KR20170104162A - 커패시터 필름용 폴리에터이미드 상용성 중합체 블렌드 - Google Patents

커패시터 필름용 폴리에터이미드 상용성 중합체 블렌드 Download PDF

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KR20170104162A
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KR
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capacitor film
film
polyetherimide
capacitor
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KR1020177024752A
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Inventor
마크 새너
닐 파이펜베르제
매튜 에프. 니마이어
Original Assignee
사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
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    • H01G4/33—Thin- or thick-film capacitors 

Abstract

폴리에터이미드 및 폴리페닐렌 에터 설폰을 포함하는 상용성 중합체 블렌드를 포함하는 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리에터이미드는 방향족 이무수물과 m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 또는 이의 조합을 포함하는 다이아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하고, 폴리에터이미드는 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민으로 말단 캡핑되며, 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 이의 백본에 에터 연결부 및 아릴 설폰 연결부 모두를 포함하고, 여기서 상용성 중합체 블렌드는 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론인 분산상을 포함하고, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름 제조에 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상 포함한다.

Description

커패시터 필름용 폴리에터이미드 상용성 중합체 블렌드
본 발명은 폴리에터이미드 상용성 중합체 블렌드 및 이의 제조 및 사용 방법, 보다 구체적으로 압출 커패시터 필름용 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰 상용성 중합체 블렌드에 관한 것이다.
체적 에너지 밀도가 높고, 작동 온도가 높으며, 수명이 긴 정전기 필름 커패시터는 펄스-전력, 자동차, 및 산업용 전자 장치에 중요한 부품이다. 일반적으로, 커패시터는 얇은 층의 절연 (유전체) 필름에 의해 분리된 2 개의 전도성 판을 가지는 에너지-저장 장치이다. 이러한 판에 걸쳐 전압이 인가되면, 유전체 내의 전기장은 전하를 이동시켜, 에너지를 저장한다. 커패시터에 의해 저장되는 에너지의 양은 절연 물질의 유전 상수, 인가된 전압, 및 필름의 규모 (전체 면적 및 두께)에 의존한다. 따라서, 커패시터가 축적할 수 있는 에너지의 전체 양을 최대화하기 위해, 필름의 유전 상수 및 파괴 전압이 최대화되고, 필름의 두께는 최소화되어야 한다. 커패시터 내 유전체 재료의 물리적 특성이 커패시터의 성능에 있어 주요 결정 요인이므로, 커패시터의 유전체 재료의 하나 이상의 물리적 성질의 개선은 커패시터 부품에서 이에 상응하는 성능을 개선시키며, 보통 커패시터가 내장된 전자 기기 시스템 또는 제품의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있다.
이축-배향 폴리(프로필렌) (BOPP)으로부터 제조된 정전기 필름 커패시터는 낮은 소산 계수(dissipation factor), 높은 절연 저항 및 낮은 유전 흡수를 필요로 하는 분야, 예컨대 전자 제품, 전자 기기, 오븐 및 노(furnace), 냉장고, 자동차, 및 가전 제품에서 사용되어 왔다. BOPP의 약 2.2의 낮은 유전 상수 (Dk) 및 약 100 ℃의 최대 사용 온도는, 높은 작동 온도 및/또는 높은 에너지 밀도를 필요로 하는 분야에서 BOPP 커패시터의 사용을 제한한다. 다른 열가소성 재료, 예컨대 Dk > 3.0의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN) 및 폴리카보네이트 (PC)가 합리적인 대안이 될 수 있으나, 이러한 필름으로부터 제조된 커패시터는 약 125 ℃ 만큼 높은 작동 온도에서만 사용될 수 있어 원하는 고온 공정 능력을 만족시키지 못한다. 폴리페닐렌 설파이드 (PPS) 및 폴리에터 에터 케톤 (PEEK)와 같이 고온 공정 능력을 충족시키는, 여러 재료는 150 ℃ 초과 온도에서 전기적 성질의 불안정성에 의해 제한되어 커패시터에서의 사용 적합성이 떨어진다. 따라서, 커패시터에 사용하기 위한 유전체 재료를 개발 및/또는 개선해야 할 필요성이 지속적으로 존재한다.
폴리에터이미드 및 폴리페닐렌 에터 설폰을 포함하는 상용성 중합체 블렌드를 포함하는 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름이 본 명세서에 개시되며, 여기서 폴리에터이미드는 방향족 이무수물과 m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 또는 이의 조합을 포함하는 다이아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하고, 폴리에터이미드는 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민으로 말단 캡핑되며, 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 이의 백본에 에터 연결부 및 아릴 설폰 연결부 모두를 포함하고, 여기서 상용성 중합체 블렌드는 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론인 분산상을 포함하고, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름 제조에 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상 포함한다.
폴리에터이미드, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 포함하는 상용성 중합체 블렌드를 포함하는 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름이 또한 본 명세서에 개시되며, 여기서 폴리에터이미드는 방향족 이무수물과 m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 또는 이의 조합을 포함하는 다이아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하고, 폴리에터이미드는 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민으로 말단 캡핑되며, 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 이의 백본에 에터 연결부 및 아릴 설폰 연결부 모두를 포함하고, 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하고, 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위는 서로 상이하며, 여기서 상용성 중합체 블렌드는 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론인 분산상을 포함하고, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 무용매이며, 커패시터 필름 제조에 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상 포함하고, 여기서 커패시터 필름은 필름 두께가 약 0.1 마이크론 내지 약 20 마이크론이다.
폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 포함하는 상용성 중합체 블렌드를 포함하는 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름이 또한 본 명세서에 개시되며, 여기서 폴리에터이미드 설폰은 방향족 이무수물과 다이아미노 다이페닐 설폰을 포함하는 다이아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하고, 여기서 폴리에터이미드 설폰은 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민으로 말단 캡핑되며, 폴리페닐렌 에터 설폰은 이의 백본에 에터 연결부 및 아릴 설폰 연결부 모두를 포함하고, 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하고, 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위는 서로 상이하며, 여기서 상용성 중합체 블렌드는 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론인 분산상을 포함하고, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 무용매이며, 커패시터 필름 제조에 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상 포함한다.
폴리에터이미드 (PEI) 및 폴리페닐렌 에터 설폰(PPES)를 포함하는 커패시터 필름용 중합체 조성물 및 이의 제조 및 사용 방법이 본 명세서에 개시되며, 상기 중합체 조성물은 본 명세서에서 보다 상세히 논의되는 상용성 중합체 블렌드이다. 하나의 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 폴리페닐설폰 (PPSU)을 포함한다. 하나의 구체예에서, 폴리에터이미드는 폴리에터이미드 설폰을 추가적으로 포함하고, 폴리에터이미드 및 폴리에터이미드 설폰은 혼화성 중합체 블렌드를 형성한다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 폴리카보네이트 (PC)를 추가적으로 포함할 수 있다. 하나의 구체예에서, 폴리카보네이트는 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 포함한다. 일부 구체예에서, 폴리에터이미드 및 폴리카보네이트는 혼화성 중합체 블렌드를 형성할 수 있다. 다른 구체예에서, 폴리에터이미드, 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리카보네이트는 혼화성 중합체 블렌드를 형성할 수 있다.
일부 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 폴리에터이미드 설폰 (PEIS) 및 폴리페닐렌 에터 설폰 (PPES)을 포함하며, 상기 중합체 조성물은 상용성 중합체 블렌드이다. 이러한 구체예에서, 폴리에터이미드 설폰 및 폴리페닐렌 에터 설폰은 상용성 중합체 블렌드를 형성한다. 이러한 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 폴리카보네이트 (PC)를 추가적으로 포함할 수 있다. 하나의 구체예에서, 폴리카보네이트는 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 포함한다. 하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 설폰 및 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 혼화성 중합체 블렌드를 형성할 수 있다.
폴리에터이미드 및 폴리페닐렌 에터 설폰을 포함하는 상용성 중합체 블렌드를 포함하는 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름이 본 명세서에 개시되며, 여기서 폴리에터이미드는 방향족 이무수물과 m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 또는 이의 조합을 포함하는 다이아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하고, 폴리에터이미드는 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민으로 말단 캡핑되며, 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 이의 백본에 에터 연결부 및 아릴 설폰 연결부 모두를 포함하고, 여기서 상용성 중합체 블렌드는 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론인 분산상을 포함하고, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름 제조에 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상 포함한다. 하나의 구체예에서, 상용성 중합체 블렌드는 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하는 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 추가적으로 포함하고, 이러한 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위는 서로 상이하다. 하나의 구체예에서, 폴리에터이미드는 폴리에터이미드 설폰을 추가적으로 포함할 수 있다.
하나의 구체예에서, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름, 예를 들어 상기 단락에 기재된 필름의 제조 방법은 다음의 단계를 포함한다: (a) 폴리에터이미드, 폴리페닐렌 에터 설폰 및 선택적으로 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 조합하여 상용성 중합체 블렌드를 형성하는 단계; (b) 상기 상용성 중합체 블렌드를 용융 및 혼합하여 용융 중합체를 형성하는 단계; (c) 상기 용융 중합체를 여과하여 약 1 마이크론 초과의 입자를 제거하고 여과된 용융 중합체를 형성하는 단계; (d) 약 250 ℃ 내지 약 500 ℃의 온도에서 플랫 다이를 통해 여과된 용융 중합체를 압출시켜 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름의 제조를 위해 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하기 전 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상을 포함함; 및 (e) 고수율 압출 커패시터 필름을 단축 연신하여, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계. 이러한 구체예에서, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름은 추가적으로 금속화되고 권취되어, 권취된 금속화 커패시터 필름(metallized capacitor film)을 형성할 수 있다. 또 다른 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 금속화 커패시터 필름)은 적층되어, 적층된 필름 커패시터를 형성할 수 있다.
폴리에터이미드 설폰 및 폴리페닐렌 에터 설폰을 포함하는 상용성 중합체 블렌드를 포함하는 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름이 본 명세서에 개시되며; 여기서 폴리에터이미드 설폰은 방향족 이무수물과 다이아미노 다이페닐 설폰을 포함하는 다이아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하고; 폴리에터이미드 설폰은 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민으로 말단 캡핑되며; 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 이의 백본에 에터 연결부 및 아릴 설폰 연결부 모두를 포함하고; 여기서 상용성 중합체 블렌드는 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론인 분산상을 포함하고; 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름 제조에 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상 포함한다. 하나의 구체예에서, 상용성 중합체 블렌드는 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하는 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 추가적으로 포함하고, 이러한 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위는 서로 상이하다.
하나의 구체예에서, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름, 예를 들어 상기 단락에 기재된 필름의 제조 방법은 다음의 단계를 포함한다: (a) 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰 및 선택적으로 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 조합하여 상용성 중합체 블렌드를 형성하는 단계; (b) 상기 상용성 중합체 블렌드를 용융 및 혼합하여 용융 중합체를 형성하는 단계; (c) 상기 용융 중합체를 여과하여 약 1 마이크론 초과의 입자를 제거하고 여과된 용융 중합체를 형성하는 단계; (d) 약 250 ℃ 내지 약 500 ℃의 온도에서 플랫 다이를 통해 여과된 용융 중합체를 압출시켜 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름의 제조를 위해 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하기 전 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상을 포함함; 및 (e) 고수율 압출 커패시터 필름을 단축 연신하여, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계. 이러한 구체예에서, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름은 추가적으로 금속화되고 권취되어, 권취된 금속화 커패시터 필름(metallized capacitor film)을 형성할 수 있다. 또 다른 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 금속화 커패시터 필름)은 적층되어, 적층된 필름 커패시터를 형성할 수 있다.
조작하는 실시예 또는 달리 지시되는 경우를 제외하고, 성분의 양, 반응 조건, 등을 지칭하기 위해 본 명세서 및 특허 청구 범위에서 사용되는 모든 수치 또는 표현은 모든 경우에 용어 “약”에 의해 변형된 것으로 이해되어야 한다. 다양한 수치 범위가 본 명세서에 개시된다. 이러한 범위가 연속적이기 때문에, 최소값과 최대값 사이의 모든 값을 포함한다. 동일한 특성 또는 성분를 지칭하는 모든 범위의 말단은 독립적으로 조합할 수 있고, 지칭된 말단을 포함한다. 달리 명백하게 지시되지 않는 한, 본 출원에 명시된 다양한 숫자 범위는 근사치이다. 동일한 성분 또는 성질에 관한 모든 범위의 말단은 말단을 포함하며 독립적으로 조합할 수 있다. 용어 “0 초과 내지 일정양”은 0보다 더 크고, 더 큰 지정된 양까지 포함하는 정도의 양으로 존재함을 의미한다.
용어 “하나의”(“a”, “an” 및 “the”)는 수량의 제한을 나타내는 것이 아니라, 적어도 하나의 참조된 항목의 존재를 나타낸다. 본 명세서에서 사용 시, 단수 형태 “하나의” 및 “그”(“a”, “an”, 및 “the”)는, 복수 형태를 포함한다.
본 명세서에서 사용 시, “이의 조합”은 하나 이상의 인용된 원소와 함께, 선택적으로 인용되지 않은 유사한 원소를 포함하고, 예컨대, 하나 이상의 명명된 성분와 함께, 선택적으로, 하나 이상의 구체적으로 명명되지 않은, 본질적으로 동일한 기능을 가지는 다른 성분의 조합을 포함한다. 본 명세서에서 사용 시, 용어 “조합”은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물, 등을 포함한다.
명세서 전반에 걸친 “하나의 구체예”, “또 다른 구체예”, “기타 구체예”, “일부 구체예”, 등의 언급은, 구체예에 관하여 기재된 특정 요소 (예컨대, 특징, 구조, 성질, 및/또는 특성)가 적어도 본 명세서에 기재된 구체예에 포함되며, 기타 구체예에 존재 하거나 존재하지 않을 수 있음을 의미한다. 또한, 기재된 요소(들)은 다양한 구체예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있음을 이해해야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용된 기술적 및 과학적 용어는 당업자에게 통상적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 가진다. 본 명세서에서 사용 시 용어 “중합체”는 올리고머, 동종 중합체, 및 공중합체를 포함한다.
본 명세서 내의 모든 분자량은 달리 지시되지 않는 한 중량 평균 분자량을 지칭한다. 이러한 언급된 모든 분자량은 달톤 (Da)으로 표시된다.
본 명세서에서 화합물은 표준 명칭을 사용하여 기재된다. 예를 들어, 임의의 지시된 그룹에 의해 치환되지 않은 임의의 위치는 지시된 바와 같이 결합, 또는 수소 원자로 채워진 원자가를 가지는 것으로 이해된다. 두 개의 문자 또는 기호 사이의 대시 (“-”)는 치환기의 부착점을 나타내도록 사용된다. 예를 들어, -CHO는 카보닐 그룹의 탄소를 통해 부착된다.
용어 “알킬”은 특정 탄소 원자 수를 가지는 C1-30 분지형 및 직선형 사슬, 택일적으로 C1-18 분지형 및 직선형 사슬의, 불포화 지방족 탄화수소 그룹 모두를 포함한다. 알킬의 예로는 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-뷰틸, s-뷰틸, t-뷰틸, n-펜틸, s-펜틸, n- 및 s-헥실, n- 및 s-헵틸, n- 및 s-옥틸, 데실, 스테아릴, 등울 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
용어 “알켄일”은 적어도 하나의 탄소-탄소 이중결합을 가지는, 직선형 또는 분지형 사슬의, 1가 탄화수소 그룹 (예컨대, 에텐일 (-HC=CH2))을 의미한다.
용어 “알콕시”는 산소를 통해 연결된 직선형 또는 분지형 알킬 그룹 (예컨대, C1-18)을 의미하며 (즉, 알킬-O-), 예를 들어 메톡시, 에톡시, sec-뷰틸옥시, 및 노닐옥시 그룹을 의미한다.
용어 “알킬렌”은 직선형 또는 분지형 사슬, 포화, 2가 지방족 탄화수소 그룹 (예컨대, 메틸렌 (-CH2-), 또는 프로필렌 (-(CH2)3-))을 의미한다.
용어 “사이클로알킬렌”은 2가 사이클릭 알킬렌 그룹, -CnH2n -x을 나타내며, 여기서 x는 고리화(들)에 의해 대체되는 수소 수를 나타낸다. “사이클로알켄일”은 고리 내에 하나 이상의 고리 및 하나 이상의 탄소-탄소 이중결합을 가지는 1가 그룹을 의미하며, 여기서 모든 고리 구성원은 탄소이다 (예컨대, 사이클로펜틸 및 사이클로헥실).
용어 “아릴”은 특정 탄소 원자 수를 포함하는 방향족 탄화수소 그룹 (예컨대, 방향족 모이어티)를 의미하며 (예컨대, 6 개의 탄소 원자의 불포화 고리), 선택적으로 하나 이상의 알킬 그룹으로 치환될 수 있고, 예를 들어 페닐, 톨릴, 자일릴, 트로폰, 인단일, 인덴일, 나프틸, 등을 포함한다.
용어 “아릴옥시”는 6 개의 탄소 원자의 불포화 고리로 치환된 산소 라디칼을 의미하며, 그 자체는 선택적으로 하나 이상의 알킬 그룹으로 치환될 수 있고, 예를 들어, 페녹시를 포함한다.
접두사 “할로”는 플루오로, 클로로, 브로모, 아이오도, 및 아스타티노 치환기 중 하나 이상을 포함하는 그룹 또는 화합물을 의미한다. 상이한 할로 그룹 (예컨대, 브로모 및 플루오로)의 조합이 존재할 수 있다. 하나의 구체예에서, 클로로 그룹만이 존재한다.
접두사 “헤테로”는 화합물 또는 그룹이 헤테로원자 (예컨대, 1, 2, 또는 3개의 헤테로원자(들))인 적어도 하나의 고리 구성원을 포함하는 것을 의미하며, 헤테로원자(들)은 각각 독립적으로 N, O, S, 또는 P일 수 있다.
모든 ASTM 테스트는 달리 지시되지 않는 한, ASTM 표준의 2003년도 Annual Book을 기초로 한다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 폴리에터이미드를 포함한다. 또 다른 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 폴리에터이미드 설폰을 포함한다. 또 다른 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 폴리에터이미드 및 폴리에터이미드 설폰을 포함한다.
본 명세서의 개시를 목적으로, 오직 폴리에터이미드, 또는 오직 폴리에터이미드 설폰, 또는 폴리에터이미드 및 폴리에터이미드 설폰 모두를 포함하는 중합체 성분은 총괄하여 “폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰”으로서 지칭될 것이다. 임의의 기재된 중합체 (예컨대, 단일 중합체 성분, 중합체 블렌드, 중합체 혼합물, 등) 성질, 특성, 특징, 등과 관련하여 본 명세서에서 사용시, 용어 “폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰”은 임의의 성질 값, 특성, 특징, 등이 오직 폴리에터이미드, 또는 오직 폴리에터이미드 설폰, 또는 조합으로 사용되는 경우 폴리에터이미드 및 폴리에터이미드 설폰 모두에 적용될 수 있음을 의미한다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 (PEI) 및 폴리에터이미드 설폰 (PEIS)은 화학식 I에 의해 나타낼 수 있고:
Figure pct00001
화학식 I
여기서 a는 1 초과, 예를 들어 약 1 내지 약 1,000 이상, 택일적으로 약 10 내지 약 1,000 이상, 또는 택일적으로 약 10 내지 약 500일 수 있다.
하나의 구체예에서, 화학식 I의 그룹 V는 에터 그룹 (본 명세서에서 사용 시 “폴리에터이미드”) 또는 에터 그룹 및 아릴렌 설폰 그룹 (본 명세서에서 사용 시 “폴리에터이미드 설폰”)의 조합을 포함하는 4가 연결체(linker)일 수 있다. 이러한 연결체는 다음을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다: (a) 선택적으로 에터 그룹, 아릴렌 설폰 그룹, 또는 에터 그룹 및 아릴렌 설폰 그룹의 조합으로 치환된, 5 내지 50개의 탄소 원자를 가지는, 치환된 또는 비치환된, 포화, 불포화 또는 방향족 모노사이클릭 및 폴리사이클릭 그룹; (b) 1 내지 30개의 탄소 원자를 가지며, 선택적으로 에터 그룹 또는 에터 그룹, 아릴렌 설폰 그룹, 및 아릴렌 설폰 그룹의 조합으로 치환된, 치환된 또는 비치환된, 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 알킬 그룹; 또는 (c) 이의 조합. 연결체 그룹 V에 대한 적절한 추가적인 치환은 에터, 아마이드, 에스터, 등, 또는 이의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
하나의 구체예에서, 화학식 I의 그룹 R은 다음과 같은 치환된 또는 비치환된 2가 유기 그룹을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다: (a) 6 내지 20개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소 그룹 및 이의 할로겐화 유도체; (b) 2 내지 20개의 탄소 원자를 가지는 직선형 또는 분지형 사슬 알킬렌 그룹; (c) 3 내지 20개의 탄소 원자를 가지는 사이클로알킬렌 그룹 , 또는 (d) 화학식 II로 나타낸 2가 그룹:
Figure pct00002
화학식 II
여기서 Q1은 2가 모이어티 예컨대 -O-, -S-, -C(O)-, -SO2-, -SO-, -Cy -2y- (y는 1 내지 5의 정수), 및 퍼플루오로알킬렌 그룹을 비롯한 이의 할로겐화 유도체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
화학식 I의 하나의 구체예에서, 연결체 V는 화학식 III으로 나타낸 4가 방향족 그룹을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다:
Figure pct00003
화학식 III
여기서 W는 -O-, -SO2-를 비롯한 2가 모이어티, 또는 화학식 -O-Z-O-으로 나타낸 그룹일 수 있고, 여기서 -O- 또는 -O-Z-O- 그룹의 2가 결합은 3,3'; 3,4'; 4,3'; 또는 4,4' 위치에 존재할 수 있다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, -O-Z-O- 그룹이 2가 그룹이면, Z는 또한 2가 그룹이고, Z 2가 각각은 -O-Z-O- 그룹의 산소 원자에 연결된다. 이러한 구체예에서, Z는 화학식 그룹 IV으로 나타낸 2가 그룹을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다:
Figure pct00004
Figure pct00005
화학식 그룹 IV
여기서 Q는 2가 모이어티 예컨대 -O-, -S-, -C(O)-, -SO2-, -SO-, -Cy -2y- (y는 1 내지 5의 정수), 및 퍼플루오로알킬렌 그룹을 비롯한 이의 할로겐화 유도체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
하나의 구체예에서, Z는 화학식 IVa로 나타낸 2가 그룹일 수 있고:
Figure pct00006
화학식 IVa
여기서 Qa는 단일 결합, -O-, -S-, -C(O)-, -SO2-, -SO-, 또는 -Cy -2y-, 이의 할로겐화 유도체일 수 있고, y는 정수 1 내지 5일 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드는 1개 초과의 구조 단위, 택일적으로 약 10 내지 약 1,000개의 구조 단위, 또는 택일적으로 약 10 내지 약 500개의 구조 단위를 포함하며, 여기서 구조 단위는 화학식 V으로 나타낼 수 있고:
Figure pct00007
화학식 V
여기서 T는 -O- 또는 화학식 -O-Z-O-으로 나타나는 그룹일 수 있고, -O- 또는 -O-Z-O- 그룹의 2가 결합은 3,3'; 3,4'; 4,3'; 또는 4,4' 위치에 있을 수 있고; 여기서 Z는 상기 화학식 그룹 IV 및 화학식 IVa로 나타내는 2가 그룹으로서 기재되어 있고; 여기서 R은 상기 화학식 II으로 나타나는 2가 그룹으로서 기재되어 있다. 이러한 Z 및 R 설명의 임의의 양태 및/또는 구체예는 화학식 V의 Z 및 R 그룹을 설명하기 위해 제한 없이 이용될 수 있다. 하나의 구체예에서, Z는 화학식 IVa로 나타낼 수 있다.
T는 화학식 -O-Z-O-으로 나타낸 화학식 V의 구체예에서, Z는 6 내지 27개의 탄소 원자를 가지는 2가 방향족 탄화수소 그룹, 이의 할로겐화 유도체, 2 내지 10개의 탄소 원자를 가지는 직선형 또는 분지형 사슬 알킬렌 그룹, 이의 할로겐화 유도체, 3 내지 20개의 탄소 원자를 가지는 사이클로알킬렌 그룹, 이의 할로겐화 유도체, 또는 화학식 -(C6H10)z-으로 나타낸 그룹이고, z는 1 내지 4의 정수일 수 있으며; 여기서 R은 m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 또는 이의 조합을 포함하는 다이아민의 잔기일 수 있다.
또 다른 구체예에서, 폴리에터이미드 설폰은 에터 그룹 및 설폰 그룹을 포함하는 폴리이미드일 수 있고, 여기서 화학식 I의 연결체 V 및 그룹 R의 적어도 50 mol%는 2가 아릴렌 설폰 그룹을 포함한다. 예를 들어, 그룹 R을 제외한 모든 연결체 V는 아릴렌 설폰 그룹을 포함할 수 있거나; 연결체 V를 제외한 모든 그룹 R은 아릴렌 설폰 그룹을 포함할 수 있거나; 또는 아릴 설폰 그룹을 포함하는 V 및 R 그룹의 전체 몰 분획이 50 mol% 이상인 경우, 아릴렌 설폰은 연결체 V 및 R 그룹의 일부 분획에 존재할 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 설폰은 1개 초과의 구조 단위, 택일적으로 약 10 내지 약 1,000개의 구조 단위, 또는 택일적으로 약 10 내지 약 500개의 구조 단위를 포함하며, 여기서 구조 단위는 화학식 VI으로 나타낼 수 있고:
Figure pct00008
화학식 VI
여기서 Y는 -O-, -SO2- 또는 화학식 -O-Z-O-으로 나타나는 그룹일 수 있고, -O-, -SO2- 또는 -O-Z-O- 그룹의 2가 결합은 3,3'; 3,4'; 4,3'; 또는 4,4' 위치에 있을 수 있고; 여기서 Z는 상기 화학식 그룹 IV 및 화학식 IVa로 나타내는 2가 그룹으로서 기재되어 있고; 여기서 R은 상기 화학식 II으로 나타나는 2가 그룹으로서 기재되어 있다. 이러한 Z 및 R 설명의 임의의 양태 및/또는 구체예는 화학식 VI의 Z 및 R 그룹을 설명하기 위해 제한 없이 이용될 수 있다. 하나의 구체예에서, Z는 화학식 IVa로 나타낼 수 있다.
