、修改、变化、改进和/或基本等同方案，无论是已知的或是现在或可以不久预见的，都可能是显而易见的。因此，如上陈述的本公开的实施例的实例旨在是说明性而不是限制性的。在不背离本公开的精神或范围的情况下，可以进行各种改变。因此，本公开旨在包括所有已知或较早开发的替代方案、修改、变化、改进和/或基本等同方案。本说明书中的技术效果和技术问题是示例性而不是限制性的。应当注意，本说明书中描述的实施例可以具有其他技术效果并且可以解决其他技术问题。
Claims (13)
1.一种阻燃绝缘薄膜，其特征在于，所述阻燃绝缘薄膜包括：
聚丙烯树脂基体，所述聚丙烯树脂基体占所述阻燃绝缘薄膜重量的47％-60％，所述聚丙烯树脂基体包括高熔体强度聚丙烯，所述高熔体强度聚丙烯占所述聚丙烯树脂基体重量的35％-100％；和
无卤膨胀阻燃剂，所述无卤膨胀阻燃剂占所述阻燃绝缘薄膜的重量的40％-60％。
2.根据权利要求1所述的阻燃绝缘薄膜，其特征在于：
所述聚丙烯树脂基体还包括常规聚丙烯，所述常规聚丙烯占所述聚丙烯树脂基体的重量的65％以下。
3.根据权利要求1所述的阻燃绝缘薄膜，其特征在于，
所述无卤膨胀阻燃剂选自聚磷酸铵或其衍生物、三聚氰胺聚磷酸盐或其衍生物和焦磷酸哌嗪或其衍生物中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的阻燃绝缘薄膜，其特征在于，
所述无卤膨胀阻燃剂由聚磷酸铵或其衍生物和三聚氰胺聚磷酸盐或其衍生物组成，其中，所述聚磷酸铵或其衍生物占所述阻燃绝缘薄膜的重量的20％-35％，所述三聚氰胺聚磷酸盐或其衍生物占所述阻燃绝缘薄膜的重量的10％-25％。
5.根据权利要求3所述的阻燃绝缘薄膜，其特征在于，
所述无卤膨胀阻燃剂由焦磷酸哌嗪或其衍生物和三聚氰胺聚磷酸盐或其衍生物组成，其中，所述焦磷酸哌嗪或其衍生物占所述阻燃绝缘薄膜的重量的20％-35％，所述三聚氰胺聚磷酸盐或其衍生物占所述阻燃绝缘薄膜的重量的10％-25％。
6.根据权利要求1所述的阻燃绝缘薄膜，其特征在于，
所述高熔体强度聚丙烯为长支链聚丙烯，熔体拉伸硬度值大于30cN，分子量多分散系数>4。
7.根据权利要求2所述的阻燃绝缘薄膜，其特征在于，
所述常规聚丙烯为直链均聚或共聚聚丙烯，熔体拉伸硬度值小于20cN。
8.根据权利要求1所述的阻燃绝缘薄膜，其特征在于，
所述阻燃绝缘薄膜还包括阻燃助剂、成炭剂和无机填料中的至少一种；
其中，所述阻燃助剂占所述阻燃绝缘薄膜重量的10％以下，所述阻燃助剂包括三聚氰胺氰尿酸盐；
所述成炭剂占所述阻燃绝缘薄膜重量的10％以下，所述成炭剂选自季戊四醇和三嗪中的至少一种；且
所述无机填料占所述阻燃绝缘薄膜重量的5％以下，所述无机填料选自蒙脱土、滑石粉和云母中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的阻燃绝缘薄膜，其特征在于，
所述阻燃绝缘薄膜通过熔融挤出成型工艺制造。
10.根据权利要求1所述的阻燃绝缘薄膜，其特征在于，
所述阻燃绝缘薄膜具有0.08-3mm厚度。
11.一种电器装置(100)，其特征在于，所述电器装置(100)包括外壳(101)和位于所述外壳(101)内的电器部件(104)，其特征在于，
所述电器部件(104)被根据权利要求1-10中任一项所述的阻燃绝缘薄膜(102)包围或部分包围。
12.根据权利要求11所述的电器装置00)，其特征在于，所述电器装置(100)是电源适配器或电源供应器。
13.一种阻燃绝缘材料的配方，其特征在于，所述配方包括：
聚丙烯树脂基体，所述聚丙烯树脂基体占所述阻燃绝缘薄膜重量的47％-60％，所述聚丙烯树脂基体包括高熔体强度聚丙烯，所述高熔体强度聚丙烯占所述聚丙烯树脂基体重量的35％-100％；和
无卤膨胀阻燃剂，所述无卤膨胀阻燃剂占所述阻燃绝缘薄膜的重量的40％-60％。
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