일부 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 에터 또는 에터 및 설폰 그룹을 포함하지 않는 연결체 V, 예를 들어 화학식 그룹 VII으로 나타낸 연결체를 추가적으로 포함할 수 있고:
Figure pct00009
화학식 그룹 VII
하나의 구체예에서, 화학식 그룹 VII으로 나타낸 연결체를 포함하는 이미드 단위는 일반적으로 전체 단위수의 약 0 mol% 내지 약 10 mol%, 또는 택일적으로 전체 단위수의 0 mol% 내지 5 mol% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰에 추가적인 연결체 V는 존재하지 않는다.
또 다른 구체예에서, 폴리에터이미드는 화학식 V으로 나타낸 약 10 내지 약 500개의 구조 단위를 포함하고, 폴리에터이미드 설폰은 화학식 VI으로 나타낸 약 10 내지 약 500개의 구조 단위를 포함한다.
폴리에터이미드 및 폴리에터이미드 설폰의 제조 방법은 당업자에게 공지되어 있고, 미국 특허 제8,546,516호 및 미국 특허 공보 제20140355173 A1호에 일반적으로 기재되어 있으며; 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 참조 문헌으로 포함된다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및 폴리에터이미드 설폰은 다음의 화학식 VIII 또는 화학식 IX으로 나타낸 방향족 비스무수물(bisanhydride)과:
Figure pct00010
화학식 VIII
Figure pct00011
화학식 IX
화학식 X으로 나타낸 유기 다이아민의 반응에 의해 제조될 수 있고:
Figure pct00012
화학식 X
여기서 R, T, 및 Y는 상기 화학식 II, 화학식 V, 및 화학식 VI에 관한 부분에 기재되어 있다. 이러한 R, T, 및 Y 설명의 임의의 양태 및/또는 구체예는 화학식 VIII, 화학식 IX 및 화학식 X의 R, T, 및 Y 그룹을 설명하기 위해 제한없이 이용될 수 있다.
본 발명에 사용하기 적절한 화학식 VIII으로 나타낸 방향족 비스무수물의 비제한적인 예로는 2,2-비스[4-(3,4-다이카복시페녹시)페닐]프로페인 다이안하이드라이드; 4,4'-비스(3,4-다이카복시페녹시)다이페닐 에터 다이안하이드라이드; 4,4'-비스(3,4-다이카복시페녹시)다이페닐 설파이드 다이안하이드라이드; 4,4'-비스(3,4-다이카복시페녹시)벤조페논 다이안하이드라이드; 2,2-비스[4-(2,3-다이카복시페녹시)페닐]프로페인 다이안하이드라이드; 4,4'-비스(2,3-다이카복시페녹시)다이페닐 에터 다이안하이드라이드; 4,4'-비스(2,3-다이카복시페녹시)다이페닐 설파이드 다이안하이드라이드; 4,4'-비스(2,3-다이카복시페녹시)벤조페논 다이안하이드라이드; 4-(2,3-다이카복시페녹시)-4'-(3,4-다이카복시페녹시)다이페닐-2,2-프로페인 다이안하이드라이드; 4-(2,3-다이카복시페녹시)-4'-(3,4-다이카복시페녹시)다이페닐 에터 다이안하이드라이드; 4-(2,3-다이카복시페녹시)-4'-(3,4-다이카복시페녹시)다이페닐 설파이드 다이안하이드라이드; 4-(2,3-다이카복시페녹시)-4'-(3,4-다이카복시페녹시)벤조페논 다이안하이드라이드; 등; 또는 이의 조합을 포함한다.
본 발명에 사용하기 적절한 화학식 IX으로 나타낸 설폰 그룹을 포함하는 방향족 비스무수물의 비제한적인 예로는 4,4'-비스(3,4-다이카복시페녹시)다이페닐 설폰 다이안하이드라이드; 4,4'-비스(2,3-다이카복시페녹시)다이페닐 설폰 다이안하이드라이드; 4-(2,3-다이카복시페녹시)-4'-(3,4-다이카복시페녹시)다이페닐 설폰 다이안하이드라이드; 등; 또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 설폰은 화학식 VIII 및 화학식 IX으로 나타낸 비스무수물의 조합을 사용하여 제조될 수 있다.
본 발명에 사용하기 적절한 화학식 X로 나타낸 아민 화합물의 비제한적인 예로는 에틸렌다이아민, 프로필렌다이아민, 트리메틸렌다이아민, 다이에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 헥사메틸렌다이아민, 헵타메틸렌다이아민, 옥타메틸렌다이아민, 노나메틸렌다이아민, 데카메틸렌다이아민, 1,12-도데케인다이아민, 1,18-옥타데케인다이아민, 3-메틸헵타메틸렌다이아민, 4,4-다이메틸헵타메틸렌다이아민, 4-메틸노나메틸렌다이아민, 5-메틸노나메틸렌다이아민, 2,5-다이메틸헥사메틸렌다이아민, 2,5-다이메틸헵타메틸렌다이아민, 2,2-다이메틸프로필렌다이아민, N-메틸-비스(3-아미노프로필)아민, 3-메톡시헥사메틸렌다이아민, 1,2-비스(3-아미노프로폭시)에테인, 비스(3-아미노프로필)설파이드, 1,4-사이클로헥세인다이아민, 비스-(4-아미노사이클로헥실)메테인, m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 2,4-다이아미노톨루엔, 2,6-다이아미노톨루엔, m-자일렌다이아민, p-자일렌다이아민, 2-메틸-4,6-다이에틸-1,3-페닐렌-다이아민, 5-메틸-4,6-다이에틸-1,3-페닐렌-다이아민, 벤지딘, 3,3'-다이메틸벤지딘, 3,3'-다이메톡시벤지딘, 1,5-다이아미노나프탈렌, 비스(4-아미노페닐)메테인, 비스(2-클로로-4-아미노-3,5-다이에틸페닐)메테인, 비스(4-아미노페닐)프로페인, 2,4-비스(b-아미노-t-뷰틸)톨루엔, 비스(p-b-아미노-t-뷰틸페닐)에터, 비스(p-b-메틸-o-아미노페닐)벤젠, 비스(p-b-메틸-o-아미노펜틸)벤젠, 1,3-다이아미노-4-아이소프로필벤젠, 비스(4-아미노페닐)에터, 1,3-비스(3-아미노프로필)테트라메틸다이실록세인, 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
본 발명에 사용하기 적절한 화학식 X으로 나타낸 설폰 그룹을 포함하는 아민 화합물의 비제한적인 예로는 다이아미노 다이페닐 설폰 (DDS), 4,4'-다이아미노다이페닐설폰 (4,4'-DDS), 3,3'-다이아미노다이페닐설폰 (3,3'-DDS), 비스(아미노페녹시 페닐)설폰 (BAPS), 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드는 화학식 V으로 나타낸 구조 단위를 포함하며, 여기서 각각의 R은 독립적으로 p-페닐렌, m-페닐렌, 또는 이의 조합일 수 있고; 여기서 T는 화학식 -O-Z-O-으로 나타낸 그룹일 수 있고, -O-Z-O- 그룹의 2가 결합은 3,3' 위치에 있을 수 있고, Z는 화학식 XI으로 나타낸 2가 그룹일 수 있다:
Figure pct00013
화학식 XI
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드는 화학식 Va로 나타낸 구조 단위:
Figure pct00014
화학식 Va,
화학식 Vb으로 나타낸 구조 단위:
Figure pct00015
화학식 Vb,
또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, 화학식 V 으로 나타낸 구조 단위는, R이 p-페닐렌이고, T가 화학식 -O-Z-O-으로 나타나고, -O-Z-O- 그룹의 2가 결합이 3,3' 위치에 있고, Z가 화학식 XI으로 나타낸 2가 그룹인 경우, 화학식 Va로 나타낸 구조 단위를 포함한다.
하나의 구체예에서, 화학식 V로 나타낸 구조 단위는, R이 m-페닐렌이고, T가 화학식 -O-Z-O-으로 나타나고, -O-Z-O- 그룹의 2가 결합이 3,3' 위치에 있고, Z가 화학식 XI으로 나타낸 2가 그룹인 경우, 화학식 Vb으로 나타낸 구조 단위를 포함한다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드는 1개 초과의 구조 단위, 택일적으로 약 10 내지 약 1,000개의 구조 단위, 또는 택일적으로 약 10 내지 약 500개의 구조 단위를 포함하며, 여기서 구조 단위는 화학식 Va, 화학식 Vb, 또는 이의 조합으로 나타낼 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 설폰은 화학식 VI으로 나타낸 구조 단위를 포함하며, 여기서 R 그룹의 적어도 50 mol%는 각각 독립적으로 화학식 그룹 IV 및 화학식 IVa로 나타낼 수 있고, Q 및 Qa는 -SO2-일 수 있고, 나머지 R 그룹은 각각 독립적으로 p-페닐렌, m-페닐렌, 또는 이의 조합일 수 있고; Y는 그룹 화학식 -O-Z-O-으로 나타낸 그룹일 수 있고, -O-Z-O- 그룹의 2가 결합은 3,3' 위치에 있을 수 있고, Z는 화학식 XI으로 나타낸 2가 그룹일 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 설폰은 다이아미노 다이페닐 설폰을 ?l마하는 아민의 중합으로부터 유도된 반복 구조 단위를 포함할 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 설폰은 화학식 VIa로 나타낸 반복 구조 단위를 포함할 수 있고:
Figure pct00016
화학식 VIa
여기서 구조 단위는 n'번 반복될 수 있고, n'은 1 초과, 택일적으로 약 10 내지 약 1,000, 또는 택일적으로 약 10 내지 약 500일 수 있다.
하나의 구체예에서, 화학식 VI으로 나타낸 구조 단위는, Y가 화학식 -O-Z-O-으로 나타나고, -O-Z-O- 그룹의 2가 결합이 3,3' 위치에 있고, Z가 화학식 XI으로 나타낸 2가 그룹이고, R이 화학식 IVa로 나타낸 2가 그룹이고, Qa는 -SO2-이고, 2가 그룹 R의 2가 각각 -SO2-에 대하여 파라 위치 (4,4' 위치)에 있을 경우, 화학식 VIa로 나타낸 구조 단위를 포함한다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민, 예를 들어 치환된 및 비치환된 아닐린, 치환된 및 비치환된 나프틸 1차 아민, 및 치환된 및 비치환된 헤테로아릴 아민으로 말단 캡핑될 수 있고, 여기서 이러한 치환기는 방향족 고리에 결합된 C6-12 아릴 그룹, 할로겐화 C6-12 아릴 그룹, C1-12 알킬 그룹, 할로겐화 C1-12 알킬 그룹, 설폰 그룹, C1-12 에스터 그룹, C1-12 아마이드 그룹, 할로겐, C1-12 알킬 에터 그룹, C6-12 아릴 에터 그룹, 및 C6-12 아릴 케토 그룹으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 부착된 작용기는 분자량을 제어하는 방향족 1차 모노아민의 기능을 저해하지 않아야 한다. 방향족 모노아민의 적절한 예시는 미국 특허 제 6,919,422호에 더욱 상세히 기재되며, 상기 문헌은 본 명세서에 그 전체가 참조 문헌으로 포함된다. 본 발명에 사용하기 적절한 방향족 모노아민의 비제한적인 예로는 아닐린, 클로로 아닐린, 퍼플루오로메틸아닐린, 나프틸아민, 등, 또는 이의 조합을 포함한다. 하나의 구체예에서, 방향족 모노아민은 아닐린을 포함한다.
당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰을 제조하는 동안 첨가되는 방향족 모노아민의 양은 원하는 분자량 및 다양한 다른 고려 사항에 따라 달라질 수 있다. 하나의 구체예에서, 이미드화 반응 중에 존재하는 방향족 모노아민의 양은 방향족 다이아민 (예컨대, 페닐렌 다이아민)의 전체 몰수를 기준으로, 약 0 mol% 내지 약 10 mol%, 택일적으로 약 1 mol% 내지 약 10 mol%, 택일적으로 약 2 mol% 내지 약 10 mol%, 택일적으로 약 5 mol% 내지 약 9 mol%, 또는 택일적으로 약 6 mol% 내지 약 7 mol%일 수 있다. 또한, 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 단일 작용기 반응물은 임의의 시점에, 예를 들어 이미드화 시작 전 또는 시작 후, 뿐만 아니라 이미드화 촉매의 존재 또는 부재하에, (예컨대, 방향족 다이아민에, 방향족 이무수물에, 용매에, 또는 이의 조합에) 첨가될 수 있다. 또한, 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 특정 양은 통상의 실험에 의해 결정될 수 있다.
하나의 구체예에서, 각 반응물의 상대적인 양, 촉매의 유형 및 양, 방향족 1차 모노아민의 유형 및 양, 및 반응 조건은 1.0 아민 그룹당 약 1.0 내지 약 1.4 몰당량의 무수물 그룹, 택일적으로 1.0 아민 그룹당 약 1.0 내지 약 1.3 몰당량의 무수물 그룹, 택일적으로 1.0 아민 그룹당 약 1.0 내지 약 1.2 몰당량의 무수물 그룹, 택일적으로 1.0 아민 그룹당 약 1.0 내지 약 1.1 몰당량의 무수물 그룹, 또는 택일적으로 1.0 아민 그룹당 약 1.0 내지 약 1.002 몰당량의 무수물 그룹을 가지는 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰을 제공하도록 선택될 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 추가적으로 가교될 수 있다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰의 가교 방법은 임의의 공지된 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰 가교 방법, 예를 들어 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰 (예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰을 포함하는 압출된 필름)을 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰을 가교하기에 효과적인 파장 및 시간 동안 조사하는 방법을 포함할 수 있다. 하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰 가교는 280 nm 초과, 400 nm 이하의 파장에서 자외선 조사에 의해 달성될 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드는 분지형 폴리에터이미드, 미분지형 폴리에터이미드, 또는 이의 조합일 수 있다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 폴리에터이미드의 분지 정도는 폴리에터이미드의 강도 성질에 영향을 미치며, 예컨대, 분지형 폴리에터이미드의 함량이 높을수록 강도가 높다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 설폰은 분지형 폴리에터이미드 설폰, 미분지형 폴리에터이미드 설폰, 또는 이의 조합일 수 있다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 폴리에터이미드 설폰의 분지 정도는 폴리에터이미드 설폰의 강도 성질에 영향을 미치며, 예컨대, 분지형 폴리에터이미드 설폰의 함량이 높을수록 강도가 높다.
폴리에터이미드 및 폴리에터이미드 설폰은 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다. 일부 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 폴리에터이미드를 포함한다. 다른 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 폴리에터이미드 설폰을 포함한다.
또 다른 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 폴리에터이미드 및 폴리에터이미드 설폰을 포함한다. 이러한 구체예에서, 폴리에터이미드:폴리에터이미드 설폰의 중량비는 약 99:1 내지 약 30:70, 택일적으로 약 90:10 내지 약 40:60, 또는 택일적으로 약 80:20 내지 약 60:40일 수 있다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 폴리에터이미드 및 폴리에터이미드 설폰은 혼화성 중합체 블렌드를 형성한다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 폴리스타이렌 표준을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해 측정된 중량 평균 분자량 (Mw)이 약 20,000 그램/몰 (g/mol) 또는 달톤 (Da) 내지 약 400,000 Da, 택일적으로 약 10,000 Da 내지 약 400,000, Da, 택일적으로 약 10,000 Da 내지 약 200,000 Da, 택일적으로 약 10,000 Da 내지 약 80,000 Da, 또는 택일적으로 약 50,000 Da 내지 약 75,000 Da임을 특징으로 할 수 있다. 일반적으로, Mw는 다음의 식 1에 따라 계산될 수 있고:
Figure pct00017
(1)
여기서 Ni는 분자량 Mi의 분자의 수이다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 양자 핵 자기 공명 분광법에 의해 측정된 벤질계 양자(benzylic proton)가 중합체의 중량부 기준으로, 약 100 ppm 미만, 택일적으로 약 50 ppm 미만, 또는 택일적으로 약 10 ppm 미만일 수 있다. 벤질계 양자 작용기는 고온에서 반응하여 용융 상태에서 분자량을 변화시키는 반응을 촉진할 수 있다. 또 다른 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 벤질계 양자가 없거나, 실질적으로 없거나, 또는 본질적으로 없을 수 있다. 벤질계 양자가 본질적으로 없다는 것은, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰 생성물이 벤질계 양자를 포함하는 단량체 및/또는 말단캡퍼(endcapper)로부터 유도된 구조 단위를 약 5 mol% 미만, 택일적으로 구조 단위를 약 3 mol% 미만, 또는 택일적으로 구조 단위를 약 1 mol% 미만으로 가짐을 의미한다. 하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 벤질계 양자를 포함하는 단량체 및/또는 말단캡퍼으로부터 유도된 구조 단위를, 중합체의 중량부를 기준으로 양자 핵 자기 공명 분광법에 의한 측정시 0 ppm, 또는 0 mol%로 가질 수 있다. 하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 벤질계 양자를 포함하지 않는다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰에서 브로민 또는 클로린 함량은 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰의 중량부를 기준으로, 약 1,000 ppm 이하, 택일적으로 약 0 ppm 내지 약 1,000 ppm, 또는 택일적으로 약 0 ppm 내지 약 500 ppm일 수 있다. 브로민 또는 클로린의 양은 원자 흡수와 같은 통상적인 화학 분석에 의해 측정될 수 있다. 하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰에서 브로민 및 클로린의 전체 함량은 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰의 중량부를 기준으로, 약 1,000 ppm 이하, 택일적으로 약 0 ppm 내지 약 1,000 ppm, 또는 택일적으로 약 0 ppm 내지 약 500 ppm일 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 낮은 수준의 유기 반응 부산물을 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰에서 1,3-비스(N-(4-클로로프탈이미도))벤젠, 1,3-비스(N-프탈이미도)벤젠, 메타-페닐렌 다이아민, 및 비스(프탈이미드) 각각의 함량은, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰의 중량부를 기준으로, 약 0 ppm 내지 약 500 ppm, 택일적으로 약 0 ppm 내지 약 250 ppm, 또는 택일적으로 약 0 ppm 내지 약 100 ppm일 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 American S℃iety for Testing Materials (ASTM) D1238에 따라 340 ℃ 내지 370 ℃에서 6.7 킬로그램 (kg) 중량의 부하하에 측정된 용융 지수가 약 0.1 그램/분 (g/min) 내지 약 10 g/분, 택일적으로 약 0.5 g/분 내지 약 9.5 g/분, 또는 택일적으로 약 1 g/분 내지 약 9 g/분임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 25 ℃의 m-크레졸에서 측정된 고유 점도가 약 0.2 데시리터/그램 (dl/g) 이상, 택일적으로 약 0.2 dl/g 내지 약 0.8 dl/g, 택일적으로 약 0.3 dl/g 내지 약 0.75 dl/g, 또는 택일적으로 약 0.35 dl/g 내지 약 0.7 dl/g임을 특징으로 할 수 있다. 일반적으로, 유체의 점도는 전단 응력 또는 인장 응력에 의한 점진적인 변형에 대한 저항의 척도를 나타낸다. 본 명세서에서 사용 시, 용어 “고유 점도”는 0 농도로 외삽된 용질의 농도 (예컨대, 용액 중의 중합체의 농도)에 대한 공지된 농도의 중합체 용액의 비점도의 비율을 나타낸다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, (중합체 특성의 표준 측정으로서 널리 알려진) 고유 점도는 중합체의 중량 평균 분자량에 직접적으로 비례한다. 고유 점도는 ASTM 4603에 따라 측정될 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 340 ℃에서의 모세관 유변학적 측정(capillary rheometry)에 의해 측정된 100 sec-1에서의 점도 대 5,000 sec-1에서의 점도의 비율이 약 11 미만, 택일적으로 약 10 미만, 택일적으로 약 9 미만, 또는 택일적으로 약 8 미만임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 ASTM D638에 따라 측정된 인장 모듈러스가 약 380,000 psi (2,618 MPa) 이상, 택일적으로 약 400,000 psi (2,756 MPa) 내지 약 620,000 psi (4,272 MPa), 택일적으로 약 420,000 (2,893 MPa) 내지 약 600,000 psi (4,134 MPa), 또는 택일적으로 약 425,000 psi (2,928 MPa) 내지 약 580,000 psi (3,996 MPa)임을 특징으로 할 수 있다. 일반적으로, 인장 모듈러스는, 또한 탄성 계수(elastic modulus) 또는 영률(Young's modulus)로서도 알려져있으며, 물질의 강성도(stiffness)의 척도이다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 유리 전이 온도 (Tg)가 약 150 ℃ 이상, 택일적으로 약 160 ℃ 이상, 택일적으로 약 180 ℃ 이상, 택일적으로 약 200 ℃ 이상, 택일적으로 약 200 ℃ 내지 약 300 ℃, 택일적으로 약 200 ℃ 내지 약 290 ℃, 또는 택일적으로 약 200 ℃ 내지 약 280 ℃임을 특징으로 할 수 있다. 일반적으로, Tg는 중합체가 경질의 유리질 물질에서 연질의 고무 물질으로 전이하는 온도 영역을 지칭한다. 하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 (다수의 Tg 값과 대조적으로) 하나의 Tg임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드는 상업적으로 입수 가능한 폴리에터이미드를 포함하며, 예를 들어 ULTEM 수지, 예컨대 ULTEM 1000 수지, ULTEM 1010 수지, ULTEM 9011 수지, 등, 또는 이의 조합을 포함한다. ULTEM 수지는 무정형 열가소성 폴리에터이미드 수지의 부류이고; ULTEM 1000 수지는 Tg가 217 ℃인 무정형, 투명 폴리에터이미드 플라스틱이고; ULTEM 1010 수지 (예컨대, ULTEM 1010 K)는 Tg가 217 ℃인 투명의, 고유동 PEI이고; ULTEM 9011 수지는 Tg가 217 ℃인 투명의, 고유동 PEI이고; 상기 각각은 SABIC Innovative Plastics로부터 입수 가능하다. 폴리에터이미드 수지 ASTM D5205에 추가적으로 기재되어 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 설폰은 상업적으로 입수 가능한 폴리에터이미드 설폰, 예를 들어 ULTEM XH6050 수지를 포함하며, 이는 Tg가 247 ℃인 투명의, 향상된 유동의 폴리에터이미드 설폰 공중합체이고, SABIC Innovative Plastics로부터 입수 가능하다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 커패시터 필름용 중합체 조성물 내에 커패시터 필름용 중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 25 중량 퍼센트 (중량%) 내지 약 90 중량%, 택일적으로 약 30 중량% 내지 약 80 중량%, 택일적으로 약 35 중량% 내지 약 70 중량%, 또는 택일적으로 약 45 중량% 내지 약 60 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드는 m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 등, 또는 이의 조합을 포함하는 아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하는 폴리에터이미드 이외에, 약 15 중량% 미만, 택일적으로 약 10 중량% 미만, 또는 택일적으로 약 5 중량% 미만의 폴리에터이미드를 포함한다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 폴리카보네이트를 추가적으로 포함한다. 폴리카보네이트는 동종 중합체 또는 공중합체일 수 있다. 일부 구체예에서, 폴리카보네이트는 폴리카보네이트 공중합체; 폴리카보네이트 및 실록세인의 공중합체; 폴리카보네이트 및 폴리카보네이트-에스터의 공중합체; 등, 또는 이의 조합일 수 있다.하나의 구체예에서, 폴리카보네이트는 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 포함하며, 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하고, 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위는 서로 상이하다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리카보네이트는 혼화성 중합체 블렌드, 예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰 혼화성 중합체 블렌드를 형성할 수 있고, 이는 본 명세서에서 보다 상세히 논의될 것이다.
본 명세서에서 사용 시, 용어 “폴리카보네이트” 및 “폴리카보네이트 중합체”는 화학식 XII으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위인 반복 단위를 가지는 화합물을 지칭하고:
Figure pct00018
화학식 XII
여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-12 알킬 그룹, C1-12 알켄일 그룹, C3-8 사이클로알킬 그룹, 또는 C1-12 알콕시 그룹일 수 있고; p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4일 수 있고; Xa는 두 개의 아릴렌 그룹 사이의 가교 그룹일 수 있으며, Xa는 단일 결합, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, 화학식 -C(Rc)(Rd)-의 C1-11 알킬리덴 그룹일 수 있고, 여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, C1-10 알킬 그룹, 또는 화학식 -C(=Re)-의 그룹일 수 있고, 여기서 Re는 2가 C1-10 탄화수소 그룹일 수 있다. 본 발명에 사용하기 적절한 Xa 그룹의 비제한적인 예로는 메틸렌, 에틸리덴, 네오펜틸리덴, 아이소프로필리덴, 등, 또는 이의 조합을 포함한다. 하나의 구체예에서, 가교 그룹 Xa과 각각의 C6 아릴렌 그룹의 카보네이트 산소 원자는 C6 아릴렌 그룹 상에 서로 오쏘, 메타, 또는 파라로 배치될 수 있다. 하나의 구체예에서, 가교 그룹 Xa과 각각의 C6 아릴렌 그룹의 카보네이트 산소 원자는 C6 아릴렌 그룹 상에 서로 파라로 배치될 수 있다.
하나의 구체예에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-3 알킬 그룹일 수 있고; p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 1일 수 있고; Xa는 단일 결합, -O-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, 화학식 -C(Rc)(Rd)-으로 나타낸 C1-9 알킬리덴 그룹일 수 있으며, 여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, C1-8 알킬 그룹, 또는 화학식 -C(=Re)-으로 나타낸 그룹일 수 있고, 여기서 Re는 2가 C1-9 탄화수소 그룹일 수 있다. 또 다른 구체예에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 메틸 그룹일 수 있고, p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 1일 수 있으며; Xa는 단일 결합, 화학식 -C(Rc)(Rd)-으로 나타낸 C1-7 알킬리덴 그룹일 수 있고, 여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬 그룹일 수 있다. 하나의 구체예에서, p 및 q는 각각 1일 수 있고; Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-3 알킬 그룹 (예컨대, 메틸)일 수 있고, Ra 및 Rb는 각각의 고리 상의 산소에 대해 메타로 배치될 수 있다.
하나의 구체예에서, 화학식 XII으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위는 비스페놀 A로부터 유도될 수 있고, 여기서 p 및 q는 모두 0일 수 있고, Xa는 아이소프로필리덴일 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리카보네이트 단위는 화학식 XIII으로 나타낸 다이하이드록시 화합물로부터 생성될 수 있고:
HO-R1-OH
화학식 XIII
여기서 R1는 가교 모이어티일 수 있다. 일반적으로, 화학식 XII으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위는 화학식 XIV으로 나타낸 상응하는 비스페놀 화합물로부터 생성될 수 있고:
Figure pct00019
화학식 XIV
여기서 Ra 및 Rb, p 및 q, 그리고 Xa는 상기 화학식 XII으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위에 관한 부분에 기재되어 있다. 이러한 Ra 및 Rb, p 및 q, 그리고 Xa 설명의 임의의 양태 및/또는 구체예는 화학식 XIV의 Ra 및 Rb, p 및 q, 그리고 Xa를 설명하기 위해 제한 없이 이용될 수 있다.
화학식 XII으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위를 생성하기 위해 본 발명에 사용하기 적절한 비스페놀 화합물의 비제한적인 예로는 4,4'-다이하이드록시바이페닐, 비스(4-하이드록시페닐)메테인, 1,2-비스(4-하이드록시페닐)에테인, 2-(4-하이드록시페닐)-2-(3-하이드록시페닐)프로페인, 1,2,2-비스(3-메틸-4-하이드록시페닐)프로페인, 2,2-비스(3-에틸-4-하이드록시페닐)프로페인, 2,2-비스(3-n-프로필-4-하이드록시페닐)프로페인, 2,2-비스(3-아이소프로필-4-하이드록시페닐)프로페인, 2,2-비스(3-sec-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로페인, 2,2-비스(3-t-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로페인, 2,2-비스(3-사이클로헥실-4-하이드록시페닐)프로페인, 2,2-비스(3-알릴-4-하이드록시페닐)프로페인, 2,2-비스(3-메톡시-4-하이드록시페닐)프로페인, 비스(4-하이드록시페닐)에터, 비스(4-하이드록시페닐)설파이드, 비스(4-하이드록시페닐)설폭사이드, 비스(4-하이드록시페닐)설폰, 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, 화학식 XII으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위를 생성하기에 적절한 비스페놀 화합물은 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 메테인, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 에테인, 2,2-비스(4-하이드록시페닐) 프로페인 (“비스페놀 A” 또는 “BPA”), 2,2-비스(4-하이드록시페닐) 뷰테인, 2,2-비스(4-하이드록시페닐) 옥테인, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 프로페인, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) n-뷰테인, 2,2-비스(4-하이드록시-2-메틸페닐) 프로페인, 1,1-비스(4-하이드록시-t-뷰틸페닐) 프로페인, 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, 폴리카보네이트 중합체는 (화학식 XII으로 나타낸 반복 비스페놀 카보네이트 단위와 반대이며 상이한) 두 번째 유형의 반복 카보네이트 단위의 추가적으로 포함하는 공중합체일 수 있다. 두 번째 유형의 반복 카보네이트 단위는 또한 비스페놀 카보네이트 단위 (단, 화학식 XII으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위와 상이함), 또는 아릴레이트 에스터 단위일 수 있다. 하나의 구체예에서, 두 번째 유형의 반복 카보네이트 단위는 화학식 XV으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위일 수 있고:
Figure pct00020
화학식 XV
여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-12 알켄일 그룹, C3-8 사이클로알킬 그룹, 또는 C1-12 알콕시일 수 있고; p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수일 수 있고; Xb는 폴리카보네이트 공중합체의 가교 그룹 Xa와 상이한 C2-32 가교 탄화수소 그룹일 수 있다. 하나의 구체예에서, 가교 그룹 Xb와 각각의 C6 아릴렌 그룹의 카보네이트 산소 원자는 C6 아릴렌 그룹 상에 서로 오쏘, 메타, 또는 파라로 배치될 수 있다. 하나의 구체예에서, 가교 그룹 Xb와 각각의 C6 아릴렌 그룹의 카보네이트 산소 원자는 C6 아릴렌 그룹 상에 서로 파라로 배치될 수 있다.
하나의 구체예에서, Xb는 치환된 또는 비치환된 C3-18 사이클로알킬리덴 그룹, 치환된 또는 비치환된 C3-18 사이클로알킬렌 그룹, 화학식 -C(Rc)(Rd)-으로 나타낸 치환된 또는 비치환된 C12-25 알킬리덴 그룹일 수 있고, 여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, C1-24 알킬 그룹, C4-12 사이클로알킬 그룹, C6-12 아릴 그룹, C7-12 아릴알킬렌 그룹, C1-12 헤테로알킬 그룹, 또는 사이클릭 C7-12 헤테로아릴알킬 그룹, 또는 화학식 -C(=Re)-으로 나타낸 그룹일 수 있고, 여기서 Re는 2가 C12-31 탄화수소 그룹일 수 있다. 본 발명에 사용하기 적절한 Xb 그룹의 비제한적인 예로는 사이클로헥실메틸리덴, 1,1-에텐, 2-[2.2.1]-바이사이클로헵틸리덴, 사이클로헥실리덴, 사이클로펜틸리덴, 사이클로도데실리덴, 아다만틸리덴, 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, Xb는 화학식 -C(Rc)(Rd)-으로 나타낸 치환된 또는 비치환된 C5-32 알킬리덴 그룹일 수 있고, 여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, C4-12 사이클로알킬 그룹, C6-12 아릴 그룹, C7-12 아릴알킬렌 그룹, C1-12 헤테로알킬 그룹, 화학식 -C(=Re)-으로 나타낸 치환된 또는 비치환된 그룹일 수 있고, 여기서 Re는 2가 C12-31 하이드로카빌 그룹, 치환된 또는 비치환된 C5-18 사이클로알킬리덴 그룹, 치환된 또는 비치환된 C5-18 사이클로알킬렌 그룹, 치환된 또는 비치환된 C3-18 헤테로사이클로알킬리덴 그룹, 또는 a화학식 -B1-G-B2-으로 나타낸 그룹일 수 있고, 여기서 B1 및 B2는 C1-6 알킬렌 그룹과 동일하거나 상이할 수 있으며, G는 C3-12 사이클로알킬리덴 그룹 또는 C6-16 아릴렌 그룹일 수 있다.
하나의 구체예에서, Xb는 화학식 XVa로 나타낸 치환된 C3-18 헤테로사이클로알킬리덴 그룹일 수 있고:
Figure pct00021
화학식 XVa
여기서 Rr, Rp, Rq, 및 Rt는 각각 독립적으로 수소, 산소, 또는 C1-12 유기 그룹일 수 있고; I는 직접 결합, 탄소, 또는 2가 산소, 황, 또는 -N(Z)-일 수 있고, 여기서 Z는 수소, 할로겐, 하이드록시, C1-12 알킬 그룹, C1-12 알콕시 그룹, 또는 C1-12 아실 그룹일 수 있고; h는 0 내지 2일 수 있고; j는 1 또는 2일 수 있고; i는 0 또는 1의 정수일 수 있으며; k는 0 내지 3의 정수일 수 있고; Rr, Rp, Rq, 및 Rt 중 적어도 두 개는 함께 접합된 지환족, 방향족, 또는 헤테로방향족 고리이다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 접합된 고리가 방향족인 경우, 화학식 XVa로 나타낸 고리는 고리가 접합된 경우 불포화 탄소-탄소 연결을 가질 것이다. k가 1이고 i가 0인 경우, 화학식 XVa로 나타낸 고리는 4개의 탄소 원자를 포함하며; k가 2인 경우, 화학식 XVa로 나타낸 고리는 5개의 탄소 원자를 포함하며; k가 3인 경우, 화학식 XVa로 나타낸 고리는 6개의 탄소 원자를 포함한다. 하나의 구체예에서, Rr, Rp, Rq, 및 Rt 중 두 개의 인접한 그룹 (예컨대, Rq 및 Rt 함께)은 방향족 그룹을 형성한다. 또 다른 구체예에서, Rq 및 Rt는 함께 제1 방향족 그룹을 형성하고, 및 Rr 및 Rp는 함께 제2 방향족 그룹을 형성한다. Rq 및 Rt가 함께 방향족 그룹을 형성하는 경우, Rp는 이중-결합된 산소 원자, 즉, 케톤일 수 있다.
하나의 구체예에서, 비스페놀 카보네이트 단위를 포함하는 두 번째 유형의 반복 카보네이트 단위는 화학식 XVb으로 나타낸 프탈이미딘 카보네이트 단위를 포함할 수 있고:
Figure pct00022
화학식 XVb
여기서 Ra 및 Rb, p 및 q는 상기 화학식 XV으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위에 관한 부분에 기재되어 있다. 이러한 Ra, Rb, p, 및 q 설명의 임의의 양태 및/또는 구체예는 화학식 XVb으로 나타낸 프탈이미딘 카보네이트 단위를 설명하기 위해 제한 없이 이용될 수 있다. 각각의 R3는 각각 독립적으로 C1-6 알킬 그룹일 수 있고; j는 0 내지 4일 수 있고; R4는 수소, C1-6 알킬 그룹, 또는 1 내지 5개의 C1-6 알킬 그룹으로 선택적으로 치환된 페닐 그룹일 수 있다. 하나의 구체예에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-3 알킬 그룹일 수 있다.
하나의 구체예에서, 프탈이미딘 카보네이트 단위는 화학식 XVc으로 나타낼 수 있고:
Figure pct00023
화학식 XVc
여기서 R5는 수소, 최대 5 개의 C1-6 알킬 그룹또는 C1-4 알킬 그룹으로 선택적으로 치환된 페닐일 수 있다. 하나의 구체예에서, R5는 수소, 페닐, 또는 메틸일 수 있다. 하나의 구체예에서, R5가 페닐인, 화학식 XVc으로 나타낸 카보네이트 단위는 2-페닐-3,3'-비스(4-하이드록시 페닐)프탈이미딘 (또한 N-페닐 페놀프탈레인 비스페놀, 또는 "PPP-BP"으로 공지됨) (또한 3,3-비스(4-하이드록시페닐)-2-페닐아이소인돌린-1-온으로 공지됨)으로부터 유도될 수 있다.
다른 구체예에서, 반복 비스페놀 카보네이트 단위는 화학식 XVd 및 XVe로 나타낸 이사틴 카보네이트 단위를 포함할 수 있고:
Figure pct00024
화학식 XVd
Figure pct00025
화학식 XVe
여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-12 알킬 그룹일 수 있고; p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4일 수 있고; Ri는 C1-12 알킬 그룹, 1 내지 4개의 C1-10 알킬 그룹으로 선택적으로 치환된 페닐 그룹, 또는 1 내지 5개의 C1-10 알킬 그룹으로 선택적으로 치환된 벤질 그룹일 수 있다. 하나의 구체예에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 메틸일 수 있고, p 및 q는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있고, Ri는 C1-4 알킬 그룹 또는 페닐일 수 있다.
Xb가 치환된 또는 비치환된 C3-18 사이클로알킬리덴 그룹인, 화학식 XV으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위의 비제한적인 예로는 화학식 XVf으로 나타낸 사이클로헥실리덴-가교의, 알킬-치환된 비스페놀을 포함하고:
Figure pct00026
화학식 XVf
여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-12 알킬 그룹일 수 있고; Rg는 C1-12 알킬 그룹일 수 있고; p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4일 수 있고, t는 0 내지 10일 수 있다. 하나의 구체예에서, Ra 및 Rb 각각 중 적어도 하나는 사이클로헥실리덴 가교 그룹에 대해 메타로 배치될 수 있다. 하나의 구체예에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-4 알킬 그룹일 수 있고, Rg는 C1-4 알킬 그룹일 수 있고, p 및 q는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있고, t는 0 내지 5일 수 있다. 또 다른 구체예에서, Ra, Rb, 및 Rg는 각각 독립적으로 메틸일 수 있고, r 및 s는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있고 , t는 0 또는 3일 수 있다. 또 다른 구체예에서, Ra, Rb, 및 Rg는 각각 독립적으로 메틸일 수 있고, r 및 s는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있고 , t는 0일 수 있다.
하나의 구체예에서, 비스페놀 카보네이트 단위 으로 나타낸 화학식 XV는 화학식 XVg으로 나타낸 아다만틸 단위 및 화학식 XVh으로 나타낸 플루오렌일 단위를 포함하는 치환된 또는 비치환된 C3-18 사이클로알킬리덴 그룹일 수 있고:
Figure pct00027
화학식 XVg
Figure pct00028
화학식 XVh
여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-12 알킬 그룹일 수 있고 ; p 및 q는 각각 독립적으로 1 내지 4일 수 있다. 하나의 구체예에서, Ra 및 Rb 각각 중 적어도 하나는 사이클로알킬리덴 가교 그룹에 대해 메타로 배치될 수 있다. 하나의 구체예에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-3 알킬 그룹일 수 있고, p 및 q는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다. 하나의 구체예에서, Ra 및 Rb는 각각 메틸 그룹일 수 있고; p 및 q는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있고; p 및 q가 1인 경우, 메틸 그룹은 사이클로알킬리덴 가교 그룹에 대해 메타로 배치된다.
하나의 구체예에서, 화학식 XVa, XVb, XVc, XVd, XVe, XVf, XVg, 및 XVh으로 나타낸 단위를 포함하는 카보네이트는 높은 유리 전이 온도 (Tg) 및 높은 열 변형 온도를 가지는 폴리카보네이트를 제조하는데 유용할 수 있다.
하나의 구체예에서, 화학식 XV으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위는 일반적으로 화학식 XVI으로 나타낸 상응하는 비스페놀 화합물로부터 생성될 수 있고:
Figure pct00029
화학식 XVI
여기서 Ra 및 Rb, p, q 및 Xb는 상기 화학식 XV으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위에 관한 부분에 기재되어 있다. 이러한 Ra, Rb, p, q, 및 Xb 설명의 임의의 양태 및/또는 구체예는 화학식 XVI으로 나타낸 비스페놀 화합물을 설명하기 위해 제한 없이 이용될 수 있다
본 발명에 사용하기 적절한 화학식 XVI으로 나타낸 비스페놀 화합물의 비제한적인 예로는 비스(4-하이드록시페닐)다이페닐메테인, 1,1-비스(4-하이드록시-t-뷰틸페닐)프로페인, 1,6-다이하이드록시나프탈렌, 2,6-다이하이드록시나프탈렌, 6,6'-다이하이드록시-3,3,3',3'-테트라메틸스파이로(비스)인데인 ("스파이로바이인데인 비스페놀"), 2,6-다이하이드록시다이벤조-p-다이옥신, 2,6-다이하이드록시싸이안트렌, 2,7-다이하이드록시페노잔틴, 2,7-다이하이드록시-9,10-다이메틸페나진, 3,6-다이하이드록시다이벤조퓨란, 3,6-다이하이드록시다이벤조싸이오펜, 2,7-다이하이드록시카바졸, 2,6-다이하이드록시싸이안트렌 3,3-비스(4-하이드록시페닐)프탈이미딘, 2-페닐-3,3-비스(4-하이드록시페닐)프탈이미딘 (PPP-BP), 1,1-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)사이클로헥세인 (DMBPC), 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, 화학식 XII으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위와 화학식 XV으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위의 몰비는, Tg, 충격 강도, 연성, 유동, 등 고려 사항을 포함하는 폴리카보네이트 조성물의 원하는 특성에 따라, 약 99:1 내지 약 1:99, 택일적으로 약 90:10 내지 약 10:90, 택일적으로 약 80:20 내지 약 20:80, 택일적으로 약 70:30 내지 약 30:70, 또는 택일적으로 약 60:40 내지 약 40:60 범위일 수 있다. 화학식 XII으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위가 비스페놀 A로부터 유도되는 경우, 비스페놀 A 단위는 일반적으로 폴리카보네이트 공중합체 중 비스페놀 단위의 전체 몰을 기준으로, 약 50 mol% 내지 99 mol%의 양으로 존재할 수 있다. 또한, 화학식 XII으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위가 비스페놀 A로부터 유도되고, 화학식 XV으로 나타낸 비스페놀 단위가 PPP-BP로부터 유도되는 경우, 화학식 XII으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위 대 화학식 XV으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위의 몰비는 약 99:1 내지 약 50:50, 또는 택일적으로 약 90:10 내지 약 55:45일 수 있다.
하나의 구체예에서, 본 명세서에 개시된 폴리카보네이트 중합체는 다른 카보네이트 단위를 상대적으로 작은 양으로, 예를 들어 폴리카보네이트 공중합체 중 카보네이트 단위의 전체 몰수를 기준으로, 약 20 mol% 미만, 약 10 mol% 미만, 또는 약 5 mol% 미만으로 포함할 수 있다. 하나의 구체예에서, 다른 카보네이트 단위는 1 내지 32개의 탄소 원자를 가지는 지방족 또는 방향족 다이하이드록시 화합물, 예를 들어 1,6-다이하이드록시나프탈렌, 2,6-다이하이드록시나프탈렌, 6,6'-다이하이드록시-3,3,3',3'-테트라메틸스파이로(비스)인데인 ("스파이로바이인데인 비스페놀"), 2,6-다이하이드록시다이벤조-p-다이옥신, 2,6-다이하이드록시싸이안트렌, 2,7-다이하이드록시페노잔틴, 2,7-다이하이드록시-9,10-다이메틸페나진, 3,6-다이하이드록시다이벤조퓨란, 3,6-다이하이드록시다이벤조싸이오펜, 2,7-다이하이드록시카바졸, 및 2,6-다이하이드록시싸이안트렌, 등, 또는 이의 조합으로부터 유도될 수 있다. 하나의 구체예에서, 방향족 다이하이드록시 화합물은 화학식 XVII으로 나타낸 모노아릴 다이하이드록시 화합물을 포함하고:
Figure pct00030
화학식 XVII
여기서 각각의 Rh는 독립적으로 할로겐 원자, C1-10 하이드로카빌 그룹 예컨대 C1-10 알킬 그룹, 할로겐-치환된 C1-10 알킬 그룹, C6-10 아릴 그룹, 또는 할로겐-치환된 C6-10 아릴 그룹일 수 있고; n은 0 내지 4일 수 있다. 이러한 구체예에서, 할로겐은 브로민일 수 있다. 하나의 구체예에서, 화학식 XVII으로 나타낸 모노아릴 다이하이드록시 화합물은 할로겐을 포함하지 않는다.
본 발명에 사용하기 적절한 화학식 XVII으로 나타낸 모노아릴 다이하이드록시 화합물의 비제한적인 예로는 레조시놀; 치환된 레조시놀 화합물, 5-메틸 레조시놀, 5-에틸 레조시놀, 5-프로필 레조시놀, 5-뷰틸 레조시놀, 5-t-뷰틸 레조시놀, 5-페닐 레조시놀, 5-큐밀 레조시놀, 2,4,5,6-테트라플루오로 레조시놀, 2,4,5,6-테트라브로모 레조시놀; 카테콜; 하이드로퀴논; 치환된 하이드로퀴논, 2-메틸 하이드로퀴논, 2-에틸 하이드로퀴논, 2-프로필 하이드로퀴논, 2-뷰틸 하이드로퀴논, 2-t-뷰틸 하이드로퀴논, 2-페닐 하이드로퀴논, 2-큐밀 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라메틸 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라-t-뷰틸 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라플루오로 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라브로모 하이드로퀴논; 등; 또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, 폴리카보네이트 공중합체는 화학식 XII 및 화학식 XV으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위, 및 약 10 몰% 미만의 화학식 XVII으로 나타낸 모노아릴 다이하이드록시 화합물로부터 유래된 카보네이트 단위, 즉, 화학식 XVIIa로 나타낸 모노아릴 카보네이트 단위를 포함하고:
Figure pct00031
화학식 XVIIa
여기서 각각의 Rh는 독립적으로 할로겐 또는 C1-10 탄화수소 그룹일 수 있고; n은 0 내지 4일 수 있다. 하나의 구체예에서, 각각의 Rh는 독립적으로 C1-3 알킬 그룹일 수 있고, n은 0 내지 1일 수 있다. 하나의 구체예에서, 각각의 Rh는 독립적으로 C1-3 알킬 그룹일 수 있고, n은 0이다. 또 다른 구체예에서, 화학식 XII 및 화학식 XV으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위 이외의 다른 카보네이트 단위는 폴리카보네이트 공중합체에 존재하지 않는다.
하나의 구체예에서, 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 화학식 XII으로 나타낸 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 화학식 XVIII으로 나타낸 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하고:
Figure pct00032
화학식 XVIII
여기서 Ar1는 적어도 하나의 방향족 그룹, 예컨대, 페닐, 나프탈렌, 안트라센, 등, 또는 이의 조합을 포함하는 C6-32 하이드로카빌 그룹일 수 있다. 하나의 구체예에서, Ar1는 화학식 XII 및 화학식 XV으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위, 화학식 XVII으로 나타낸 모노아릴 다이하이드록시 화합물, 또는 이의 조합에 관하여 상기 기재된 방향족 비스페놀로부터 유도될 수 있다. 하나의 구체예에서, 화학식 XVIII으로 나타낸 아릴레이트 에스터 단위는 아이소프탈산, 테레프탈산, 또는 이의 조합 (본 명세서에서 “프탈산”으로 지칭됨)과, 상기 기재된 방향족 비스페놀 중 임의의 하나, 화학식 XVII으로 나타낸 모노아릴 다이하이드록시 화합물, 또는 이의 조합의 반응에 의해 유도될 수 있다. 하나의 구체예에서, 아이소프탈레이트 대 테레프탈레이트의 몰비는 약 1:99 내지 약 99:1, 택일적으로 약 80:20 내지 약 20:80, 또는 택일적으로 약 60:40 내지 약 40:60일 수 있다.
하나의 구체예에서, 화학식 XII으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위 및 화학식 XVIII으로 나타낸 아릴레이트 에스터 단위를 포함하는 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 화학식 XIX으로 나타낸 교호 또는 블록 공중합체일 수 있고:
Figure pct00033
화학식 XIX
여기서 R1 및 Ar1는 각각 상기 화학식 XII으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위 및 화학식 XVIII으로 나타낸 아릴레이트 에스터 단위에 관한 부분에 기재되어 있다. 이러한 R1 및 Ar1 설명의 임의의 양태 및/또는 구체예는 화학식 XIX으로 나타낸 공중합체를 설명하기 위해 제한 없이 이용될 수 있다.
일반적으로, 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 카보네이트 블록 및 에스터 블록을 포함하는 블록 공중합체이다. 하나의 구체예에서, 공중합체 (예컨대, 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)) 내에서 전체 에스터 단위 대 전체 카보네이트 단위의 중량비는 폴리카보네이트 조성물의 원하는 성질에 따라, 예를 들어 약 99:1 내지 약 1:99, 택일적으로 약 95:5 내지 약 5:95, 택일적으로 약 90:10 내지 약 10:90, 또는 택일적으로 약 90:10 내지 약 50:50로 가변적일 수 있다. 공중합체의 에스터 단위 내에서 아이소프탈레이트 대 테레프탈레이트의 몰비는 또한 폴리카보네이트 조성물의 원하는 성질에 따라, 예를 들어 약 0:100 내지 약 100:0, 택일적으로 약 92:8 내지 약 8:92, 또는 택일적으로 약 98:2 내지 약 45:55로 가변적일 수 있다. 하나의 구체예에서, 전체 에스터 단위 대 전체 카보네이트의 중량비는 약 99:1 내지 약 40:60, 또는 택일적으로 약 90:10 내지 약 50:40일 수 있고, 여기서 아이소프탈레이트 대 테레프탈레이트의 몰비는 폴리카보네이트 조성물의 원하는 성질에 따라, 약 99:1 내지 약 40:50, 또는 택일적으로 약 98:2 내지 약 45:55일 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리카보네이트 공중합체는, 화학식 XVIII으로 나타낸 아릴레이트 에스터 단위를 형성하기 위해 사용되는 다이하이드록시 화합물로부터 유도된 추가적인 카보네이트 단위를, 폴리카보네이트 공중합체 내의 단위의 전체 몰을 기준으로, 약 20 mol% 미만, 택일적으로 약 10 mol% 미만, 또는 택일적으로 약 5 mol% 미만으로 포함한다. 하나의 구체예에서, 폴리카보네이트 공중합체는, 프탈산과, 카보네이트 단위를 형성하기 위해 사용되는 화학식 XVII으로 나타낸 모노아릴 다이하이드록시 화합물의 반응으로부터 유도된 추가적인 아릴레이트 에스터 단위를, 폴리카보네이트 공중합체 내의 단위의 전체 몰을 기준으로, 약 20 mol% 미만, 택일적으로 약 10 mol% 미만, 택일적으로 약 5 mol% 미만, 또는 택일적으로 약 1 mol% 미만으로 포함한다. 하나의 구체예에서, 이러한 추가적인 카보네이트 단위 및 이러한 추가적인 아릴레이트 에스터 단위의 조합은 폴리카보네이트 공중합체 내에, 폴리카보네이트 공중합체 내의 단위의 전체 몰을 기준으로, 약 20 mol% 미만, 택일적으로 약 10 mol% 미만, 택일적으로 약 5 mol% 미만, 또는 택일적으로 약 1 mol% 미만의 양으로 존재할 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 화학식 XII으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위, (예컨대, 비스페놀 A 카보네이트 단위) 및 반복 비스페놀 아릴레이트 에스터 단위를 포함하는 폴리(카보네이트)-co-(비스페놀 아릴레이트 에스터)일 수 있다. 이러한 구체예에서, 비스페놀 아릴레이트 단위는 프탈산의 및 비스페놀의 잔기, 예를 들어 화학식 XIII으로 나타낸 비스페놀을 포함할 수 있다. 하나의 구체예에서, 비스페놀 아릴레이트 에스터 단위는 화학식 XVIIIa로 표시될 수 있고:
Figure pct00034
화학식 XVIIIa
여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-12 알킬 그룹, C1-12 알켄일 그룹, C3-8 사이클로알킬 그룹, 또는 C1-12 알콕시 그룹일 수 있고; p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4일 수 있고; Xa는 두 개의 아릴렌 그룹 사이의 가교 그룹일 수 있으며, Xa는 단일 결합, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, 화학식 -C(Rc)(Rd)-으로 나타낸 C1-11 알킬리덴 그룹일 수 있고, 여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, C1-10 알킬 그룹, 또는 화학식 -C(=Re)-으로 나타낸 그룹일 수 있고, 여기서 Re는 2가 C1-10 탄화수소 그룹일 수 있다. 하나의 구체예에서, p 및 q는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있고; Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 각각의 고리 상의 산소에 대해 메타로 배치된 C1-3 알킬 그룹일 수 있고; Xa는 화학식 -C(Rc)(Rd)-으로 나타낸 알킬리덴일 수 있고, 여기서 Rc 및 Rd는 각각 C1-6 알킬 그룹일 수 있다. 하나의 구체예에서, p 및 q는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있고; Ra 및 Rb 각각은 각각의 고리 상의 산소에 대해 메타로 배치된 메틸 그룹일 수 있고; Xa는 화학식 -C(Rc)(Rd)-으로 나타낸 알킬리덴일 수 있고, 여기서 Rc 및 Rd는 각각 C1-6 알킬 그룹일 수 있다. 하나의 구체예에서, 비스페놀은 비스페놀 A일 수 있고, 여기서 p 및 q는 모두 0이고 Xa는 아이소프로필리덴이다.
하나의 구체예에서, 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 화학식 XIXa로 나타낸 폴리(비스페놀 A 카보네이트)-co-(비스페놀 A-프탈레이트-에스터)일 수 있고:
Figure pct00035
화학식 XIXa
여기서 y 및 x는 각각 아릴레이트-비스페놀 A 에스터 단위 및 비스페놀 A 카보네이트 단위의 중량 퍼센트를 나타낸다. 일반적으로, 이러한 단위는 블록으로서 존재한다. 하나의 구체예에서, 공중합체 내 에스터 단위 y의 중량 퍼센트 대 카보네이트 단위 x의 중량 퍼센트의 비율은 약 50:50 내지 약 99:1, 택일적으로 약 55:45 내지 약 90:10, 또는 택일적으로 약 75:25 내지 약 95:5 범위일 수 있다. 화학식 XIXa로 나타내며, 약 35 중량% 내지 약 45 중량% 카보네이트 단위 및 약 55 중량% 내지 약 65 중량% 에스터 단위를 포함하고, 여기서 에스터 단위는 아이소프탈레이트 대 테레프탈레이트의 몰비가 약 45:55 내지 약 55:45인 공중합체는 종종 폴리(카보네이트-에스터)(PCE)로 지칭된다. 화학식 XIXa로 나타내며, 약 15 중량% 내지 약 25 중량% 카보네이트 단위 및 약 75 중량% 내지 약 85 중량% 에스터 단위를 포함하고, 여기서 에스터 단위는 아이소프탈레이트 대 테레프탈레이트의 몰비가 약 98:2 내지 약 88:12인 공중합체는 종종 폴리(프탈레이트-카보네이트)(PCC)로 지칭된다.
또 다른 구체예에서, 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 화학식 XII으로 나타낸 카보네이트 단위 및 화학식 XVIIIb으로 나타낸 반복 모노아릴 아릴레이트 에스터 단위를 포함하는 폴리(카보네이트)-co-(모노아릴 아릴레이트 에스터)를 포함하고:
Figure pct00036
화학식 XVIIIb
여기서 각각의 Rh는 독립적으로 할로겐 원자, C1-10 하이드로카빌 그룹 예컨대 C1-10 알킬 그룹, 할로겐-치환된 C1-10 알킬 그룹, C6-10 아릴 그룹, 또는 할로겐-치환된 C6-10 아릴 그룹일 수 있고; n은 0 내지 4일 수 있다. 하나의 구체예에서, 각각의 Rh는 독립적으로 C1-4 알킬 그룹일 수 있고, n은 0 내지 3, 택일적으로 0 내지 1, 또는 택일적으로 0일 수 있다. 하나의 구체예에서, 폴리(카보네이트)-co-(모노아릴 아릴레이트 에스터) 공중합체는 화학식 XIXb으로 나타낼 수 있고:
Figure pct00037
화학식 XIXb
여기서 x:m의 몰비는 약 99:1 내지 약 1:99, 택일적으로 약 80:20 내지 약 20:80, 또는 택일적으로 약 60:40 내지 약 40:60일 수 있고; 여기서 R1은 상기 화학식 XII으로 나타낸 비스페놀 카보네이트 단위에 대해 기재되어 있고; 여기서 Rh 및 n은 상기 화학식 XVIIIb으로 나타낸 모노아릴 아릴레이트 에스터 단위에 관한 부분에 기재되어 있다.이러한 R1, Rh 및 n 설명의 임의의 양태 및/또는 구체예는 화학식 XIXb으로 나타낸 폴리(카보네이트)-co-(모노아릴 아릴레이트 에스터) 공중합체를 설명하기 위해 제한 없이 이용될 수 있다.
하나의 구체예에서, 화학식 XVIIIb으로 나타낸 모노아릴-아릴레이트 에스터 단위는 아이소프탈산 및 테레프탈산 이산 (또는 이의 유도체)의 조합과 레조시놀 (또는 이의 반응성 유도체)의 반응으로부터 유도되어 화학식 XVIIIc으로 나타낸 아이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조시놀 (“ITR”) 에스터 단위를 제공할 수 있고:
Figure pct00038
화학식 XVIIIc
여기서 m은 약 4 내지 약 100, 택일적으로 약 4 내지 약 90, 택일적으로 약 5 내지 약 70, 택일적으로 약 5 내지 약 50, 또는 택일적으로 약 10 내지 약 30일 수 있다. 하나의 구체예에서, ITR 에스터 단위는 폴리카보네이트 공중합체 내에 공중합체 내의 에스터 단위의 전체 몰을 기준으로, 약 95 mol% 이상, 택일적으로 약 99 mol% 이상, 또는 택일적으로 약 99.5 mol% 이상의 양으로 존재할 수 있다. (아이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조시놀)-카보네이트 공중합체 (“ITR-PC” 공중합체)는 다수의 원하는 특징, 예를 들어 인성, 투명도, 열적 유동 성질, 및 내후성을 가질 수 있다. ITR-PC 공중합체는 ITR-PC 공중합체의 합성에 합성의 유연성 및 조성물 특이성을 허용할 수 있는 계면 중합 기법을 사용하여 상업적 규모로 용이하게 제조될 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리(카보네이트)-co-(모노아릴 아릴레이트 에스터)는 화학식 XIXc으로 나타낸 폴리(비스페놀 A 카보네이트)-co-(아이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조시놀 에스터)일 수 있고:
Figure pct00039
화학식 XIXc
여기서 m은 약 4 내지 약 100, 택일적으로 약 4 내지 약 90, 택일적으로 약 5 내지 약 70, 택일적으로 약 5 내지 약 50, 또는 택일적으로 약 10 내지 약 30일 수 있고; x:m의 몰비는 약 99:1 내지 약 1:99, 또는 택일적으로 약 90:10 내지 약 10:90일 수 있다. 하나의 구체예에서, ITR 에스터 단위는 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터) 공중합체 내에 공중합체 내의 에스터 단위의 전체 몰을 기준으로, 약 95 mol% 이상, 택일적으로 약 99 mol% 이상, 또는 택일적으로 약 99.5 mol% 이상의 양으로 존재할 수 있다. 하나의 구체예에서, 추가적인 카보네이트 단위, 추가적인 에스터 단위, 또는 이의 조합은, 공중합체 내의 단위의 전체 몰을 기준으로, 공중합체 내에 약 1 mol% 내지 약 20 mol%의 양으로 존재할 수 있다. 이러한 구체예에서, 추가적인 카보네이트 단위는 화학식 XX으로 나타낸 레조시놀 카보네이트 단위 및 화학식 XVIIIa로 나타낸 비스페놀 에스터 단위를 포함할 수 있고:
Figure pct00040
화학식 XX
여기서 각각의 Rh는 독립적으로 C1-10 탄화수소 그룹일 수 있고, n은 0 내지 4일 수 있고; Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-12 알킬 그룹일 수 있고, p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수일 수 있고, Xa는 단일 결합, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, 또는 화학식 -C(Rc)(Rd)-의 C1-13 알킬리덴 그룹일 수 있고, 여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, C1-12 알킬 그룹, 또는 화학식 -C(=Re)-으로 나타낸 그룹일 수 있고, 여기서 Re는 2가 C1-12 탄화수소 그룹일 수 있다. 하나의 구체예에서, 비스페놀 에스터 단위는 화학식 XXI으로 나타낸 비스페놀 A 프탈레이트 에스터 단위일 수 있다:
Figure pct00041
화학식 XXI
하나의 구체예에서, 화학식 XIXc으로 나타낸 폴리(비스페놀 A 카보네이트)-co-(아이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조시놀 에스터)는 약 1 mol% 내지 약 20 mol% 비스페놀 A 카보네이트 단위, 약 60 mol% 내지 약 99 mol% 아이소프탈산-테레프탈산-레조시놀 에스터 단위, 및 선택적으로 약 1 mol% 내지 약 20 mol% 레조시놀 카보네이트 단위, 아이소프탈산-테레프탈산-비스페놀 A 프탈레이트 에스터 단위, 또는 이의 조합을 포함한다. 또 다른 구체예에서, 화학식 XIXc으로 나타낸 폴리(비스페놀 A 카보네이트)-co-(아이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조시놀 에스터)는 약 70 mol% 내지 약 90 mol% 비스페놀 A 카보네이트 단위, 약 10 mol% 내지 약 30 mol% 아이소프탈산-테레프탈산-레조시놀 에스터 단위, 및 선택적으로 약 1 mol% 내지 약 60 mol% 레조시놀 카보네이트 단위, 아이소프탈산-테레프탈산-비스페놀 A 에스터 단위, 또는 이의 조합을 포함한다.
또 다른 구체예에서, 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터) 공중합체는 실록세인 단위 (또한 “다이오가노실록세인 단위”로서 공지됨), 예컨대, 폴리(비스페놀-A 카보네이트)-co-폴리(아이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조시놀 에스터)-co-폴리(실록세인) 공중합체를 추가적으로 포함한다. 편의상, 폴리(비스페놀-A 카보네이트)-co-폴리(아이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조시놀 에스터)-co-폴리(실록세인)은 본 명세서에서 “ITR-PC-실록세인” 공중합체로서 지칭된다. 일반적으로, 폴리(카보네이트-실록세인) 공중합체는 또한 “PC-실록세인” 또는 “PC-Si” 공중합체로서 지칭될 수 있다. 하나의 구체예에서, ITR-PC-실록세인 공중합체는 화학식 XIV으로 나타낸 비스페놀 (예컨대, 비스페놀-A)로부터 유도된 화학식 XII으로 나타낸 카보네이트 단위; 화학식 XVIIIb으로 나타낸 모노아릴 아릴레이트 에스터 단위, 및 실록세인 단위를 포함한다. 하나의 구체예에서, ITR-PC-실록세인 공중합체는 비스페놀-A 카보네이트 단위, 화학식 XVIIIc으로 나타낸 ITR 에스터 단위, 및 실록세인 단위를 포함하며, 여기서 실록세인 단위는 화학식 XXII으로 나타낸 폴리실록세인 단위일 수 있고:
Figure pct00042
화학식 XXII
여기서 각각의 R은 독립적으로 C1-13 1가 하이드로카빌 그룹일 수 있다. 하나의 구체예에서, 각각의 R은 독립적으로 C1-13 알킬 그룹, C1-13 알콕시 그룹, C2-13 알켄일 그룹, C2-13 알켄일옥시 그룹, C3-6 사이클로알킬 그룹, C3-6 사이클로알콕시 그룹, C6-14 아릴 그룹, C6-10 아릴옥시 그룹, C7-13 아릴알킬 그룹, C7-13 아릴알콕시 그룹, C7-13 알킬아릴 그룹, 또는 C7-13 알킬아릴옥시 그룹일 수 있다. 이러한 구체예에서, R 그룹 각각은 독립적으로 전체적으로 또는 부분적으로, 플루오린, 클로린, 브로민, 또는 아이오딘, 또는 이의 조합으로 할로겐화될 수 있다. 하나의 구체예에서, R 그룹은 할로겐을 포함하지 않는다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 예시되는 R 그룹의 조합은 동일한 공중합체에서 사용될 수 있다. 하나의 구체예에서, 폴리실록세인은 최소의 탄화수소 함량을 가지는 R 그룹을 포함하며, 예컨대, R은 메틸 그룹일 수 있다.
화학식 XXII에서 E의 평균값은 폴리카보네이트 조성물 내 각각의 성분의 유형 및 상대적인 양, 중합체가 선형, 분지형 또는 그래프트 공중합체인지, 조성물의 원하는 성질, 및 기타 고려 사항에 따라 광범위하게 변할 수 있다. 하나의 구체예에서, E는 평균값이 약 2 내지 약 500, 택일적으로 약 2 내지 약 200, 택일적으로 약 5 내지 약 120, 택일적으로 약 10 내지 약 100, 택일적으로 약 10 내지 약 80, 택일적으로 약 2 내지 약 30, 또는 택일적으로 약 30 내지 약 80일 수 있다. 하나의 구체예에서, E는 평균값이 약 16 내지 약 50, 택일적으로 약 20 내지 약 45, 또는 택일적으로 약 25 내지 약 45일 수 있다. 또 다른 구체예에서, E는 평균값이 약 4 내지 약 50, 택일적으로 약 4 내지 약 15, 택일적으로 약 5 내지 약 15, 택일적으로 약 6 내지 약 15, 또는 택일적으로 약 7 내지 약 10일 수 있다. 하나의 구체예에서, 폴리실록세인 단위는 화학식 XXIIa로 나타낸 구조 단위일 수 있고:
Figure pct00043
화학식 XXIIa
여기서 E 및 R은 상기 화학식 XXII으로 나타낸 폴리실록세인 단위에 대해 기재되어 있고; 각각의 R은 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있고; 각각의 Ar은 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각의 Ar은 독립적으로 방향족 그룹을 포함하는 치환된 또는 비치환된 C6-30 화합물일 수 있고, 결합은 방향족 그룹에 직접 연결될 수 있다. 이러한 상기 E 및 R 설명의 임의의 양태 및/또는 구체예는 화학식 XXIIa로 나타낸 폴리실록세인 구조 단위를 설명하기 위해 제한 없이 이용될 수 있다. 하나의 구체예에서, 화학식 XXIIa의 Ar 그룹은 C6-30 다이하이드록시 방향족 화합물 (예컨대, 상기 기재된 비스페놀 화합물), 화학식 XVII으로 나타낸 모노아릴 다이하이드록시 화합물, 또는 이의 조합으로부터 유도될 수 있다. 본 발명에 사용하기 적절한 C6-30 다이하이드록시 방향족 화합물의 비제한적인 예로는 레조시놀 (즉, 1,3-다이하이드록시벤젠), 4-메틸-1,3-다이하이드록시벤젠, 5-메틸-1,3-다이하이드록시벤젠, 4,6-다이메틸-1,3-다이하이드록시벤젠, 1,4-다이하이드록시벤젠, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 메테인, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 에테인, 2,2-비스(4-하이드록시페닐) 프로페인, 2,2-비스(4-하이드록시페닐) 뷰테인, 2,2-비스(4-하이드록시페닐) 옥테인, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 프로페인, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) n-뷰테인, 2,2-비스(4-하이드록시-1-메틸페닐) 프로페인, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 사이클로헥세인, 비스(4-하이드록시페닐 설파이드), 1,1-비스(4-하이드록시-t-뷰틸페닐) 프로페인, 등, 또는 이의 조합을 포함한다. 하나의 구체예에서, C6-30 다이하이드록시 방향족 화합물은 비치환될 수 있다. 하나의 구체예에서, C6-30 다이하이드록시 방향족 화합물은 비-방향족 하이드로카빌 치환체 예컨대 알킬, 알콕시, 또는 알킬렌 치환체를 포함하지 않는다.
하나의 구체예에서, Ar이 레조시놀로부터 유도된 경우, 폴리실록세인 단위는 화학식 XXIIa-1으로 나타낼 수 있다:
Figure pct00044
화학식 XXIIa-1
또 다른 구체예에서, Ar이 비스페놀 A로부터 유도된 경우, 폴리실록세인 단위는 화학식 XXIIa-2로 나타낼 수 있다:
Figure pct00045
화학식 XXIIa-2
하나의 구체예에서, 또는 폴리실록세인 단위는 화학식 XXIIa-1으로 나타낸 폴리실록세인 단위, 화학식 XXIIa-2으로 나타낸 폴리실록세인 단위, 또는 이의 조합을 포함할 수 있고, 여기서 E의 평균값은 상기 기재된 바와 같은 수 있으며, 예를 들어 E의 평균값은 약 2 내지 약 200일 수 있다.
또 다른 구체예에서, 폴리실록세인 단위는 화학식 XXIIb으로 나타낸 폴리다이오가노실록세인 단위를 포함할 수 있고:
Figure pct00046
화학식 XXIIb
여기서 각각의 R2는 독립적으로 C1-30 하이드로카빌렌 그룹 또는 C2-14 하이드로카빌렌 그룹, 예컨대 예를 들어, 2가 C1-30 알킬렌 그룹 또는 C7-30 아릴렌-알킬렌 그룹일 수 있고; R 및 E는 상기 화학식 XXII으로 나타낸 폴리실록세인 단위에 관한 부분에 기재되어 있다. 이러한 상기 E 및 R 설명의 임의의 양태 및/또는 구체예는 화학식 XXIIb로 나타낸 폴리다이오가노실록세인 단위를 설명하기 위해 제한 없이 이용될 수 있다. 본 명세서의 개시를 목적으로, “E-1”은 “E 빼기 1”을 지칭하며, 이는 특히 하나의 Si가 반복되는 꺾쇠괄호 외부에 배치되는 화학식에 있어서 폴리실록세인 단위 내 Si 단위의 수를 다음과 같이 E로 보존하고자 하는 것이다: [(E-1) + 1 (꺾쇠괄호 외부의 Si)] = E.
R2가 C7-30 아릴렌-알킬렌 그룹인 화학식 XXIIb의 구체예에서, 폴리다이오가노실록세인 단위는 화학식 XXIIb-1으로 나타낼 수 있고:
Figure pct00047
화학식 XXIIb-1
여기서 각각의 R3는 독립적으로 2가 C2-8 지방족 그룹일 수 있고; R 및 E는 상기 화학식 XXII으로 나타낸 폴리실록세인 단위에 관한 부분에 기재되어 있다. 이러한 상기 E 및 R 설명의 임의의 양태 및/또는 구체예는 화학식 XXIIb-1로 나타낸 폴리다이오가노실록세인 단위를 설명하기 위해 제한 없이 이용될 수 있다. 화학식 XXIIb-1의 각각의 M은 동일하거나 상이할 수 있으며, 할로겐, 사이아노 그룹, 나이트로 그룹, C1-8 알킬싸이오 그룹, C1-8 알킬 그룹, C1-8 알콕시 그룹, C2-8 알켄일 그룹, C2-8 알켄일옥시 그룹, C3-8 사이클로알킬 그룹, C3-8 사이클로알콕시 그룹, C6-10 아릴 그룹, C6-10 아릴옥시 그룹, C7-12 아릴알킬 그룹, C7-12 아릴알콕시 그룹, C7-12 알킬아릴 그룹, 또는 C7-12 알킬아릴옥시 그룹일 수 있고, 여기서 각각의 n은 독립적으로 0, 1, 2, 3, 또는 4일 수 있다. 하나의 구체예에서, m은 브로모 또는 클로로, 알킬 그룹 (예컨대, 메틸, 에틸, 프로필), 알콕시 그룹 (예컨대, 메톡시, 에톡시, 프로폭시) 또는 아릴 그룹 (예컨대, 페닐, 클로로페닐, 톨릴)일 수 있고; R3는 다이메틸렌, 트리메틸렌 또는 테트라메틸렌 그룹일 수 있고; R은 C1-8 알킬 그룹, 할로알킬 그룹 (예컨대, 트리플루오로프로필), 사이아노알킬 그룹, 또는 아릴 그룹 (예컨대, 페닐, 클로로페닐, 톨릴)일 수 있다. 또 다른 구체예에서, R은 메틸, 메틸 및 트리플루오로프로필의 조합, 또는 메틸 및 페닐의 조합일 수 있다. 또 다른 구체예에서, m은 메톡시일 수 있고, n은 0 또는 1일 수 있고, R3는 2가 C1-3 지방족 그룹일 수 있고, R은 메틸일 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리실록세인 단위는 화학식 XXIIb-2으로 나타낸, 유케놀-캡핑된 폴리실록세인 단위일 수 있고:
Figure pct00048
화학식 XXIIb-2
여기서 E는 상기 기재된 바와 같이, 평균값이 택일적으로 약 2 내지 약 200, 택일적으로 약 2 내지 약 100, 택일적으로 약 2 내지 약 90, 택일적으로 약 2 내지 약 80, 택일적으로 약 2 내지 약 30, 택일적으로 약 20 내지 약 100, 또는 택일적으로 약 30 내지 약 80일 수 있다.
또 다른 구체예에서, 폴리실록세인 단위는 화학식 XXIIb-3 또는 화학식 XXIIb-4으로 나타낸 폴리실록세인 단위를 포함할 수 있고:
Figure pct00049
화학식 XXIIb-3
Figure pct00050
화학식 XXIIb-4
여기서 E는 상기 기재된 바와 같이, 평균값이 택일적으로 약 2 내지 약 200, 택일적으로 약 2 내지 약 100, 택일적으로 약 2 내지 약 90, 택일적으로 약 2 내지 약 80, 택일적으로 약 2 내지 약 30, 택일적으로 약 20 내지 100, 또는 택일적으로 약 30 내지 약 80일 수 있다.
당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, ITR-PC-실록세인 공중합체 내의 화학식 XXII으로 나타낸 폴리실록세인 단위의 상대적인 양은 공중합체 조성물 (예컨대, 열가소성 조성물)의 원하는 성질, 예를 들어 충격 성질, 매연 농도(smoke density), 열 발생, 및 용융 점도에 의존한다. 하나의 구체예에서, 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 우수한 충격 및/또는 투명도 성질을 제공, 뿐만 아니라 공중합체 조성물 내 원하는 중량 퍼센트의 실록세인 단위를 제공할 수 있는 평균값 E를 가지도록 선택될 수 있다. 하나의 구체예에서, 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 실록세인 단위를 공중합체 조성물 내 중합체의 전체 중량을 기준으로, 약 0.3 중량% 내지 약 30 중량%, 택일적으로 약 0.5 중량% 내지 약 25 중량%, 또는 택일적으로 약 0.5 중량% 내지 약 15 중량%의 양으로 포함할 수 있고, 여기서 실록세인 단위는 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)의 중합체 백본에 공유 결합된 폴리실록세인 단위에 의해 제공될 수 있다.
하나의 구체예에서, ITR-PC-실록세인 공중합체는 약 1 mol% 내지 약 40 mol%, 또는 택일적으로 약 1 mol% 내지 약 20 mol%의 비스페놀-A 카보네이트 단위; 약 50 mol% 내지 약 95 mol%의 화학식 XVIIIc으로 나타낸 ITR 에스터 단위; 및 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 실록세인 단위를 제공하기에 효과적인 양의 화학식 XXIIb으로 나타낸 폴리실록세인 단위를 포함할 수 있고, 여기서 mol%는 공중합체 내의 단위의 전체 몰 기준이며, 중량%는 공중합체의 전체 중량 기준이다.
하나의 구체예에서, ITR-PC-실록세인 공중합체는 약 1 mol% 내지 약 40 mol%, 또는 택일적으로 약 1 mol% 내지 약 20 mol%의 비스페놀-A 카보네이트 단위; 약 50 mol% 내지 약 95 mol%의 화학식 XVIIIc으로 나타낸 ITR 에스터 단위; 및 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 실록세인 단위를 제공하기에 효과적인 양의 화학식 XXIIb-1, 화학식 XXIIb-2, 화학식 XXIIb-3, 화학식 XXIIb-4, 또는 이의 조합으로 나타낸 폴리실록세인 단위를 포함할 수 있고, 여기서 mol%는 공중합체 내의 단위의 전체 몰 기준이며, 중량%는 공중합체의 전체 중량 기준이다. 일부 구체예에서, 폴리실록세인 단위는 화학식 XXIIb-1으로 나타낸 폴리실록세인 단위를 포함할 수 있다. 다른 구체예에서, 폴리실록세인 단위는 화학식 XXIIb-2, 화학식 XXIIb-3, 화학식 XXIIb-4, 또는 이의 조합으로 나타낸 폴리실록세인 단위를 포함할 수 있다.
하나의 구체예에서, ITR-PC-실록세인 공중합체는 약 1 mol% 내지 약 40 mol%, 또는 택일적으로 약 1 mol% 내지 약 20 mol%의 비스페놀-A 카보네이트 단위; 약 50 mol% 내지 약 95 mol%의 화학식 XVIIIc으로 나타낸 ITR 에스터 단위; 및 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 실록세인 단위를 제공하기에 효과적인 양의 화학식 XXIIb-2으로 나타낸 폴리실록세인 단위를 포함할 수 있고, 여기서 mol%는 공중합체 내의 단위의 전체 몰 기준이며, 중량%는 공중합체의 전체 중량 기준이다.
하나의 구체예에서, ITR-PC-실록세인 공중합체는 약 1 mol% 내지 약 20 mol%의 비스페놀-A 카보네이트 단위; 약 60 mol% 내지 약 90 mol%의 화학식 XVIIIc으로 나타낸 ITR 에스터 단위; 및 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 실록세인 단위를 제공하기에 효과적인 양의 화학식 XXIIb-1, 화학식 XXIIb-2, 화학식 XXIIb-3, 화학식 XXIIb-4, 또는 이의 조합으로 나타낸 폴리실록세인 단위를 포함할 수 있고, 여기서 mol%는 공중합체 내의 단위의 전체 몰 기준이며, 중량%는 공중합체의 전체 중량 기준이다.
하나의 구체예에서, ITR-PC-실록세인 공중합체는 약 1 mol% 내지 약 20 mol%의 비스페놀-A 카보네이트 단위; 약 60 mol% 내지 약 90 mol%의 화학식 XVIIIc으로 나타낸 ITR 에스터 단위; 및 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 실록세인 단위를 제공하기에 효과적인 양의 화학식 XXIIb-1, 화학식 XXIIb-2으로 나타낸 폴리실록세인 단위를 포함할 수 있고, 여기서 mol%는 공중합체 내의 단위의 전체 몰 기준이며, 중량%는 공중합체의 전체 중량 기준이다.
하나의 구체예에서, PC는 계면 중합 및 용융 중합과 같은 공정에 의해 제조될 수 있다. 계면 중합에 대한 반응 조건이 가변적일 수 있지만, 예시적인 공정은 일반적으로 2가 페놀 반응물을 수성 가성 소다 또는 칼리(potash)에 용해 또는 분산시키는 단계, 생성된 혼합물을 수-비혼화성(water-immiscible) 용매 매질에 첨가하는 단계, 및 반응물을 제어된 pH 조건, 예컨대, 약 pH 8 내지 약 pH 12 하에서, 3차 아민 및/또는 상전이 촉매와 같은 촉매의 존재 하에 카보네이트 전구 물질과 접촉시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 사용하기 적절한 수-비혼화성 용매의 비제한적인 예로는 메틸렌 클로라이드, 1,2-다이클로로에테인, 클로로벤젠, 톨루엔, 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
본 발명에 사용하기 적절한 카보네이트 전구 물질의 비제한적인 예로는 카보닐 할라이드, 카보닐 브로마이드, 카보닐 클로라이드, 할로포메이트, 2가 페놀의 비스할로포메이트, 비스페놀 A의 비스클로로포메이트, 하이드로퀴논의 비스클로로포메이트, 글리콜의 비스할로포메이트, 에틸렌 글리콜의 비스할로포메이트, 네오펜틸 글리콜의 비스할로포메이트, 폴리에틸렌 글리콜의 비스할로포메이트, 등, 또는 이의 조합을 포함한다. 하나의 구체예에서, 카보네이트 결합을 형성하기 위한 계면 중합 반응은 카보네이트 전구 물질과 같은 포스겐(phosgene)을 사용할 수 있고, 포스겐화 반응으로서 지칭된다.
하나의 구체예에서, 3차 아민은 트리메틸아민, 트리뷰틸아민, 지환족 3차 아민, N,N-다이에틸-사이클로헥실아민, 방향족 3차 아민, N,N-다이메틸아닐린, 등, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다.
하나의 구체예에서, 상전이 촉매는 화학식 (R3)4Q+X의 촉매를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 R3는 동일하거나는 상이할 수 있고, 각각의 R3는 독립적으로 C1-10 알킬 그룹일 수 있고; Q는 질소 또는 인 원자일 수 있고; X는 할로겐 원자, C1-8 알콕시 그룹 또는 C6-18 아릴옥시 그룹일 수 있다. 본 발명에 사용하기 적절한 상전이 촉매의 비제한적인 예로는 [CH3(CH2)3]4NX, [CH3(CH2)3]4PX, [CH3(CH2)5]4NX, [CH3(CH2)6]4NX, [CH3(CH2)4]4NX, CH3[CH3(CH2)3]3NX, 및 CH3[CH3(CH2)2]3NX를 포함하며, 여기서 X는 Cl-, Br-, C1-8 알콕시 그룹 또는 C6-18 아릴옥시 그룹일 수 있다. 하나의 구체예에서, 상전이 촉매는 포스겐화 혼합물 내 비스페놀의 중량 기준으로, 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 택일적으로 약 0.5 중량% 내지 약 2 중량%의 유효량으로 사용될 수 있다.
하나의 택일적인 구체예에서, 용융 공정은 폴리카보네이트를 제조하도록 사용될 수 있다. 용융 중합은 배치 공정 또는 연속 공정으로서 수행될 수 있다. 어느 경우라도, 사용되는 용융 중합 조건은 둘 이상의 별개의 반응 단계, 예를 들어, 출발 다이하이드록시 방향족 화합물 ?? 다이아릴 카보네이트가 올리고머 폴리카보네이트로 전환되는 제1 반응 단계, 및 제1 반응 단계에서 형성된 올리고머 폴리카보네이트가 높은 분자량의 폴리카보네이트로 전환되는 제2 반응 단계를 포함할 수 있다. 이러한 “단계식” 중합 반응 조건은 연속 중합 시스템에서의 사용에 특히 적절하며, 여기서 출발 단량체는 제1 반응 용기에서 올리고머화될 수 있고, 형성된 올리고머 폴리카보네이트는 올리고머 폴리카보네이트가 높은 분자량의 폴리카보네이트로 전환되는 하나 이상의 다운스트림 반응기로 연속적으로 전달될 수 있다. 일반적으로, 올리고머화 단계 (예컨대, 제1 반응 단계)에서 생성된 올리고머 폴리카보네이트는 수 평균 분자량 (Mn)이 약 1,000 Da 내지 약 7,500 Da인 것을 특징으로 할 수 있다. 하나 이상의 이후의 중합 단계 (예컨대, 제2 반응 단계)에서, 폴리카보네이트의 Mn은 약 8,000 Da 내지 약 25,000 달톤으로 증가할 수 있다 (폴리카보네이트 표준을 사용하여 측정). 일반적으로, Mn은 다음의 식 2에 따라 계산될 수 있고:
Figure pct00051
(2)
여기서 Ni는 분자량 Mi의 분자의 수이다.
용어 "용융 중합 조건"은 에스터 교환(transesterification) 촉매 존재하에 다이하이드록시 방향족 화합물과 다이아릴 카보네이트 사이에 반응을 실행하기에 필수적인 조건을 의미하는 것으로 이해된다. 일반적으로, 용매는 공정에 사용되지 않으며, 반응물 (예컨대, 다이하이드록시 방향족 화합물, 다이아릴 카보네이트)은 용융된 상태이다. 하나의 구체예에서, 용융 중합 동안의 반응 온도는 약 100 ℃ 내지 약 350 ℃, 또는 택일적으로 약 180 ℃ 내지 약 310 ℃의 범위일 수 있다. 하나의 구체예에서, 용융 중합 동안의 압력은 반응의 초기 단계 (예컨대, 제1 반응 단계)에서 대기압, 택일적으로 초-대기압, 또는 택일적으로 약 대기압 내지 약 15 torr, 및 후속 단계에서는 감소된 압력, 예를 들어 약 0.2 torr 내지 약 15 torr일 수 있다. 하나의 구체예에서, 용융 중합 동안의 반응 시간은 약 0.1 시간 내지 약 10 시간의 범위일 수 있다.
하나의 구체예에서, 용융 중합에 사용하기 적절한 다이아릴 카보네이트 에스터는 다이페닐 카보네이트, 아릴 그룹 상에 전자-끄는 치환체를 가지는 활성화된 다이페닐 카보네이트, 비스(4-나이트로페닐)카보네이트, 비스(2-클로로페닐)카보네이트, 비스(4-클로로페닐)카보네이트, 비스(메틸 살리실)카보네이트, 비스(4-메틸카복실페닐)카보네이트, 비스(2-아세틸페닐)카복실레이트, 비스(4-아세틸페닐)카복실레이트, 등, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리카보네이트의 용융 중합에 사용되는 촉매는 알파 촉매 또는 베타 촉매를 포함한다. 베타 촉매는 일반적으로 휘발성이며 고온에서 분해된다. 따라서, 베타 촉매는 초기 저온 중합 단계에서의 사용에 바람직하다. 알파 촉매는 일반적으로 베타 촉매보다 열적으로 더욱 안정하고, 휘발성이 낮다.
하나의 구체예에서, 알파 촉매는 알칼리 또는 알칼리성 토금속 이온의 공급원을 포함할 수 있다. 하나의 구체예에서, 알칼리 또는 알칼리성 토금속 이온의 공급원은 알칼리 금속 하이드록사이드, 리튬 하이드록사이드, 소듐 하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드, 알칼리성 토금속 하이드록사이드, 마그네슘 하이드록사이드, 칼슘 하이드록사이드, 등 또는 이의 조합을 포함한다. 하나의 구체예에서, 알칼리 또는 알칼리성 토금속 이온의 공급원은 카복실 산의 상응하는 염 (예컨대, 소듐 아세테이트), 에틸렌 다이아민 테트라아세트 산 (EDTA)의 유도체 (예컨대, EDTA 테트라소듐 염, EDTA 마그네슘 다이소듐 염), 등, 또는 이의 조합을 추가적으로 포함할 수 있다. 본 발명에 사용하기 적절한 알파 에스터 교환 촉매의 비제한적인 예로는 비-휘발성 무기 산의 알칼리 또는 알칼리성 토금속 염, NaH2PO3, NaH2PO4, Na2HPO3, KH2PO4, CsH2PO4, Cs2HPO4; 인산의 혼합 염, NaKHPO4, CsNaHPO4, CsKHPO4, 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, 베타 촉매는 4차 암모늄 화합물, 4차 포스포늄 화합물, 등, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 하나의 구체예에서, 4차 암모늄 화합물은 구조 (R4)4N+X-로 나타낸 화합물일 수 있고, 여기서 각각의 R4는 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각의 R4는 독립적으로 C1-20 알킬 그룹, C4-20 사이클로알킬 그룹, 또는 C4-20 아릴 그룹일 수 있고; X-는 유기 또는 무기 음이온, 예를 들어 하이드록사이드, 할라이드, 카복실레이트, 설포네이트, 설페이트, 포메이트, 카보네이트, 또는 바이카보네이트일 수 있다. 본 발명에 사용하기 적절한 유기 4차 암모늄 화합물의 비제한적인 예로는 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드, 테트라뷰틸 암모늄 하이드록사이드, 테트라메틸 암모늄 아세테이트, 테트라메틸 암모늄 포메이트, 테트라뷰틸 암모늄 아세테이트, 등, 또는 이의 조합을 포함한다. 하나의 구체예에서, 4차 암모늄 화합물은 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 포함한다. 하나의 구체예에서, 4차 포스포늄 화합물은 구조 (R5)4P+X-로 나타낸 화합물일 수 있고, 여기서 각각의 R5 독립적으로 C1-20 알킬 그룹, C4-20 사이클로알킬 그룹, 또는 C4-20 아릴 그룹일 수 있고; X-는 유기 또는 무기 음이온, 예를 들어 하이드록사이드, 할라이드, 카복실레이트, 설포네이트, 설페이트, 포메이트, 카보네이트, 또는 바이카보네이트일 수 있다. X- 가 다가 음이온, 예컨대 카보네이트 또는 설페이트인 경우, 4차 암모늄 및/또는 포스포늄 구조 내 양전하 및 음전하는 적절하게 균형잡힌 것으로 이해된다. 예를 들어, R4-R5가 각각 메틸 그룹이고, X-가 카보네이트인 경우, X-는 2(CO3 -2)를 나타내는 것으로 이해된다. 본 발명에 사용하기 적절한 유기 4차 포스포늄 화합물의 비제한적인 예로는 테트라메틸 포스포늄 하이드록사이드, 테트라메틸 포스포늄 아세테이트, 테트라메틸 포스포늄 포메이트, 테트라뷰틸 포스포늄 하이드록사이드, 테트라뷰틸 포스포늄 아세테이트 (TBPA), 테트라페닐 포스포늄 아세테이트, 테트라페닐 포스포늄 페녹사이드, 등, 또는 이의 조합을 포함한다. 하나의 구체예에서, 유기 4차 포스포늄 화합물은 TBPA를 포함한다.
하나의 구체예에서, 사용되는 알파 촉매 및 베타 촉매의 양은 중합 반응에 사용되는 다이하이드록시 화합물의 전체 몰수를 기준으로 할 수 있다. 중합 반응에 사용되는 모든 다이하이드록시 화합물에 대한 베타 촉매 (예컨대, 포스포늄 염)의 비율을 언급할 때, 다이하이드록시 화합물의 몰당 포스포늄 염의 몰을 언급하는 것이 편리하며, 이는 반응 혼합물 내 존재하는 각각의 개별적인 다이하이드록시 화합물의 몰의 합으로 나눈 포스포늄 염의 몰 수를 의미한다. 하나의 구체예에서, 알파 촉매는 사용되는 다이하이드록시 화합물의 몰당 약 1x10-2 내지 약 1x10-8, 택일적으로 약 1x10-4 내지 약 1x10-7 몰의 금속을 제공하기 위한 유효량으로 사용될 수 있다. 하나의 구체예에서, 베타 촉매 (예컨대, 유기 암모늄 또는 포스포늄 염)의 양은 반응 혼합물 내 다이하이드록시 화합물의 전체 몰당 약 1x10-2 내지 약 1x10-5, 택일적으로 약 1x10-3 내지 약 1x10-4 몰일 수 있다.
하나의 구체예에서, 분지형 폴리카보네이트 블록은 중합 동안 분지화제를 첨가함으로써 제조될 수 있고, 분지화제는 하이드록실, 카복실, 카복실 산 무수물, 및 할로포밀로부터 선택되는 적어도 3 개의 기능성 그룹을 포함하는 다작용성 유기 화합물을 포함할 수 있다. 본 발명에 사용하기 적절한 분지화제의 비제한적인 예로는 트리멜리트 산, 트리멜리트 산 무수물, 트리멜리트 트리클로라이드, 트리스-p-하이드록시 페닐 에테인, 이사틴-비스-페놀, 트리스-페놀 TC (1,3,5-트리스((p-하이드록시페닐)아이소프로필)벤젠), 트리스-페놀 PA (4(4(1,1-비스(p-하이드록시페닐)-에틸) 알파, 알파-다이메틸 벤질)페놀), 4-클로로폼일 프탈산 무수물, 트리메스 산, 벤조페논 테트라카복실 산, 등, 또는 이의 조합을 포함한다. 하나의 구체예에서, 분지화제는 포스겐화 혼합물에 포스겐화 혼합물의 전체 중량을 기준으로, 약 0.05 중량% 내지 약 5.0 중량%의 양으로 첨가될 수 있다. 선형 폴리카보네이트 및 분지형 폴리카보네이트를 포함하는 혼합물이 사용될 수 있다.
하나의 구체예에서, 모든 유형의 폴리카보네이트 말단 그룹은, 이러한 말단 그룹이 조성물의 원하는 성질에 상당한 역효과를 주지 않는 한, 폴리카보네이트 조성물에 유용한 것으로 고려된다. 하나의 구체예에서, 연쇄 정지제 (chain stopper, 또한 캡핑제로도 지칭)는 중합 동안 포함될 수 있다. 연쇄 정지제는 분자량 증가율을 제한하므로, 폴리카보네이트의 분자량을 제어한다. 하나의 구체예에서, 연쇄 정지제는 페놀성 화합물, 모노-페놀성 화합물, 모노-카복실 산 클로라이드, 모노-클로로포메이트, 이의 유도체, 등, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다.
연쇄 정지제로서 본 발명에 사용하기 적절한 페놀성 화합물의 비제한적인 예로는 모노-페놀성 화합물, 모노사이클릭 페놀, 페놀, C1-C22 알킬-치환된 페놀, p-큐밀-페놀, p- 및 3차-뷰틸 페놀; 다이페놀의 모노에터, p-메톡시페놀; 8 내지 9개의 탄소 원자를 가지는 분지형 사슬 알킬 치환체로 치환된 알킬-치환된 페놀; 모노-페놀성 UV 흡수제, 4-치환된-2-하이드록시벤조페논; 아릴 살리실레이트; 다이페놀의 모노에스터, 레조시놀 모노벤조에이트, 2-(2-하이드록시아릴)-벤조트리아졸, 2-(2-하이드록시아릴)-1,3,5-트리아진; 이의 유도체, 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
연쇄 정지제로서 본 발명에 사용하기 적절한 모노-카복실 산 클로라이드의 비제한적인 예로는 모노사이클릭, 모노-카복실 산 클로라이드, 벤조일 클로라이드, C1-C22 알킬-치환된 벤조일 클로라이드, 톨루오일 클로라이드, 할로겐-치환된 벤조일 클로라이드, 브로모벤조일 클로라이드, 시나모일 클로라이드, 4-네드이미도벤조일 클로라이드; 폴리사이클릭, 모노-카복실 산 클로라이드, 트리멜리트 무수물 클로라이드, 나프토일 클로라이드; 모노사이클릭 및 폴리사이클릭 모노-카복실 산 클로라이드의 조합; 22개 이하의 탄소 원자를 가지는 지방족 모노카복실 산의 클로라이드, 지방족 모노카복실 산의 작용기를 가지는 클로라이드, 아크릴로일 클로라이드, 메트아크릴로일 클로라이드; 모노-클로로포메이트, 모노사이클릭, 모노-클로로포메이트, 페닐 클로로포메이트, 알킬-치환된 페닐 클로로포메이트, p-큐밀 페닐 클로로포메이트, 톨루엔 클로로포메이트; 이의 유도체, 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, 폴리카보네이트는 상기 기재된 단위를 포함하는 분지형 폴리카보네이트일 수 있고; 여기서 폴리카보네이트의 전체 몰을 기준으로 약 3 mol% 이상의 모이어티는 분지화제로부터 유도될 수 있고; 말단-캡핑 그룹은 약 8.3 내지 약 11의 pKa를 가지는 말단-캡핑제로부터 유도될 수 있다. 이러한 구체예에서, 분지화제는 트리멜리트 트리클로라이드, 1,1,1-트리스(4-하이드록시페닐)에테인, 또는 이의 조합을 포함할 수 있고; 말단-캡핑제는 페놀, 사이아노 그룹, 지방족 그룹, 올레핀 그룹, 방향족 그룹, 할로겐, 에스터 그룹, 에터 그룹, 등, 또는 이의 조합의 치환기를 포함하는 페놀을 포함한다. 하나의 구체예에서, 말단-캡핑제는 페놀, p-t-뷰틸페놀, p-메톡시페놀, p-사이아노페놀, p-큐밀페놀, 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, 폴리(카보네이트-실록세인) 공중합체는 임의의 적절한 방법론에 의해 제조될 수 있다. 폴리(카보네이트-실록세인) 공중합체 제조 방법은 미국 특허 제 6,072,011호 및 미국 특허 공보 제 20140179843 A1호에 더욱 상세히 기재되어 있고, 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 참조 문헌으로 포함된다.
하나의 구체예에서, ITR-PC-실록세인 공중합체는 임의의 적절한 방법론에 의해 제조될 수 있다. 하나의 구체예에서, 아릴레이트 에스터 단위를 포함하는 폴리카보네이트 공중합체는 일반적으로 폴리에스터 블록으로부터 제조될 수 있고, 이러한 폴리에스터 블록은 상기 기재된 바와 같이, 계면 중합에 의해 제조될 수 있다. 그러나, 다이카복실산 또는 다이올 그 자체를 활용하기 보다는, 산 또는 다이올의 반응성 유도체, 예컨대 상응하는 애시드 할라이드, 특히 애시드 다이클로라이드 및 애시드 다이브로마이드가 사용될 수 있다. 예를 들어, 아이소프탈산, 테레프탈산, 또는 이의 조합을 사용하는 대신에, 아이소프탈로일 다이클로라이드, 테레프탈로일 다이클로라이드, 또는 이의 조합이 사용될 수 있다. 폴리에스터는 또한 상기 기재된 바와 같은 용융-공정 축합 (예컨대, 용융 중합)에 의해, 용액 상 축합에 의해, 또는 에스터 교환 중합에 의해 수득될 수 있고, 예를 들어, 다이메틸 테레프탈레이트와 같은 다이알킬 에스터는 산 촉매 작용을 사용하여 다이하이드록시 반응물과 에스터 교환되어, 폴리에스터 블록을 생성할 수 있다. 분지화제 (예컨대, 3 개 이상의 하이드록실 그룹을 가지는 글리콜; 3 개의 작용기 또는 다수의 작용기의 카복실 산)가 도입된 분지형 폴리에스터 블록이 사용될 수 있다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 조성물의 궁극적인 최종 용도에 따라, 폴리에스터 블록 상에 다양한 농도의 산 및 하이드록실 말단 그룹을 가지는 것이 바람직할 수 있다.
하나의 구체예에서, 아릴레이트 에스터 단위를 포함하는 폴리카보네이트 공중합체는 폴리카보네이트 표준으로 보정된 가교 스타이렌-다이바이닐 벤젠 컬럼을 사용하는 GPC에 의해 측정된 Mw가 약 2,000 Da 내지 약 100,000 Da, 택일적으로 약 3,000 Da 내지 약 75,000 Da, 택일적으로 약 4,000 Da 내지 약 50,000 Da, 택일적으로 약 5,000 Da 내지 약 35,000 Da, 또는 택일적으로 약 17,000 Da 내지 약 30,000 Da일 수 있다. GPC 샘플을 밀리리터 당 1 밀리그램(mg/ml)의 농도로 제조하고, 1.0 ml/분의 유속으로 용출하였다.
하나의 구체예에서, 폴리카보네이트 공중합체는 25 ℃의 클로로폼에서 측정된 고유 점도가, 약 0.3 dl/g 내지 약 1.5 dl/g, 택일적으로 약 0.4 dl/g 내지 약 1.25 dl/g, 또는 택일적으로 약 0.45 dl/g 내지 약 1.0 dl/g임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리(카보네이트-실록세인)은 ASTM D1238에 따라 1.2 kg 중량의 부하하에 300 ℃에서 측정된 용융 체적 흐름률(melt volume flow rate)이 약 1 입방 센티미터/10 분 (cc/10 분) 내지 약 50 cc/10 분, 택일적으로 약 1.5 cc/10 분 내지 약 40 cc/10 분, 또는 택일적으로 약 2 cc/10 분 내지 약 30 cc/10 분임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리카보네이트는 상업적으로 입수 가능한 폴리카보네이트, 예를 들어 LEXAN FST 수지, LEXAN FST3403 수지, LEXAN FST9705 수지, 등, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. LEXAN FST 수지는 우수한 화염, 매연 및 독성 성능을 제공하는 폴리카보네이트 (PC) 공중합체이고; LEXAN FST3403 수지는 사출 성형에 적절한 고유동 PC 공중합체 수지이고; LEXAN FST9705 수지는 고점도 PC 에스터이며; 이들은 SABIC Innovative Plastics으로부터 상업적으로 입수 가능하다.
폴리카보네이트는 커패시터 필름용 중합체 조성물의 특정 구체예 내에 존재할 수 있는 선택적인 성분이지만, 모든 커패시터 필름용 중합체 조성물에 대한 각각의 모든 구체예에 존재할 필요는 없다. 폴리카보네이트가 존재하는 구체예에서, 폴리카보네이트는 커패시터 필름용 중합체 조성물 내에 커패시터 필름용 중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 0.1 중량 퍼센트 (중량%) 내지 약 50 중량%, 택일적으로 약 1 중량% 내지 약 45 중량%, 택일적으로 약 5 중량% 내지 약 40 중량%, 택일적으로 약 10 중량% 내지 약 35 중량%, 택일적으로 약 10 중량% 내지 약 30 중량%, 또는 택일적으로 약 15 중량% 내지 약 25 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 폴리페닐렌 에터 설폰을 포함한다. 폴리페닐렌 에터 설폰은 동종 중합체, 공중합체, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 폴리페닐렌 에터 설폰 공중합체는 랜덤 공중합체, 비-랜덤 공중합체, 및 블록 공중합체를 포함할 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰 중합체는 중합체의 백본에 에터 연결부 및 아릴 설폰 연결부 모두를 가지는 반복 단위를 포함할 수 있으며, 여기서 반복 단위는 화학식 XXIII에 의해 나타낼 수 있고:
Figure pct00052
화학식 XXIII
여기서 각각의 R6는 독립적으로 수소, 알킬, 아릴, 알킬 아릴, 알콕시, 또는 할로겐일 수 있고; x1은 0 내지 4일 수 있고; n1은 약 25 내지 약 1,000, 택일적으로 약 25 내지 약 500, 또는 택일적으로 약 25 내지 약 100일 수 있다. 이러한 구체예에서, 아릴 설폰 연결부는 4,4'; 3,3'; 3,4' 위치, 또는 이의 조합에 존재할 수 있다. 하나의 구체예에서, 아릴 설폰 연결부는 4,4' 다이아릴 설폰일 수 있다. 일부 구체예에서, 약 50 mol% 이상의 주사슬 설폰 연결부는 바이페놀로부터 유도될 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 바이페놀 폴리페닐렌 에터 설폰을 포함하며, 여기서 주사슬 설폰 연결부는 바이페놀로부터 유도될 수 있다. 이러한 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 화학식 XXIV로서 나타낸 폴리페닐설폰 (PPSU)을 포함하고:
Figure pct00053
화학식 XXIV
여기서 n1은 상기 화학식 XXIII에 대한 부분에 기재되어 있다. 이러한 n1 설명의 임의의 양태 및/또는 구체예는 화학식 XXIV의 n1 를 설명하기 위해 제한 없이 이용될 수 있다.
일부 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 폴리페닐렌 에터 설폰 공중합체, 예를 들어 화학식 XXV로 나타낸 공중합체일 수 있고:
Figure pct00054
화학식 XXV
여기서 A는 -O-, -S-, -SO2-, C6-C18 아릴 그룹, 및 C3-C12 알킬 그룹으로 구성된 군으로부터 선택되는 연결 그룹 (예컨대, A 연결부)일 수 있고; 이러한 A 연결부는 4,4'; 3,3'; 3,4' 위치, 또는 이의 조합에 존재할 수 있고; R6 및 x1은 화학식 XXIII에 대해 상기 기재되어 있고; n1은 m1을 내지 초과할 수 있고; (n1+m1) 합은 약 20 내지 약 1,000, 택일적으로 약 25 내지 약 500, 또는 택일적으로 약 25 내지 약 100일 수 있고; 아릴 설폰 연결부는 4,4'; 3,3'; 3,4' 위치, 또는 이의 조합에 존재할 수 있다. 이러한 R6 및 x1 설명의 임의의 양태 및/또는 구체예는 화학식 XXV의 R6 및 x1을 설명하기 위해 제한 없이 이용될 수 있다. 하나의 구체예에서, A 연결부는 4,4' 위치에 존재할 수 있다. 하나의 구체예에서, 아릴 설폰 연결부는 4,4' 위치에 존재할 수 있다. 일부 구체예에서, n1은 (n1+m1) 합의 전체 값의 약 70% 내지 약 80%일 수 있고, m1은 약 20% 내지 약 30%일 수 있다. 하나의 구체예에서, n1은 (n1+m1) 합의 전체 값의 약 70%일 수 있고, m1은 약 30%일 수 있다. 하나의 구체예에서, n1은 (n1+m1) 합의 전체 값의 약 80%일 수 있고, m1은 약 20%일 수 있다. 일부 구체예에서, A는 아이소프로필리덴일 수 있다.
이러한 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 화학식 XXVI로 나타낸 폴리페닐렌 에터 설폰 공중합체를 포함하고:
Figure pct00055
화학식 XXVI
여기서 n1 은 m1을 초과할 수 있고; (n1+m1) 합은 약 25 내지 약 100일 수 있다.
하나의 구체예에서, 화학식 XXV으로 나타내고, A는 아이소프로필이며, A 연결부는 4,4' 위치에 위치하고, 아릴 설폰 연결부는 4,4' 위치에 위치하고, R6은 수소인 폴리페닐렌 에터 설폰 공중합체는 화학식 XXVI으로 나타낸 폴리페닐렌 에터 설폰 공중합체를 포함한다.
하나의 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 임의의 적절한 방법론에 의해 제조될 수 있다.폴리페닐렌 에터 설폰의 제조 방법은 당업자에게 공지되어 있고, 미국 특허 제 4,176,222호 및 미국 특허 공보 제 8,034,857호에 일반적으로 기재되어 있으며; 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 참조 문헌으로 포함된다.
일부 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 알칼리 금속 하이드록사이드 방법에 의해 제조될 수 있다. 알칼리 금속 하이드록사이드 방법에서, 2가 페놀의 알칼리 금속 복염은 실질적으로 무수 조건 하에, 이극성의 비양자성 용매의 존재하에서 다이할로벤제노이드 화합물과 접촉될 수 있다.
일부 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 카보네이트 방법에 의해 제조될 수 있다. 카보네이트 방법에서, 2가 페놀 및 다이할로벤제노이드 화합물이, 예를 들어, 소듐 카보네이트 또는 바이카보네이트 및 제2 알칼리 금속 카보네이트 또는 바이카보네이트와 함께 가열된다.
하나의 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 바이페놀과 다이클로로다이페닐 설폰의 중축합(polycondensation) 생성물일 수 있다.
하나의 구체예에서, 방향족 다이하이드록시 화합물은 폴리페닐렌 에터 설폰 공중합체를 제조하도록 사용될 수 있다. 본 개시에서 폴리페닐렌 에터 설폰 공중합체를 제조하기에 적절한 방향족 다이하이드록시 화합물의 비제한적인 예로는 비스페놀, 비스페놀 A, 다이메틸 사이클로헥실 비스페놀, 다이하이드록시 다이페닐 에터, 하이드로퀴논, 메틸 하이드로퀴논, 4,4'-바이페놀, 등, 또는 이의 조합을 포함한다. 폴리페닐렌 에터 설폰 공중합체를 제조하기에 적절한 방향족 다이하이드록시 화합물은 미국 특허 제20060167216 A1호, 제20050113558 A1호, 및 제20060069236 A1호에 더욱 상세히 기재되어 있고, 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 참조 문헌으로 포함된다.
하나의 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 ASTM D5296에 따라 폴리스타이렌 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해 측정된 중량 평균 분자량 (Mw)이 약 10,000 Da 내지 약 100,000 Da, 택일적으로 약 15,000 Da 내지 약 85,000 Da, 또는 택일적으로 약 20,000 Da 내지 약 70,000 Da임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 메틸렌 클로라이드, 클로로폼, N-메틸피롤리돈, 등에서 측정된 고유 점도가 약 0.3 dl/g 이상, 택일적으로 약 0.3 dl/g 내지 약 1.5 dl/g, 택일적으로 약 0.4 dl/g 내지 약 1.5 dl/g, 또는 택일적으로 약 0.5 dl/g 내지 약 1.4 dl/g임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 Tg가 약 180 ℃ 내지 약 250 ℃, 택일적으로 약 185 ℃ 내지 약 245 ℃, 택일적으로 약 200 ℃ 내지 약 250 ℃, 또는 택일적으로 약 190 ℃ 내지 약 240 ℃임을 특징으로 할 수 있다. 하나의 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 (다수의 Tg 값과 대조적으로) 하나의 Tg임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 상업적으로 입수 가능한 폴리페닐렌 에터 설폰, 예를 들어 RADEL R-5000 폴리페닐설폰, RADEL R-5100 폴리페닐설폰, RADEL R-5500 폴리페닐설폰, RADEL R-5600 폴리페닐설폰, RADEL R-5800 폴리페닐설폰, RADEL R-5900 폴리페닐설폰, 등, 또는 이의 조합을 포함한다. RADEL R-5000 폴리페닐설폰은 특출한 가수분해 안정성을 제공하는 PPSU이고; RADEL R-5100 폴리페닐설폰 (예컨대, RADEL R-5100NT 폴리페닐설폰)은 특출한 가수분해 안정성을 제공하며, 반투명 내지는 혼탁하고, 사출 성형을 위한 범용 PPSU이고; RADEL R-5500 폴리페닐설폰은 특출한 가수분해 안정성을 제공하는 범용 압출 등급의 PPSU이고; RADEL R-5600 폴리페닐설폰은 매우 높은 용융 유동 등급의 PPSU이고; RADEL R-5800 폴리페닐설폰은 높은 용융 유동 등급 PPSU이고; RADEL R-5900 폴리페닐설폰은 중간 용융 점도를 가지는 PPSU이고; 이들은 Solvay로부터 상업적으로 입수 가능하다.
하나의 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 커패시터 필름용 중합체 조성물 내에 커패시터 필름용 중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 10 중량% 내지 약 75 중량%, 택일적으로 약 20 중량% 내지 약 60 중량%, 택일적으로 약 30 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 택일적으로 약 35 중량% 내지 약 45 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 하나의 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 커패시터 필름용 중합체 조성물 내에 커패시터 필름용 중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 40 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 중합체 조성물의 하나 이상의 성질을 개선하기 위한 첨가제, 예를 들어 안정화제 (예컨대, 산화 방지제), 열안정화제, 광안정화제, 자외선 (UV) 흡수제, 소광제(quencher), 가소제, 윤활제, 윤활 오일, 대전 방지제, 난연제, 적하 방지제, 방사선 안정화제, 불소계 고분자(fluoropolymer), 안료, 염료, 입상 충전제, 유리, 탄소 섬유, 미카, 탈크, 추가적인 중합체 (예컨대, 무정형 중합체), 폴리에틸렌, 높은 밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 지방산, 실록세인, 왁스, 등, 또는 이의 조합을 추가적으로 포함할 수 있다. 이러한 구체예에서, 첨가제는 조성물의 중량으로 약 10 중량% 초과의 플루오린을 제공하지 않도록, 약 5,000 ppm 초과의 실리콘을 제공하지 않도록, 또는 중합체 조성물의 원하는 성질에 상당한 역효과를 주지 않도록 선택될 수 있다. 하나의 구체예에서, 첨가제는 커패시터 필름용 중합체 조성물 내에, 약 250 Da 미만의 분자량을 가지는 화합물의 약 1,000 ppm 미만을 제공하는 양으로 존재할 수 있다.
일부 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 산화 방지제, 예를 들어 인-함유 안정화제, 유기인 화합물, 이작용기의 인 함유 화합물, 포스파이트, 트리아릴 포스파이트, 포스포나이트(phosphonite), 아릴 포스포네이트(phosphonate), 입체 장애성 페놀, 등, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 다른 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 안정화제, 예를 들어 인-함유 안정화제를 포함하지 않는다. 하나의 구체예에서, 인-함유 안정화제는 중량 평균 분자량이 약 300 Da 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 하나 초과의 인-함유 안정화제를 포함할 수 있다. 이러한 구체예에서, 인-함유 안정화제는 동일한 유형 또는 상이한 유형일 수 있다. 예를 들어, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 두 개의 포스파이트 또는 포스파이트 및 포스포나이트를 포함할 수 있다.
본 발명에 사용하기 적절한 포스파이트 및 포스포나이트의 비제한적인 예로는 트리페닐 포스파이트, 다이페닐 알킬 포스파이트, 페닐 다이알킬 포스파이트, 트리스(노닐페닐)포스파이트, 트리라우릴 포스파이트, 트리옥타데실 포스파이트, 다이스테아릴 펜타에리트리톨 다이포스파이트, 트리스(2,4-다이-tert-뷰틸페닐)포스파이트, 다이아이소데실 펜타에리트리톨 다이포스파이트, 비스(2,4-다이-tert-뷰틸페닐) 펜타에리트리톨 다이포스파이트, 비스(2,6-다이-tert-뷰틸-4-메틸페닐)-펜타에리트리톨다이포스파이트, 다이아이소데실옥시 펜타에리트리톨 다이포스파이트, 비스(2,4-다이-tert-뷰틸-6-메틸페닐)펜타에리트리톨 다이포스파이트, 비스(2,4,6-트리스(tert-뷰틸페닐)펜타에리트리톨 다이포스파이트, 트리스테아릴 소르비톨 트리-포스파이트, 테트라키스(2,4-다이-tert-뷰틸-페닐) 4,4'-바이페닐렌 다이포스포나이트, 비스(2,4-다이-tert-뷰틸-6-메틸페닐)메틸 포스파이트, 비스(2,4-다이-tert-뷰틸-6-메틸페닐)에틸 포스파이트, 2,2',2''-나이트릴로[트리에틸 트리스(3,3',5,5'-테트라-tert-뷰틸-1,1'-바이페닐-2,2'-다이일)포스파이트], 2-에틸헥실(3,3',5,5'-테트라-tert-뷰틸-1,1'-바이페닐-2,2'-다이일)포스파이트, 5-뷰틸-5-에틸-2-(2,4,6-트리-tert-뷰틸페녹시)-1,3,2-다이옥사포스피레인, 테트라키스(2,4-다이-tert-뷰틸페닐)-4,4-바이페닐다이포스포나이트, 트리스(2,4-다이-tert-뷰틸페닐) 포스파이트 (PEPQ), 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, 인-함유 안정화제는 커패시터 필름용 중합체 조성물 내에 조성물의 전체 중량을 기준으로, 약 0.005 중량% 내지 약 3 중량%, 또는 택일적으로 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
하나의 구체예에서, 인-함유 안정화제는 커패시터 필름용 중합체 조성물 내에 조성물의 전체 중량을 기준으로, 약 0 중량% 내지 약 2 중량%, 택일적으로 약 0 중량% 내지 약 1.0 중량%, 또는 택일적으로 약 0.5 중량% 내지 약 1.0 중량%의 양으로 존재할 수 있고, 여기서 인-함유 안정화제는 중량 평균 분자량이 약 500 Da 이상임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 인-함유 안정화제는 Ciba Chemical Co로부터 상업적으로 입수 가능한 트리스-다이-tert-뷰틸페닐 포스파이트인 IRGAPHOS 168를 포함한다. 하나의 구체예에서, 인-함유 안정화제는 Dover Chemical Co로부터 상업적으로 입수 가능한 DOVERPHOS S-9228를 포함한다.
하나의 구체예에서, 산화 방지제는 입체 장애성 페놀, 예를 들어 알킬화된 모노페놀, 알킬화된 비스페놀, 폴리 페놀, 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
본 발명에 사용하기 적절한 알킬화된 모노페놀의 비제한적인 예로는 2,6-다이-tert-뷰틸-4-메틸페놀; 2-tert-뷰틸-4,6-다이메틸페놀; 2,6-다이-tert-뷰틸-4-에틸페놀; 2,6-다이-tert-뷰틸-4-n-뷰틸페놀; 2,6-다이-tert-뷰틸-4-아이소뷰틸페놀; 2,6-다이사이클로펜틸-4-메틸페놀; 2-(알파-메틸사이클로헥실)-4,6-다이메틸페놀; 2,6-다이옥타데실-4-메틸페놀; 2,4,6-트리사이클로헥실페놀; 2,6-다이-tert-뷰틸-4-메톡시메틸페놀; 곁사슬에서 선형 또는 분지형인 노닐 페놀; 2,6-다이-tert-4-메틸페놀; 2,4-다이메틸-6-(1'-메틸운데크-1'-일)페놀; 2,4-다이메틸-6-(1'-메틸헵타데크-1'-일)페놀; 2,4-다이메틸-6-(1'-메틸트리데크-1'-일)페놀; 등; 또는 이의 조합을 포함한다.
본 발명에 사용하기 적절한 알킬리덴 비스페놀의 비제한적인 예로는 2,2'-메틸렌비스(6-tert-뷰틸-4-메틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(6-tert-뷰틸-4-에틸페놀), 2,2'-메틸렌비스[4-메틸-6-(알파-메틸사이클로헥실)-페놀], 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-사이클로헥실페놀), 2,2'-메틸렌비스(6-노닐-4-메틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4,6-다이-tert-뷰틸페놀), 2,2'-에틸리덴비스(4,6-다이-tert-뷰틸페놀), 2,2'-에틸리덴비스(6-tert-뷰틸-4-아이소뷰틸페놀), 2,2'-메틸렌비스[6-(알파-메틸벤질)-4-노닐페놀], 2,2'-메틸렌비스[6-(알파, 알파-다이메틸벤질)-4-노닐페놀], 4,4'-메틸렌비스-(2,6-다이-tert-뷰틸페놀), 4,4'-메틸렌비스(6-tert-뷰틸-2-메틸페놀), 1,1-비스(5-tert-뷰틸-4-하이드록시-2-메틸페닐)뷰테인, 2,6-비스(3-tert-뷰틸-5-메틸-2-하이드록시벤질)-4-메틸페놀, 1,1,3-트리스(5-tert-뷰틸-4-하이드록시-2-메틸페닐)뷰테인, 1,1-비스(5-tert-뷰틸-4-하이드록시-2-메틸-페닐)-3-n-도데실머캅토뷰테인, 에틸렌 글리콜 비스[3,3-비스(3'-tert-뷰틸-4'-하이드록시페닐)뷰티레이트], 비스(3-tert-뷰틸-4-하이드록시-5-메틸-페닐)di사이클로펜타다이엔, 비스[2-(3'-tert-뷰틸-2'-하이드록시-5'-메틸벤질)-6-tert-뷰틸-4-메틸페닐]테레프탈레이트, 1,1-비스-(3,5-다이메틸-2-하이드록시페닐)뷰테인, 2,2-비스-(3,5-다이-tert-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로페인, 2,2-비스-(5-tert-뷰틸-4-하이드록시-2-메틸페닐)-4-n-도데실머캅토뷰테인, 1,1,5,5-테트라-(5-tert-뷰틸-4-하이드록시-2-메틸페닐)펜테인, 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, 입체 장애성 페놀은 분자량이 약 300 Da 이상인 것을 특징으로 할 수 있다. 이러한 구체예에서, 입체 장애성 페놀의 분자량은 높은 가공 온도, 예를 들어 약 300 ℃ 이상의 온도에서, 중합체 용융물 내에 입체 장애성 페놀 모이어티를 보유하는 것을 도울 수 있다.
하나의 구체예에서, 입체 장애성 페놀은 커패시터 필름용 중합체 조성물 내에 조성물의 전체 중량을 기준으로, 약 0.005 중량% 내지 약 2 중량%, 또는 택일적으로 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
일부 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 하나 이상의 입상 충전제를 포함하여 조성물의 성질, 예를 들어 유전 상수, 열팽창 계수, 등을 조절할 수 있다. 다른 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 입상 충전제를 포함하지 않는다.
본 발명에 사용하기 적절한 입상 충전제의 비제한적인 예로는 실리카 분말, 접합된 실리카, 결정질 실리카; 보론-나이트라이드 분말, 보론-실리케이트 분말; 알루미나, 마그네슘 옥사이드 (마그네시아); 실리케이트 구(silicate sphere); 연도 분진(flue dust); 세노스피어(cenosphere); 알루미노실리케이트 (아모스피어(armospheres)); 천연 실리카 샌드; 쿼츠; 쿼차이트(quartzite); 티타늄 옥사이드, 바륨 타이타네이트, 바륨 스트론튬, 탄탈럼 펜톡사이드, 트리폴리; 규조토(diatomaceous earth); 합성 실리카; 등; 또는 이의 조합을 포함한다. 하나의 구체예에서, 입상 충전제는 실레인으로 표면 처리되어 중합체 조성물과의 접착 및 분산을 개선할 수 있다.
하나의 구체예에서, 입상 충전제는 커패시터 필름용 중합체 조성물 내에 원하는 물리적 성질을 제공하는 유효량으로 존재할 수 있다. 하나의 구체예에서, 입상 충전제는 커패시터 필름용 중합체 조성물 내에 조성물의 전체 부피를 기준으로, 약 0.1 부피% 내지 약 50 부피%, 택일적으로 약 0.1 부피% 내지 약 40 부피%, 택일적으로 약 5 부피% 내지 약 30 부피%, 택일적으로 약 5 부피% 내지 약 20 부피%의 양으로 존재할 수 있다.
일부 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 적어도 하나의 추가적인 중합체를 추가적으로 포함할 수 있고, 여기서 추가적인 중합체는 조성물의 전체 중량을 기준으로, 약 10 중량% 초과의 플루오린 또는 실리콘을 제공하지 않도록, 또는 조성물의 원하는 성질에 상당한 역효과를 주지 않도록 선택된다.
본 발명에 사용하기 적절한 추가적인 무정형 중합체의 비제한적인 예로는 폴리(페닐렌 설폰), 폴리(설폰), 폴리(에터 설폰), 폴리(아릴렌 설폰), 폴리(페닐렌 에터), 폴리카보네이트, 폴리에터이미드 실록세인, 등, 이의 블렌드, 이의 공중합체, 또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, 추가적인 중합체는 커패시터 필름용 중합체 조성물 내에 조성물의 전체 중량을 기준으로, 약 0 중량% 내지 약 12 중량%, 택일적으로 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 택일적으로 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
일부 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 약 200 ℃ 초과의 온도 적용에서 사용을 목적으로 하는 조성물을 위한 불소계 고분자, 예를 들어 불소계 에틸렌 프로필렌 (FEP), 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 및 퍼플루오로알콕시 중합체 (PFA); 및 마찰 계수를 낮추고, 슬립을 개선하고, 약 200 ℃ 이하의 온도 적용에서 사용을 목적으로 하는 커패시터 필름의 가공을 보조하기 위한 충전제로서 폴리바이닐리덴 플루오라이드 (PVDF), 폴리바이닐 플루오라이드 (PVF), 및 폴리(에테인-co-테트라플루오로에텐) (ETFE)을 추가적으로 포함할 수 있다.
하나의 구체예에서, (임의의 충전제를 제외한) 첨가제는 커패시터 필름용 중합체 조성물 내에 조성물의 전체 중량을 기준으로, 0.005 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 택일적으로 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리페닐렌 에터 설폰, 뿐만 아니라 선택적으로 폴리카보네이트 및/또는 임의의 선택적인 첨가제는 임의의 적절한 혼합 수단을 사용함으로써 조합 (예컨대, 접촉, 블렌딩, 혼합 등)되어 커패시터 필름용 중합체 조성물을 수득할 수 있다. 하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리페닐렌 에터 설폰, 뿐만 아니라 선택적으로 폴리카보네이트 및/또는 임의의 선택적인 첨가제는 균질 블렌드(intimate blend)의 형성을 위한 조건 하에서 조합될 수 있고, 여기서 이러한 조건은 일축 또는 이축 유형 압출기, 혼합 볼, 또는 함께 조합되는 성분에 전단을 가할 수 있는 유사한 혼합 또는 블렌딩 장치에서의 용융 혼합을 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 이축 압출기는 일축 압출기에 비해 보다 강도 높은 혼합 능력 및 자체-와이핑 능력으로 인해 바람직할 수 있다.
폴리카보네이트가 커패시터 필름용 중합체 조성물에 사용되는 구체예에서, 세 가지 중합체 성분 (예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 폴리카보네이트)은 임의의 적절한 순서로 조합될 수 있다. 일부 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 폴리카보네이트를 혼합 장치 (예컨대, 압출기)에 동시에 도입함으로써, 모든 세 가지 중합체 성분은 동시에 조합될 수 있다. 다른 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물 중 두 가지 성분은 제1 단계에서 조합되어 예비-조성물을 산출할 수 있고, 상기 예비-조성물은 제3 성분과 제2 단계에서 조합되어 중합체 조성물을 산출할 수 있다. 예를 들어, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리카보네이트는 제1 단계에서 조합되어 예비-조성물 (예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰 혼화성 중합체 블렌드, (폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰)/폴리카보네이트 혼화성 중합체 블렌드)을 산출할 수 있고, 상기 예비-조성물은 제2 단계에서 폴리페닐렌 에터 설폰과 조합되어 중합체 조성물 (예컨대, 상용성 중합체 블렌드)을 산출할 수 있다. 또한, 예를 들어, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리페닐렌 에터 설폰은 제1 단계에서 조합되어 예비-조성물 (예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰 상용성 중합체 블렌드, (폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰)/폴리페닐렌 에터 설폰 상용성 중합체 블렌드)을 산출할 수 있고, 상기 예비-조성물은 제2 단계에서 폴리카보네이트와 조합되어 중합체 조성물 (예컨대, 상용성 중합체 블렌드)을 산출할 수 있다. 또 다른 예시로서, 폴리페닐렌 에터 설폰 및 폴리카보네이트는 제1 단계에서 조합되어 예비-조성물 (예컨대, 폴리카보네이트 중합체 블렌드, 폴리페닐렌 에터 설폰/폴리카보네이트 중합체 블렌드)을 산출할 수 있고, 상기 예비-조성물은 제2 단계에서 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰과 조합되어 중합체 조성물 (예컨대, 상용성 중합체 블렌드)을 산출할 수 있다. 하나의 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰 및 폴리카보네이트는 상용성 중합체 블렌드를 형성할 수 있다. 또 다른 구체예에서, 폴리페닐렌 에터 설폰 및 폴리카보네이트는 폴리페닐렌 에터 설폰:폴리카보네이트의 중량비가 매우 좁은 약 95:5인 혼화성 중합체 블렌드를 형성할 수 있다.
하나의 구체예에서, 블렌딩 조성물에 압출기 내의 적어도 하나의 벤트 포트를 통해 진공을 가하여 조성물 내 휘발성 불순물을 제거하는 것이 유리할 수 있다. 하나의 구체예에서, 용융 전에, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리페닐렌 에터 설폰, 뿐만 아니라 선택적으로 폴리카보네이트 및/또는 임의의 선택적인 첨가제를 건조(예컨대, 가능한 한 많은 물을 제거)하는 것이 유리할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물의 용융 가공은 과도한 중합체 분해를 피하기 위해 약 290 ℃ 내지 약 360 ℃의 온도에서 일어날 수 있지만, 임의의 블렌딩되지 않은 성분이 없는 균질 중합체 혼합물을 수득하도록 충분히 용융하도록 한다. 하나의 구체예에서, 배합(compounding)이 수행되어, 기계 내에서 중합체 조성물의 체류 시간을 단축하게 하고, 온도가 조심스럽게 제어될 수 있고, 마찰 열이 활용될 수 있게 하므로, 성분 간의 균질 블렌드가 획득될 수 있도록 한다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 또한 임의의 적절한 중합체 여과장치, 예를 들어 약 1 마이크론 내지 약 100 마이크론, 택일적으로 약 25 마이크론 내지 약 100 마이크론, 또는 택일적으로 약 40 마이크론 내지 약 100 마이크론의 공극 크기 또는 구경 크기를 가지는 중합체 캔들 필터 또는 스크린 필터를 사용하여 용융 여과되어, 원하지 않는 흑색 반점 또는 다른 이종의 오염물, 예를 들어 약 1 마이크론 초과의 직경을 가지는 임의의 입자를 제거할 수 있다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 여과 장치가 예를 들어 1 마이크론의 공극 크기 또는 구경 크기를 가지는 경우, 이러한 여과 장치는 마이크론 이상 크기를 가지는 모든 고체 입자를 보유하고, 1 마이크론 미만의 크기를 가지는 고체 입자가 통과하도록 한다. 또한, 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 제거될 수 있는 고체 입자의 크기는 여과 장치의 공극 크기 또는 구경 크기에 대해 관련되며, 이러한 고체 입자의 형상 및 관련된 물리적 치수에 관련된 것은 아니다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리페닐렌 에터 설폰, 뿐만 아니라 선택적으로 폴리카보네이트 및/또는 임의의 선택적인 첨가제는 압출 배합기 내에 배치되어 연속 가닥(strand)를 생성할 수 있고, 이는 냉각된 후 펠릿 (예컨대, 압출된 펠릿)으로 절단된다. 또 다른 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리페닐렌 에터 설폰, 뿐만 아니라 선택적으로 폴리카보네이트 및/또는 임의의 선택적인 첨가제는 건조 블렌딩에 의해 혼합될 수 있고, 이후 분쇄기에 플럭싱되고 분쇄되거나, 또는 펠릿으로 압출 및 절단될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리페닐렌 에터 설폰, 뿐만 아니라 선택적으로 폴리카보네이트 및/또는 임의의 선택적인 첨가제는 또한 혼합되고 직접적으로 압출되어 필름을 형성할 수 있으며, 이는 하기에서 더욱 상세히 기재될 것이다. 또 다른 구체예에서, 중합체 조성물 펠릿은 용융된 후 압출되어 필름을 형성할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 상용성 중합체 블렌드를 포함하며, 여기서 중합체 조성물은 시차 주사 열량측정법 (DSC)에 의해 측정된 제1 유리 전이 온도 (제1 Tg) 및 제2 유리 전이 온도 (제2 Tg)를 특징으로 할 수 있으며, 이러한 제1 Tg 및 제2 Tg 각각은, 약 125 ℃ 내지 약 250 ℃, 택일적으로 약 130 ℃ 내지 약 240 ℃, 택일적으로 약 135 ℃ 내지 약 230 ℃, 택일적으로 약 150 ℃ 내지 약 220 ℃, 또는 택일적으로 약 160 ℃ 내지 약 210 ℃, 택일적으로 약 170 ℃ 이상, 택일적으로 약 180 ℃ 이상, 택일적으로 약 190 ℃ 이상, 택일적으로 약 200 ℃ 이상, 택일적으로 약 210 ℃ 이상, 또는 택일적으로 약 220 ℃ 이상일 수 있다.
일반적으로, 혼화성 중합체 블렌드는, 혼합된 중합체가 함께 용융될 때 단일 상으로서 거동(예컨대, 단일 중합체로서 거동)하는, 즉, 혼합된 중합체가 단일 Tg를 나타내는 둘 이상의 중합체의 혼합물을 지칭한다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 두 종류의 중합체가 함께 혼합되는 경우, 이들 중합체가 혼화성이어서 혼화성 중합체 블렌드를 형성할 수 있는, 오직 특정의 혼합 비율 범위가 두 중합체에 대해 존재한다. 하나의 구체예에서, 본 명세서에 개시된 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리카보네이트는 혼화성 중합체 블렌드를 형성하기 위해 임의의 비율로 혼합될 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 폴리에터이미드 및 폴리에터이미드 설폰은 혼화성 중합체 블렌드를 형성하기 위해 임의의 비율로 혼합될 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 폴리에터이미드, 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리카보네이트는 혼화성 중합체 블렌드를 형성하기 위해 임의의 비율로 혼합될 수 있다.
이와 대조적으로, 비혼화성 중합체 블렌드는 혼합된 중합체가 함께 용융될 때 개별적인 상을 형성하는 둘 이상의 중합체의 혼합물을 지칭하며, 즉, 혼합된 중합체가 둘 이상의 Tg를 나타낸다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 비혼화성 중합체 블렌드는 복잡하며 예측 불가능하여, 결과적으로 하나의 성질에 원하는 변화를 주기 위해 블렌드를 변형하면, 또 다른 물리적 성질에 예측 불가능한 부정적인 영향을 줄 수 있기 때문에, 다중 상을 가지는 블렌드 (비혼화성 중합체 블렌드)의 원하는 조합을 획득하기 매우 어려울 수 있다.
비혼화성 중합체 블렌드의 특별한 경우는 상용성 중합체 블렌드이다. International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) 정의에 기초하여, 상용성 중합체 블렌드는 거시적으로 균일한 물리적 성질을 나타내는 비혼화성 중합체 블렌드이다. 일반적으로, 두 가지 비혼화성 중합체의 경우에서, 함께 혼합될 때, 중합체는 상분리될 것이다. 그러나, 일부 경우에, 분리된 상이 산재될 수 있고 미세하고 안정한 분산액을 형성할 수 있어, 상용성 중합체 블렌드를 야기할 수 있다. 상용성 중합체 블렌드의 경우에, 두 개의 상이 존재하지만, 미세하게 분산된 중합체는 거시적으로 균일한 물리적 성질, 예를 들어 균일한 또는 유사한 리올로지, 균일한 유동 성질, 등을 가질 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 상용성 중합체 블렌드를 포함하며, 이러한 상용성 중합체 블렌드는 연속상 및 분산상을 포함한다. 이러한 구체예에서, 분산상은 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론, 택일적으로 약 0.01 마이크론 내지 약 10 마이크론, 택일적으로 약 0.1 마이크론 내지 약 5 마이크론, 또는 택일적으로 약 0.3 마이크론 내지 약 3 마이크론일 수 있다. 본 명세서의 개시를 목적으로, 평균 횡단 크기는 단면 직경의 산술 평균을 지칭하며, 여기서 직경은 재료 (예컨대, 상용성 중합체 블렌드)를 통과하는 임의의 2차원 단면의 분산상의 최대 치수를 지칭한다. 평균 단면 크기는 루테늄 테트라옥사이드로 염색된 사출 성형된 샘플의 투과 전자 현미경 (TEM)에 의해 결정될 수 있다. 일반적으로, 루테늄 테트라옥사이드는 폴리페닐렌 에터 설폰을 염색하여 (폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰은 염색하지 않음), 결과적으로, 상이한 상이 TEM에 의해 구별될 수 있다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 폴리카보네이트가 중합체 블렌드에 첨가되는 경우, 폴리카보네이트의 일부 (약 5 중량%)는 폴리페닐렌 에터 설폰과 혼화성인 반면, 나머지 폴리카보네이트 (약 95 중량%)는 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰과 혼화성이기 때문에, 폴리카보네이트는 별개의 상으로서 나타나지 않는다. 혼합물의 다음의 두 개의 상은 각각 혼화성 중합체 블렌드를 포함할 것이다: (i) 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리카보네이트 혼화성 중합체 블렌드를 포함하는 상, 및(ii) 폴리페닐렌 에터 설폰 및 폴리카보네이트 혼화성 중합체 블렌드를 포함하는 상. 그러나, 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 이는 어떤 상이 연속적이며 어떤 상이 분산되어 있는지에 대해 사용된 중합체 비율에 의존한다. 예를 들어, PEI:PPSU의 중량비가 60:40에서, 상은 공-연속(co-continuous)이며, PEI:PPSU의 중량비가 40:60 %에서, 상은 또한 공-연속(co-continuous)이다 (예컨대, 두 상 모두 연속적). 또한, 임의의 다른 PEI:PPSU 중량비 (예컨대, 70:30, 80:20, 30:70, 20:80, 등)에서, 최대량의 성분이 연속상인 반면, 이보다 적은 양의 성분은 분산상이다.
일반적으로, 상용성 중합체 블렌드가 두 가지 상 (예컨대, 연속상 및 분산상)을 포함하는 경우, 이러한 상용성 중합체 블렌드는 두 개의 Tg 값 (예컨대, 제1 Tg 및 제2 Tg)을 가지며, 여기서 제1 Tg 값은 하나의 상에 상에 대응하고, 제2 Tg 값은 상기 상들 중 다른 하나에 대응하는 것을 특징으로 할 것이다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 상용성 중합체 블렌드를 포함하고, 여기서 상용성 중합체 블렌드의 성분은 잘 혼합될 수 있어, 예컨대, 성분은 균일하게 분산된다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 상용성 중합체 블렌드를 포함하고, 상용성 중합체 블렌드의 성분은 서로에 대해 우수한 화학적 친화성을 가질 수 있어, 예컨대, 성분은 균일하게 분산된다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 상용성 중합체 블렌드의 경우에서 균일한 분산은 거시적으로 바람직한 기계적 성질 (예컨대, 다축 충격 에너지, 파단시 인장 연신율, 등)로 전환될 수 있고, 이러한 기계적 성질에 대한 값은 균일한 분산을 가지는 상용성 중합체 블렌드가 아닌, 유사한 비혼화성 중합체 블렌드에서 동일한 성질에 대한 값보다 높을 수 있다.
당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 미세한 모폴로지 및 매우 작은 구조적 특징 (예컨대, 분산상의 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론)은, 보통 광학 성질, 예컨대 상용성 중합체 블렌드의 선명도 또는 투명도를 개선할 수 있다. 또한, 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 상용성 중합체 블렌드를 형성하는 중합체 사이의 우수한 친화성은 또한 결과의 안정한 유변학적 성질에서 관찰될 수 있어, 펠릿화를 위해 가닥으로 용이하게 압출되는 용융 블렌드를 제공한다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 상용성 중합체 블렌드를 포함하며, 여기서 중합체 조성물은 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리페닐렌 에터 설폰을 포함할 수 있다. 이러한 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리페닐렌 에터 설폰은 상용성 중합체 블렌드를 형성할 수 있다. 이러한 구체예에서, 폴리에터이미드가 추가적으로 폴리에터이미드 설폰을 포함하고, 폴리에터이미드 및 폴리에터이미드 설폰 혼화성 중합체 블렌드 (예컨대, 폴리에터이미드 혼화성 중합체 블렌드를 형성할 수 있는 경우, 폴리에터이미드/폴리에터이미드 설폰 혼화성 중합체 블렌드), 및 폴리에터이미드/폴리에터이미드 설폰 혼화성 중합체 블렌드 및 폴리페닐렌 에터 설폰은 상용성 중합체 블렌드를 형성할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 상용성 중합체 블렌드를 포함하며, 여기서 중합체 조성물은 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 이러한 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리카보네이트는 혼화성 중합체 블렌드 (예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 혼화성 중합체 블렌드, (폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰)/폴리카보네이트 혼화성 중합체 블렌드)를 형성할 수 있고, (폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰)/폴리카보네이트 혼화성 중합체 블렌드 및 폴리페닐렌 에터 설폰은 상용성 중합체 블렌드를 형성할 수 있다. 이러한 구체예에서, 폴리에터이미드가 폴리에터이미드 설폰, 폴리에터이미드, 폴리에터이미드 설폰을 추가적으로 포함하는 경우, 폴리카보네이트는 혼화성 중합체 블렌드 (예컨대, 폴리에터이미드 혼화성 중합체 블렌드를 형성할 수 있는 경우, 폴리에터이미드/폴리에터이미드 설폰/폴리카보네이트 혼화성 중합체 블렌드)를 형성할 수 있고, 폴리에터이미드/폴리에터이미드 설폰/폴리카보네이트 혼화성 중합체 블렌드 및 폴리페닐렌 에터 설폰은 상용성 중합체 블렌드를 형성할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 압출된 펠릿 외관을 특징으로 할 수 있으며, 여기서 압출된 펠릿 외관은 불투명(예컨대, 혼탁)하다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 두 종류의 투명 중합체가 블렌딩되는 경우, 생성된 블렌드의 외관은 중합체의 혼화성에 의존할 것이다. 일반적으로, 두 종류의 투명 중합체가 혼합되어 혼화성 중합체 블렌드를 형성하는 경우, 혼화성 중합체 블렌드는 투명할 수 있다. 또한, 두 종류의 투명 중합체가 혼합되어 비혼화성 중합체 블렌드 (상용성 중합체 블렌드)를 형성하는 경우, 비혼화성 중합체 블렌드는 중합체 상 분리로 인해 혼탁하고, 흐릿하며, 불투명할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 비중이 약 1.25 내지 약 1.35, 택일적으로 약 1.27 내지 약 1.33, 또는 택일적으로 약 1.28 내지 약 1.31임을 특징으로 할 수 있다. 일반적으로, 비중은 물의 밀도에 대한 물질의 밀도의 비율을 나타내며, 여기서 물질의 밀도 및 물의 밀도는 동일한 온도에서 측정된다. 중합체의 밀도는 일반적으로 g/cc로 표현되며, ASTM D1505에 따라 측정될 수 있다.
하나의 구체예에서, 본 명세서에 개시된 폴리페닐렌 에터 설폰 및 폴리카보네이트는 본 명세서에 개시된 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰의 비중과 비교하여 상대적으로 높은 비중을 가질 수 있다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 커패시터 필름용 중합체 조성물의 비중은 상응하는 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰 자체의 비중보다 크며, 이는 차례로 블렌드 (예컨대, 커패시터 필름용 중합체 조성물) 내의 자유 부피를 감소시켜, 결과적으로 전기적 성능을 증가시킨다. 또한, 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 물질 내 자유 부피는 이러한 재료로부터 제조된 유전체 필름에 대해 공지된 결함(failure) 메커니즘이다. 일반적으로, 물질의 자유 부피는, 주어진 분자가 자유롭게 돌아다니는 물질 내의 부피로서 간주된다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 100 sec-1에서의 점도 대 5,000 sec-1에서의 점도의 비율이 약 1 내지 약 10, 택일적으로 약 2 내지 약 9, 또는 택일적으로 약 2.5 내지 약 8.5임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 ASTM D1238에 따라 295 ℃ 내지 337 ℃에서 6.7 킬로그램 (kg) 중량 부하 하에 측정된 용융 체적 흐름률이, 10 분당 1 입방 센티미터 (cc) (cc/10 분) 내지 약 40 cc/10 분, 택일적으로 약 2.5 cc/10 분 내지 약 35 cc/10 분, 택일적으로 약 4.5 cc/10 분 내지 약 13 cc/10 분, 또는 택일적으로 약 20 cc/10 분 내지 약 37 cc/10 분임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 ASTM D648에 따라 3.2 밀리미터 (mm) 두께 샘플 상에서 264 psi (1.8 Mpa)에서 측정된 열 변형(heat distortion 또는 heat deflection) 온도 (HDT)가, 약 100 ℃ 내지 약 225 ℃, 택일적으로 약 110 ℃ 내지 약 215 ℃, 택일적으로 약 115 ℃ 내지 약 200 ℃, 택일적으로 이상 약 150 ℃, 택일적으로 이상 약 160 ℃, 택일적으로 이상 약 170 ℃, 택일적으로 이상 약 180 ℃, 택일적으로 이상 약 190 ℃, 또는 택일적으로 이상 약 200 ℃임을 특징으로 할 수 있다. 물질의 HDT는 일반적으로 물질이 특정 부하하에서 변형하는 온도를 지칭한다.
일부 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리페닐렌 에터 설폰 각각은 Mw가 약 20,000 Da 내지 약 70,000 Da일 수 있고, 여기서 두 중합체 (예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리페닐렌 에터 설폰) 사이의 Mw 차이는 두 중합체 사이에 더 높은 Mw를 기준으로 약 20% 미만, 또는 택일적으로 약 10% 미만일 수 있다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 및 폴리페닐렌 에터 설폰 사이에 큰 Mw 차이가 있는 경우 (예컨대, Mw 차이는 두 중합체 사이에 더 높은 Mw를 기준으로 약 20% 초과), 용융 중에 블렌딩 및 압출, 예컨대, 서징(surging) 밋 다이 팽윤(die swell)과 같은 문제를 야기할 수 있어, 상용성 중합체 블렌드의 효과적인 배합 및 펠릿화를 방해할 수 있다. 일반적으로, 용융 가공은 중합체 사이에 적은 Mw 차이, 예컨대, 약 20% 미만을 가짐에 의해 용이해진다.
당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 일반적으로 중합체의 점도는 분자량을 증가함에 따라 증가한다. 폴리카보네이트가 사용되는 경우, 폴리카보네이트는 (폴리페닐렌 에터 설폰을 포함하는 상과 대조적으로) 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰을 포함하는 상과 우선적으로 결합한다. 결과적으로, 폴리카보네이트 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰을 포함하는 상의 점도를 (폴리페닐렌 에터 설폰을 포함하는 상과 비교하여) 더욱 감소시키고, 결과적으로 두 상 사이의 점도에 더 큰 불일치를 야기할 수 있어, 결국 가공 문제를 야기할 수 있다. 이러한 문제를 피하는 방법은, 폴리카보네이트의 부재하에 블렌드에 사용되는 폴리페닐렌 에터 설폰의 Mw와 비교하여, 블렌드에 폴리카보네이트를 또한 사용하는 경우, 낮은 Mw를 가지는 폴리페닐렌 에터 설폰 사용하는 것이다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 플랫 다이를 사용하여 열가소성 조성물에 통상적으로 사용되는 압출기를 사용하여 압출될 수 있다. 일반적으로, 압출 주조 필름 방법은 압출기에서 중합체 조성물을 용융시켜 용융 중합체를 형성하는 단계; 용융된 중합체를 작은 립 갭으로 분리된 플랫 다이를 통해 운반하여 필름 (예컨대, 압출된 필름)을 형성하는 단계; 권취 롤러에 필름을 도입(drawing)시키고, 상대적으로 높은 권취 속도로 필름을 연신하는 단계; 및 필름 내 중합체를 냉각/고화시켜 최종 필름을 형성하는 단계를 포함한다. 압출기는 일축 또는 이축 디자인일 수 있고, 또한 다이를 통해 일정한, 비맥동(non-pulsating)의 중합체 흐름을 제공하기 위해 용융 펌프가 사용될 수 있다. 하나의 구체예에서, 다이는 다이 립 갭이 약 100 마이크론 내지 약 200 마이크론임을 특징으로 할 수 있다. 하나의 구체예에서, 권취 롤러는 최대 약 200 m/분의 속도(예컨대, 권취 속도) 로 작동할 수 있다. 커패시터 필름은 플랫 다이를 통해 압출될 수 있고, 필름이 권취 롤러 상으로 도입될 때, 필름은 필름 이동 방향으로 연신 (예컨대, 단축 연신)되어 단축 연신의 커패시터 필름을 형성할 수 있다. 하나의 구체예에서, 압출기의 디자인은 또한 필름을 템퍼링/어닐링하기 위한 가열된 롤을 추가하는 것을 포함하여, 동결 내부 응력(frozen-in internal stress)의 발생을 최소화할 수 있다. 필름의 가장자리는 트리밍될 수 있고, 필름은 장력-제어 권취 메커니즘을 사용하여 롤에 권취될 수 있다.
일부 구체예에서, 복합 재료를 박막으로 연신하기 전에, 상업적 및/또는 실험실에서 기능화된 충전제가 중합체 조성물에 균일하게 분산 (예컨대, 중합체 조성물 내로 배합)되어 복합 재료를 형성할 수 있다. 이러한 구체예에서, 균일한 분산을 수득하기 위해 충전제를 중합체 조성물에 배합하는 것은 별도의 압출기에서, 또는 택일적으로 필름을 연신하기 전에 중합체의 용융을 실행하기 위해 사용되는 동일한 압출기에서 수행될 수 있다. 하나의 구체예에서, 충전제를 중합체 조성물에 배합하는 것은 필름을 연신하기 전에 중합체를 용융시키기 위해 사용되는 동일한 압출기에서 수행될 수 있다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 다이를 통해 용융된 중합체의 일정하고 균일한 흐름을 전달하는 정확도; 필름을 제조하기 위해 사용되는 중합체의 유변학적 성질; 중합체 조성물 및 기기 모두의 청결도; 및 권취 메커니즘의 기계적 특성은 모두 상대적으로 얇은 두께 (예컨대, 약 20 마이크론 미만)를 가지는 압출된 필름의 성공적인 제조에 기여할 것이다.
하나의 구체예에서, 필름 압출 주조 방법은 1-단계 공정일 수 있고, 보다 큰 규모의 설비로 확장 가능하며, 임의의 용매의 사용을 필요로 하지 않는다. 상대적으로 높은 분자량 및/또는 높은 유리 전이 온도의 중합체의 경우라도, 이러한 압출 공정 (예컨대, 압출 주조 필름 방법)은, 중합체 조성물의 열적 또는 기계적 분해를 야기할 수 있는 과도한 온도를 유발하지 않는 환경을 중합체에 제공할 수 있도록 적절하게 설계될 수 있다 . 하나의 구체예에서, 용융된 중합체를 위한 여과 장치의 사용은 사실상 겔 및 흑색 반점과 같은 오염물이 없는 필름을 제조할 수 있고, 이러한 오염물이 용융된 중합체로부터 적절하게 제거되지 않는 경우, 생성된 필름의 유전체 성능을 손상시킬 수 있다. 하나의 구체예에서, 압출 주조 필름 방법에 의해 제조된 필름은 박막 (예컨대, 약 50 마이크론 미만의 두께, 및 더 얇은 두께)이고; 필름의 폭에 걸쳐 균일한 두께이며; 주름 또는 표면 굴곡이 거의 없이 평평하며 (예컨대, 매끄럽고, 주름이 없음, 등); 및 비교적 오염물이 없을 수 있다.
하나의 구체예에서, 용융된 중합체는 용융 펌프를 사용하여 플랫 다이를 통해 운반될 수 있다. 하나의 구체예에서, 필름은 약 250 ℃ 내지 약 500 ℃, 또는 택일적으로 약 300 ℃ 내지 약 450 ℃의 온도에서 압출될 수 있다. 하나의 구체예에서, 압출된 필름은 유전체 기판 필름을 생성할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름을 형성하는 것은 커패시터 필름용 중합체 조성물의 성분을 조합, 용융 및 균질하게 혼합하여 용융된 중합체를 형성하는 단계, 상기 용융 중합체를 여과하여 약 1 마이크로미터 초과의 입자를 제거하고 여과된 용융 중합체를 형성하는 단계; 여과된 용융 중합체를 플랫 다이를 통해 약 250 ℃ 내지 약 500 ℃, 택일적으로 약 300 ℃ 내지 약 450 ℃, 또는 택일적으로 약 275 ℃ 내지 약 400 ℃의 온도에서 압출하여 압출된 필름을 형성하는 단계; 및 압출된 필름을 단축 연신하여 유전체 기판 필름 (예컨대, 커패시터 필름; 단축 연신의 커패시터 필름)을 형성하는 단계를 포함한다. 연신 후, 커패시터 필름은 하기에서 더욱 상세히 기재되는 바와 같이 금속화될 수 있거나, 저장 또는 운송을 위해 권취 롤에 권취될 것이다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 커패시터 필름의 조성물 및 제조 방법은 원하는 성능 성질, 특히 전기적 성질을 달성하기 위해 가변적일 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름은 필름 길이의 길이가 약 10 미터 이상, 택일적으로 약 100 미터 이상, 또는 택일적으로 약 10,000 미터 이상일 수 있다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름은 필름 폭이 약 300 mm 이상, 택일적으로 약 300 mm 이상, 또는 택일적으로 약 3,000 mm 이상일 수 있다.
당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 필름이 압출될 수 있는 속도는 가변적일 수 있다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름이 압출될 수 있는 속도는 약 10 lbs/hr (4.5 kg/hr) 내지 약 1000 lbs/hr (500 kg/hr)일 수 있다.
하나의 구체예에서, 권취 속도 (예컨대, 커패시터 필름이 압출기의 다이 플래이트로부터 인발될 수 있는 속도)는 약 10 미터/분 (m/분) 내지 약 300 m/분, 택일적으로 약 50 m/분 내지 약 275 m/분, 또는 택일적으로 약 100 m/분 내지 약 250 m/분의 범위일 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름은 고수율 압출 필름을 포함하며, 여기서 커패시터 필름 (예컨대, 고수율 압출 커패시터 필름)은, 커패시터 필름 제조에 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드, 예컨대, 압출하기 전 커패시터 필름용 중합체 조성물에 존재하는 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리카보네이트를, 압출기에 유입하기 전 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량 (예컨대, 커패시터 필름용 중합체 조성물내 존재하는 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리카보네이트의 전체 중량)을 기준으로, 약 90 중량% 이상, 택일적으로 약 92 중량% 이상, 택일적으로 약 94 중량% 이상, 택일적으로 약 96 중량% 이상, 또는 택일적으로 약 98 중량% 이상 포함한다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름은 단축 연신의, 고수율 압출 커패시터 필름을 포함한다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름은 두 개의 면 (예컨대, 두 개의 대향하는 면), 예를 들어 제1 필름 면 및 제2 필름 면을 가진다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름의 적어도 하나의 면 (예컨대, 제1 필름 면, 제2 필름 면)은 금속화될 수 있고, 여기서 금속 층은 필름의 적어도 일부분에 증착되어 금속화 커패시터 필름을 산출할 수 있다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름은 커패시터 필름의 적어도 하나의 면 (예컨대, 제1 필름 면, 제2 필름 면)의 적어도 한 부분에 금속화될 수 있고, 여기서 커패시터 필름의 적어도 하나의 면은 매끄러운 면일 수 있다. 일반적으로, 커패시터 필름의 매끄러운 면은, 광촉침법(optical profilometry)에 의해 측정된 표면 조도 평균 (Ra)이 약 +/-3% 미만인 면을 지칭하며, 이는 하기에서 더욱 상세히 기재될 것이다.
당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 의도하는 필름의 용도에 따라, 다양한 금속이 커패시터 필름을 금속화하도록 사용될 수 있다. 본 발명에 사용하기 적절한 금속 (예컨대, 전도성 금속)의 비제한적인 예로는 구리, 알루미늄, 은, 금, 니켈, 아연, 티타늄, 크로뮴, 바나듐, 탄탈럼, 나이오븀, 황동, 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, 중합체 조성물을 포함하는 커패시터 필름의 금속화 방법은 진공 금속 기상 증착, 고온 진공 증착, 화학적 기상 증착, 원자 층 증착, 금속 스퍼터링(sputtering), 플라즈마 처리, 전자 빔 처리, 화학적 산화 또는 환원 반응, 무전해 습식-화학적 증착(electroless wet-chemical deposition), 등, 또는 이의 조합을 포함한다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름은 무전해 플레이팅에 의해 양면이 금속화 될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 패턴화된 금속층은 커패시터 필름의 표면 상에, 예를 들어 잉크젯 프린팅에 의해 형성될 수 있다.
당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 금속층의 두께는 의도된 금속화 필름의 용도에 의해 결정된다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름에 증착된 금속층은 금속층 두께가 약 1 옹스트롬(Angstrom) 내지 약 1,000 나노미터, 택일적으로 약 1 옹스트롬 내지 약 500 나노미터, 택일적으로 약 1 옹스트롬 내지 약 10 나노미터, 택일적으로 약 1 옹스트롬 내지 약 3,000 옹스트롬, 택일적으로 약 1 옹스트롬 내지 약 2,820 옹스트롬, 택일적으로 약 1 옹스트롬 내지 약 2,000 옹스트롬, 또는 택일적으로 약 1 옹스트롬 내지 약 1,000 옹스트롬임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름에 증착된 금속층은 전도성 금속을 포함한다. 이러한 구체예에서, 금속층은 ASTM D257에 따라 금속층 비저항이, 제곱미터당 약 0.1 내지 약 1,000 Ohm, 택일적으로 제곱미터당 약 0.1 내지 약 500 Ohm, 또는 택일적으로 제곱미터당 약 0.1 내지 약 100 Ohm임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 금속화된 커패시터 필름의 표면은, 예를 들어, 금속층의 부착력을 향상시키기 위해 전처리될 수 있다. 본 발명에 사용하기 적절한 필름 전처리 방법의 비제한적인 예로는 세척, 화염 처리, 플라즈마 방전, 코로나 방전, 등, 또는 이의 조합을 포함한다.
하나의 구체예에서, 하나 이상의 추가적인 층, 예를 들어 투명한 코트 (예컨대, 내스크래치성을 제공하기 위한 폴리(메틸 메타크릴레이트) 및/또는 폴리(에틸 메타크릴레이트)), 및/또는 중합체 조성물 (예컨대, 폴리에터이미드, 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 폴리카보네이트, 또는 이의 조합) 필름의 또 다른 층이 금속층에 증착되어 적층체를 형성할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름은 시차 주사 열량측정법 (DSC)에 의해 측정된 제1 유리 전이 온도 (제1 Tg) 및 제2 유리 전이 온도 (제2 Tg)를 특징으로 할 수 있으며, 이러한 제1 Tg 및 제2 Tg 각각은 약 125 ℃ 내지 약 250 ℃, 택일적으로 약 130 ℃ 내지 약 240 ℃, 택일적으로 약 135 ℃ 내지 약 230 ℃, 택일적으로 약 150 ℃ 내지 약 220 ℃, 택일적으로 약 160 ℃ 내지 약 210 ℃, 택일적으로 약 170 ℃ 이상, 택일적으로 약 180 ℃ 이상, 택일적으로 약 190 ℃ 이상, 택일적으로 약 200 ℃ 이상, 택일적으로 약 210 ℃ 이상, 또는 택일적으로 약 220 ℃ 이상일 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름은, (두 개의 상을 가지는 상용성 중합체 블렌드로 인해) 불투명한 필름 외관을 특징으로 할 수 있다. 필름 외관은 필름 표면을 육안으로 검사하여 평가될 수 있다.
하나의 구체예에서, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 상용성 중합체 블렌드를 제공하기 위한 유효량으로, 커패시터 필름용 중합체 조성물 내에 각각 존재할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름은 ASTM D648에 따라 3.2 밀리미터 (mm) 두께 샘플 상에서 264 psi (1.8 Mpa)에서 측정된 HDT가, 약 100 ℃ 내지 약 225 ℃, 택일적으로 약 110 ℃ 내지 약 215 ℃, 택일적으로 약 115 ℃ 내지 약 200 ℃, 택일적으로 이상 약 150 ℃, 택일적으로 이상 약 160 ℃, 택일적으로 이상 약 170 ℃, 택일적으로 이상 약 180 ℃, 택일적으로 이상 약 190 ℃, 또는 택일적으로 이상 약 200 ℃임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 유전체 분광법에 의해 1 kHz, 23 ℃ 및 50% 상대 습도 (RH)에서 측정된 소산 계수 (Df)가, 약 0% 내지 약 2%, 택일적으로 약 0.1% 내지 약 1.5%, 택일적으로 약 0.1% 내지 약 1%, 또는 택일적으로 약 0.1% 내지 약 0.5%임을 특징으로 할 수 있다. Df는 또한 손실 계수 또는 유전체 손실로서 지칭될 수 있고, 일반적으로 유전체에 의해 열로서 분산되는 전력을 지칭한다. Df는 ASTM D150에 따라 측정될 수 있다. RH는 일반적으로 주어진 온도에서 수증기의 분압 대 물의 평형 증기압의 비율로서 정의될 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 유전체 분광법에 의해 1 kHz, 23 ℃ 및 50% RH에서 측정된 소산 계수 (Df)가 약 0% 내지 약 1%, 택일적으로 약 0.1% 내지 약 0.75%, 또는 택일적으로 약 0.1% 내지 약 0.5%임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름의 Df는 온도 상승에도 본질적으로 변하지 않고 유지될 수 있는데, 예컨대, 온도 증가 또는 감소로 인한 Df의 어떠한 변화도 이러한 커패시터 필름을 포함하는 커패시터의 물리적 및/또는 전기적 성질에 부정적인 영향을 미치지 않는다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름의 Df는 약 0 ℃ 내지 약 200 ℃, 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 185 ℃, 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 175 ℃, 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 170 ℃, 또는 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 150 ℃의 온도에서 본질적으로 변하지 않고 유지된다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 ASTM D150에 따라 1 kHz, 23 ℃ 및 50% RH에서 측정된 유전 상수 (Dk)가 약 2 내지 약 5, 택일적으로 약 3 내지 약 5, 택일적으로 약 2.5 내지 약 4.5, 또는 택일적으로 약 3 내지 약 4임을 특징으로 할 수 있다. 일반적으로, 커패시터 유전체로서 사용되는 경우, Dk는 전하를 저장할 수 있는 물질의 능력을 지칭한다. Dk는 비율로 측정되기 때문에 단위가 없는 값이다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은, Dk 값이 커패시터 필름을 제조하기 위해 사용되었던 중합체 조성물의 Tg까지, 택일적으로 커패시터 필름을 제조하기 위해 사용되었던 중합체 조성물보다 약 10 ℃ 낮은 온도까지, 또는 택일적으로 커패시터 필름을 제조하기 위해 사용되었던 중합체 조성물보다 약 20 ℃ 낮은 온도까지 안정한 것을 특징으로 할 수 있다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 Dk 값이 약 250 ℃까지, 약 240 ℃까지, 택일적으로 약 230 ℃까지, 택일적으로 약 220 ℃까지, 택일적으로 약 210 ℃까지, 택일적으로 약 200 ℃까지, 택일적으로 약 190 ℃까지, 택일적으로 약 180 ℃까지, 택일적으로 약 175 ℃까지, 택일적으로 약 170 ℃, 또는 택일적으로 약 150 ℃까지 안정한 것을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름의 Dk는 온도 상승에도 본질적으로 변하지 않고 유지될 수 있는데, 예컨대, 온도 증가 또는 감소로 인한 Dk의 어떠한 변화도 이러한 커패시터 필름을 포함하는 커패시터의 물리적 및/또는 전기적 성질에 부정적인 영향을 미치지 않는다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름의 Dk는 약 0 ℃ 내지 약 200 ℃, 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 185 ℃, 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 175 ℃, 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 170 ℃, 또는 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 150 ℃의 온도에서 본질적으로 변하지 않고 유지된다. 일부 구체예에서, 커패시터 필름의 Dk는 약 0 ℃ 내지 커패시터 필름을 제조하기 위해 사용되었던 중합체 조성물의 약 Tg의 온도 범위 내에서, 또는 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 200 ℃, 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 190 ℃, 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 170 ℃, 또는 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 150 ℃의 온도 범위 내에서, 최대 Dk 값을 기준으로, 약 20% 미만, 택일적으로 약 10% 미만, 또는 택일적으로 약 10% 미만으로 변할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 적어도 하나의 무주름인 영역 (예컨대, 무주름 영역)을 특징으로 할 수 있고, 여기서 무주름 영역은 충분히 평평하고 매끄러우므로, 이의 표면이 금속화될 때, 금속화 필름은 유리하게 일관된 표면 모폴로지를 가질 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 필름 두께가 약 50 마이크론 미만, 택일적으로 약 40 마이크론 미만, 택일적으로 약 30 마이크론 미만, 택일적으로 약 20 마이크론 미만, 택일적으로 약 15 마이크론, 또는 택일적으로 미만 약 10 마이크론 미만임을 특징으로 할 수 있다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름은 필름 두께가 약 0.1 마이크론 내지 약 50 마이크론, 택일적으로 약 0.1 마이크론 내지 약 20 마이크론, 택일적으로 약 0.1 마이크론 내지 약 15 마이크론, 택일적으로 약 0.1 마이크론 내지 약 10 마이크론, 또는 택일적으로 약 0.1 마이크론 내지 약 7 마이크론임을 특징으로 할 수 있다.
당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 필름의 두께는 무주름 영역에 걸쳐 달라질 수 있다. 일반적으로, 커패시터 필름의 무주름 영역의 편평도는 특정 구역에 걸친 필름의 두께 변화를 측정함으로써 결정될 수 있다. 본 명세서의 개시를 목적으로, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 필름 두께 변화가, 특정의 측정 면적에 걸친 필름의 평균 두께를 기준으로, 약 +/-10% 미만, 택일적으로 필름 두께의 약 +/-9% 미만, 택일적으로 필름 두께의 약 +/-8% 미만, 택일적으로 필름 두께의 약 +/-7% 미만, 택일적으로 필름 두께의 약 +/-6% 미만, 택일적으로 필름 두께의 약 +/-5% 미만, 택일적으로 필름 두께의 약 +/-4% 미만, 택일적으로 필름 두께의 약 +/-3% 미만, 택일적으로 필름 두께의 약 +/-2% 필름 두께의, 또는 택일적으로 필름 두께의 약 +/-1% 미만임을 특징으로 하는 경우, “평평한” 것으로 간주될 수 있다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 필름 두께 변화가, 특정의 측정 면적에 걸친 필름의 평균 두께를 기준으로, 필름 두께의 약 +/-1% 미만임을 특징으로 할 수 있다.
일반적으로, 필름 표면의 무주름 영역의 평활도는 광촉침법에 의해 표면의 표면 조도 평균 (Ra)를 측정함으로써 정량화될 수 있다. 일반적으로, 표면의 조도는 표면의 미세한 요철도(irregularity)을 지칭한다. Ra는 이러한 표면 요철의 각각의 높이 및 깊이의 평균을 제공한다. 본 명세서의 개시를 목적으로, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 Ra가 광촉침법에 의해 측정된 평균 필름 두께를 기준으로, 약 +/-3% 미만, 택일적으로 약 +/-2% 미만, 택일적으로 약 +/-1% 미만인 것을 특징으로 하는 경우, 무주름으로 간주될 수 있다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 Ra가 광촉침법에 의해 측정된 평균 필름 두께를 기준으로, 약 +/-3% 미만임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 필름 두께 변화가, 특정의 측정 면적에 걸친 필름의 평균 두께를 기준으로, 필름 두께의 약 +/-10% 미만; 및 Ra가 광촉침법에 의해 측정된 평균 필름 두께를 기준으로, 약 +/-3% 미만임을 특징으로 할 수 있다.
일반적으로, 커패시터 필름은 필름 표면적을 특징으로 할 수 있고, 여기서 필름 표면적은 제1 필름 면 면적 및 제2 필름 면 면적을 포함하는, 커패시터 필름의 전체 면적을 나타낸다.
하나의 구체예에서, 무주름 영역은 넓은 필름 표면적에 걸쳐 생성될 수 있다. 하나의 구체예에서, 전체 필름 표면적의 적어도 약 80%, 택일적으로 적어도 약 85%, 택일적으로 적어도 약 90%, 택일적으로 적어도 약 95%, 또는 택일적으로 적어도 약 97%는 무주름일 수 있다.
또 다른 구체예에서, 무주름 영역은 연속 무주름 면적이 적어도 약 1 평방 미터 (m2), 택일적으로 적어도 약 2 m2, 택일적으로 적어도 약 3 m2, 택일적으로 적어도 약 5 m2, 택일적으로 적어도 약 10 m2, 택일적으로 적어도 약 20 m2, 택일적으로 적어도 약 50 m2, 또는 택일적으로 적어도 약 100 m2일 수 있다.
당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 무주름 영역의 큰 크기는 금속화 커패시터 필름이 롤 형태로 제조, 저장 및 운반될 수 있는 상당한 제조 이점을 제공한다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름은 필름 길이가 약 1 미터 (m) 내지 약 10,000 m, 택일적으로 약 10 m 내지 약 1,000 m, 또는 택일적으로 약 100 m 내지 약 10,000 m, 또는 택일적으로 약 100 m 내지 약 500 m임을 특징으로 할 수 있다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름은 필름 폭이 약 100 mm 내지 약 3,000 mm, 택일적으로 약 200 mm 내지 약 2,000 mm, 택일적으로 약 300 mm 내지 약 3,000 mm, 또는 택일적으로 약 100 mm 내지 약 1,000 mm임을 특징으로 할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름은 필름 길이가 적어도 약 10 m, 및 필름 폭이 적어도 약 300 mm일 수 있고, 여기서 전체 필름 표면적의 적어도 약 80%, 택일적으로 적어도 약 85%, 택일적으로 적어도 약 90%, 택일적으로 적어도 약 95%, 또는 택일적으로 적어도 약 97%는 무주름일 수 있다.
또 다른 구체예에서, 커패시터 필름은 필름 길이가 약 10 m 내지 약 10,000 m이고, 필름 폭이 약 300 mm 내지 약 3,000 mm일 수 있고, 여기서 전체 필름 표면의 적어도 약 80%, 택일적으로 적어도 약 85%, 택일적으로 적어도 약 90%, 택일적으로 적어도 약 95%, 또는 택일적으로 적어도 약 97%는 무주름일 수 있다.
하나의 구체예에서, 무주름 영역은 커패시터 필름이 금속화되어, 상기 영역에 걸쳐 실질적으로 균일한 파괴 강도 (BDS)의 금속화 커패시터 필름을 제공할 수 있도록, 충분히 매끄럽고 평평할 수 있다. 하나의 구체예에서, 무주름 영역은, 하기 본 명세서에서 더욱 상세히 기재되는 바와 같이, 커패시터 필름이 금속화되어 BDS가 적어도 300 볼트/마이크로미터 (V/마이크론)인 금속화 커패시터 필름을 제공할 수 있도록 충분히 매끄럽고 평평할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 비-금속화 커패시터 필름)은 10 마이크론 필름에 대하여 ASTM D149에 따라 23 ℃ 및 50% RH에서 측정된 BDS가 약 100 V/마이크론 내지 약 1,500 V/마이크론, 택일적으로 약 200 V/마이크론 내지 약 1,250 V/마이크론, 택일적으로 약 300 V/마이크론 내지 약 1,000 V/마이크론, 택일적으로 약 500 V/마이크론 내지 약 800 V/마이크론, 또는 택일적으로 약 600 V/마이크론 내지 약 800 V/마이크론임을 특징으로 할 수 있다. 일반적으로, BDS는 물질이 파괴되기 전에 견딜 수 있는 최대 전계 (예컨대, 에너지 밀도)를 나타낸다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 전기적 성질 (예컨대, Dk, BDS, 등)의 개선은 다음의 이론 방정식 (3)에 기초하여 에너지 밀도를 상당히 증가시킨다:
에너지 밀도 = ½ * o * Dk * BDS2 (3)
여기서 선형 및 전력 법칙은 에너지 밀도와 Dk 및 BDS 각각 사이의 관계를 설명하며; o는 자유 공간의 유전율을 나타내는 상수이다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 고온 및 고주파에서 다른 성질, Dk 및 Df에 영향을 주지 않으면서, 물질의 BDS를 증가시키는 것은 특히 어렵다. BDS의 25% 증가는 에너지 밀도를 56% 증가시키는 반면, Dk는 선형적으로 증가함을 유의해야 한다.
하나의 구체예에서, 약 0 ℃ 내지 약 200 ℃, 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 190 ℃, 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 170 ℃, 또는 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 150 ℃에서 커패시터 필름의 BDS 차이는, ASTM D149에 따라 측정된 23 ℃에서의 BDS 값의 약 40% 미만, 택일적으로 약 30% 미만, 택일적으로 약 20% 미만, 또는 택일적으로 약 10% 미만일 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 비-금속화 커패시터 필름)은 1 kHz 및 약 0 ℃ 내지 약 200 ℃, 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 190 ℃, 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 170 ℃, 또는 택일적으로 약 0 ℃ 내지 약 150 ℃에서의 정전 용량의 차이는, 23 ℃에서의 정전 용량을 기준으로, 약 +/-5% 미만, 택일적으로 약 +/-4% 미만, 또는 택일적으로 약 +/-3% 미만일 수 있다. 일반적으로, 정전 용량(capacitance)은 전기적 전하를 저장할 수 있는 물질의 능력을 지칭한다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 ASTM D1894에 따라 측정된, 금속화 표면 (예컨대, 알루미늄 표면) 및/또는 그 자체 상의 동적 마찰 계수가 약 0.75 미만, 택일적으로 약 0.6 미만, 또는 택일적으로 약 0.5 미만임을 특징으로 할 수 있다. 일반적으로, 동역학적 또는 슬라이딩 마찰 계수 또는 마찰 계수로서도 지칭되는 동적 마찰 계수(dynamic coefficient of friction)는, 두 고체 사이, 예컨대, 두 고체 표면 사이에 얼마나 큰 마찰력이 존재하는지 나타내는 척도이다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 ASTM D1894에 따라 측정된, 금속화 표면 (예컨대, 알루미늄 표면) 및/또는 그 자체 상의 정적 마찰 계수가 약 0.75 미만, 택일적으로 약 0.6 미만, 또는 택일적으로 약 0.5 미만임을 특징으로 할 수 있다. 일반적으로, 정적 마찰 계수(static coefficient of friction)는 두 고체 사이, 예컨대, 두 고체 표면이 모두 움직이지 않을 때, 이들 표면 사이에 얼마나 큰 마찰력이 존재하는지 나타내는 척도이다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 ASTM D1938에 따라 20 마이크론 두께를 가지는 테스트 표본을 사용하여 측정된, 기계 방향(MD) 으로의 트라우저 인열 강도가 약 0.4 N/mm 내지 약 3.5 N/mm, 택일적으로 약 0.5 N/mm 내지 약 3.0 N/mm, 또는 택일적으로 약 1 N/mm 내지 약 2.5 N/mm임을 특징으로 할 수 있다. 하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 ASTM D1938에 따라 20 마이크론 두께를 가지는 테스트 표본을 사용하여 측정된, 가로축 방향(TD) 으로의 트라우저 인열 강도가 약 0.4 N/mm 내지 약 3.5 N/mm, 택일적으로 약 0.5 N/mm 내지 약 3.0 N/mm, 또는 택일적으로 약 1 N/mm 내지 약 2 N/mm임을 특징으로 할 수 있다. 트라우저 인열 강도(Trouser tear strength)는 표본을 가로질러 일정한 인열 속도로 인열을 전파하는데 필요한 힘을 표본 두께로 나눈 평균을 지칭하며, 두께가 1 mm 미만인 필름에 사용된다. 인열은 MD 또는 TD로 전파될 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름은 탄소/(산소+수소) (C/(O+H)) 비율이 약 1.35미만, 택일적으로 약 1.30 미만, 또는 택일적으로 약 1.25 미만임을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 폴리에터이미드 (PEI)에 대한 C/(O+H) 비율은 약 1.23이고; 폴리에터이미드 설폰 (PEIS)에 대한 비율은 약 1.11이고; ITR-PC-Si에 대한 비율은 약 1.10이고; 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN)에 대한 비율은 약 1.00이고; 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)에 대한 비율은 약 0.83이고; 폴리페닐렌 설폰 (PPSU)에 대한 비율은 약 0.92이고; 폴리프로필렌 (PP)에 대한 비율은 약 0.50이다. 또한, 예를 들어, 열악한 유전체 성능을 가진 것으로 알려진 물질인 폴리페닐렌 설파이드 (PPS)는 C/(O+H) 비율이 약 1.50이다. C/(O+H) 비율은 목탄 형성과 관련된 클리어링(clearing) 공정에 있어서 중요할 수 있다. 일반적으로, 자가 회복(self-healing)으로도 알려진 클리어링은 핀홀, 필름 결함 또는 외부 전압 과도로 인해 야기된 결함의 제거를 지칭한다. 파괴(breakdown) 동안 아크 방전(arcing)에 의해 발생된 열은 증발하여, 파괴 지점 근방의 필름을 극도로 얇게 금속화시킴으로써, 단락 회로 환경을 제거하여 단절시킨다. 클리어링 공정으로부터의 열은 목탄 형성을 야기할 수 있다. C/(O+H) 비율이 너무 높은 경우, 예를 들어 PPS에서와 같이 1.5인 경우, 탄소 (예컨대, 목탄)은 두꺼운 층으로 증착할 수 있고, 절연 저항이 증가될 수 있고, 전력은 매우 용이하게 소산될 수 있어 바람직하지 않지만, 이러한 이론에 제한되고자 함은 아니다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 본질적으로 무용매일 수 있으며, 즉, 커패시터 필름의 전체 중량을 기준으로, 약 1,000 ppm 미만, 택일적으로 약 750 ppm 미만, 택일적으로 약 500 ppm 미만, 또는 택일적으로 약 250 ppm 미만의 용매 (예컨대, Mw가 약 250 Da 미만인 화합물)를 포함할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 확대하지 않고 0.3 m의 거리에서 관찰할 때 적어도 약 3 m2의 면적에 걸쳐, 또는 적어도 약 9 m2의 면적에 걸쳐, 식별 가능한 반점 또는 겔을 가지지 않을 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 면적이 100 cm2이고 직경이 약 20 마이크론을 초과하는, 2 개 미만, 또는 택일적으로 1 개 미만의 탄화 내포물을 포함한다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 면적이 100 cm2이고 직경이 약 20 마이크론을 초과하는, 2 개 미만, 또는 택일적으로 1 개 미만의 겔 영역을 포함한다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 커패시터 필름, 금속화 커패시터 필름)은 50x의 배율로 관찰할 때, 적어도 약 3 m2의 면적에 걸쳐, 또는 적어도 약 9 m2의 면적에 걸쳐, 식별 가능한 공극을 가지지 않을 수 있다.
하나의 구체예에서,단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름은 폴리에터이미드, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 포함하는 상용성 중합체 블렌드를 포함하고; 여기서 폴리에터이미드는 방향족 이무수물과 m-페닐렌다이아민, a p-페닐렌다이아민, 또는 이의 조합을 포함하는 다이아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하고; 폴리에터이미드는 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민으로 말단 캡핑되며; 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 이의 백본에 에터 연결부 및 아릴 설폰 연결부 모두를 포함하고; 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하고, 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위는 서로 상이하며; 여기서 상용성 중합체 블렌드는 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론인 분산상을 포함하고; 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 무용매이며, 커패시터 필름 제조에 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상 포함하고; 여기서 커패시터 필름은 필름 두께가 약 0.1 마이크론 내지 약 20 마이크론이고; 여기서 폴리에터이미드는 폴리스타이렌 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 20,000 Da 내지 약 400,000 Da이고; 폴리에터이미드는 340 ℃에서 모세관 유변학적 측정에 의해 측정된 100 sec-1에서 점도 대 5,000 sec-1에서 점도의 비율이 약 10 미만이고; 폴리에터이미드는 ASTM D638에 따라 측정된 인장 모듈러스가 약 380,000 psi (2,618 MPa) 이상이고; 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 GPC에 의해 폴리스타이렌 표준을 사용하여 측정된 중량 평균 분자량이 약 10,000 Da 내지 약 100,000 Da이고; 폴리페닐렌 에터 설폰은 고유 점도가 약 0.3 dl/g 내지 약 1.5 dl/g이고; 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 폴리카보네이트 표준을 사용하여 GPC에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 2,000 Da 내지 약 100,000 Da이고; 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 25 ℃의 클로로폼에서 측정된 고유 점도가 약 0.3 dl/g 내지 약 1.5 dl/g이고; 여기서 커패시터 필름은 제1 유리 전이 온도 (제1 Tg) 및 제2 유리 전이 온도 (제2 Tg)를 특징으로 하며, 여기서 제1 Tg 및 제2 Tg 각각은 약 190 ℃ 초과하고; 커패시터 필름은 ASTM D648에 따라 3.2 밀리미터 (mm) 두께 샘플 상에서 264 psi (1.8 MPa)에서 측정된 열 변형 온도가 약 170 ℃ 이상이고; 커패시터 필름은 ASTM D150에 따라 1 kHz, 23 ℃ 및 50% RH에서 측정된 유전 상수가 약 3 내지 약 5이고; 커패시터 필름은 1 kHz, 23　℃ 및 50% RH에서 측정된 소산 계수가 약 0.1% 내지 약 0.5%이고; 커패시터 필름은 파괴 강도가 약 600 V/마이크론 내지 약 800 V/마이크론이고; 커패시터 필름은 무주름 영의 필름 두께 변화가 특정의 측정 면적에 걸친 필름의 평균 두께를 기준으로 필름 두께의 약 +/-10% 미만이고; 커패시터 필름은 표면 조도 평균 (Ra)이 광촉침법에 의해 측정된 평균 필름 두께를 기준으로 약 +/-3% 미만이다.
하나의 구체예에서, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름, 예를 들어 상기 단락에 기재된 필름의 제조 방법은 다음의 단계를 포함한다: (a) 폴리에터이미드, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 조합하여 상용성 중합체 블렌드를 형성하는 단계; 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 ITR-PC-실록세인 공중합체를 포함하고; ITR-PC-실록세인 공중합체는 약 1 mol% 내지 약 20 mol%의 비스페놀-A 카보네이트 단위, 약 60 mol% 내지 약 90 mol%의 화학식 XVIIIc으로 나타낸 ITR 에스터 단위, 및 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 실록세인 단위를 제공하기 위한 유효량의 화학식 XXIIb-2로 나타낸 폴리실록세인 단위를 포함하고, 여기서 mol%는 공중합체 내의 단위의 전체 몰 기준이며, 중량%는 공중합체의 전체 중량 기준임; (b) 상기 상용성 중합체 블렌드를 용융 및 혼합하여 용융 중합체를 형성하는 단계; (c) 상기 용융 중합체를 여과하여 약 1 마이크론 초과의 입자를 제거하고 여과된 용융 중합체를 형성하는 단계; (d) 약 250 ℃ 내지 약 500 ℃의 온도에서 플랫 다이를 통해 여과된 용융 중합체를 압출시켜 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름의 제조를 위해 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하기 전 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상을 포함함; 및 (e) 고수율 압출 커패시터 필름을 단축 연신하여, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계; 여기서 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름은 추가적으로 금속화되고 권취되어, 권취된 금속화 커패시터 필름을 형성함.
하나의 구체예에서,단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름은 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 포함하는 상용성 중합체 블렌드를 포함하고; 여기서 폴리에터이미드 설폰은 방향족 이무수물과 다이아미노 다이페닐 설폰을 포함하는 다이아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하고; 폴리에터이미드 설폰은 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민으로 말단 캡핑되며; 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 이의 백본에 에터 연결부 및 아릴 설폰 연결부 모두를 포함하고; 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하고, 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위는 서로 상이하며; 여기서 상용성 중합체 블렌드는 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론인 분산상을 포함하고; 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 무용매이며, 커패시터 필름 제조에 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상 포함하고; 여기서 커패시터 필름은 필름 두께가 약 0.1 마이크론 내지 약 20 마이크론이고; 여기서 폴리에터이미드 설폰은 폴리스타이렌 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 20,000 Da 내지 약 400,000 Da이고; 폴리에터이미드 설폰은 340 ℃에서 모세관 유변학적 측정에 의해 측정된 100 sec-1에서 점도 대 5,000 sec-1에서 점도의 비율이 약 10 미만이고; 폴리에터이미드 설폰은 ASTM D638에 따라 측정된 인장 모듈러스가 약 380,000 psi (2,618 MPa) 이상이고; 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 GPC에 의해 폴리스타이렌 표준을 사용하여 측정된 중량 평균 분자량이 약 10,000 Da 내지 약 100,000 Da이고; 폴리페닐렌 에터 설폰은 고유 점도가 약 0.3 dl/g 내지 약 1.5 dl/g이고; 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 폴리카보네이트 표준을 사용하여 GPC에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 2,000 Da 내지 약 100,000 Da이고; 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 25 ℃의 클로로폼에서 측정된 고유 점도가 약 0.3 dl/g 내지 약 1.5 dl/g이고; 여기서 커패시터 필름은 제1 유리 전이 온도 (제1 Tg) 및 제2 유리 전이 온도 (제2 Tg)를 특징으로 하며, 여기서 제1 Tg 및 제2 Tg 각각은 약 190 ℃ 초과하고; 커패시터 필름은 ASTM D648에 따라 3.2 밀리미터 (mm) 두께 샘플 상에서 264 psi (1.8 MPa)에서 측정된 열 변형 온도가 약 170 ℃ 이상이고; 커패시터 필름은 ASTM D150에 따라 1 kHz, 23 ℃ 및 50% RH에서 측정된 유전 상수가 약 3 내지 약 5이고; 커패시터 필름은 0.1 kHz, 23　℃ 및 50% RH에서 측정된 소산 계수가 약 0.1% 내지 약 0.5%이고; 커패시터 필름은 파괴 강도가 약 600 V/마이크론 내지 약 800 V/마이크론이고; 커패시터 필름은 무주름 영의 필름 두께 변화가 특정의 측정 면적에 걸친 필름의 평균 두께를 기준으로 필름 두께의 약 +/-10% 미만이고; 커패시터 필름은 표면 조도 평균 (Ra)이 광촉침법에 의해 측정된 평균 필름 두께를 기준으로 약 +/-3% 미만이다.
하나의 구체예에서, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름, 예를 들어 상기 단락에 기재된 필름의 제조 방법은 다음의 단계를 포함한다: (a) 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 조합하여 상용성 중합체 블렌드를 형성하는 단계; 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 ITR-PC-실록세인 공중합체를 포함하고; ITR-PC-실록세인 공중합체는 약 1 mol% 내지 약 20 mol%의 비스페놀-A 카보네이트 단위, 약 60 mol% 내지 약 90 mol%의 화학식 XVIIIc으로 나타낸 ITR 에스터 단위, 및 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 실록세인 단위를 제공하기 위한 유효량의 화학식 XXIIb-2로 나타낸 폴리실록세인 단위를 포함하고, 여기서 mol%는 공중합체 내의 단위의 전체 몰 기준이며, 중량%는 공중합체의 전체 중량 기준임; (b) 상기 상용성 중합체 블렌드를 용융 및 혼합하여 용융 중합체를 형성하는 단계; (c) 상기 용융 중합체를 여과하여 약 1 마이크론 초과의 입자를 제거하고 여과된 용융 중합체를 형성하는 단계; (d) 약 250 ℃ 내지 약 500 ℃의 온도에서 플랫 다이를 통해 여과된 용융 중합체를 압출시켜 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름의 제조를 위해 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하기 전 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상을 포함함; 및 (e) 고수율 압출 커패시터 필름을 단축 연신하여, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계; 여기서 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름은 추가적으로 금속화되고 권취되어, 권취된 금속화 커패시터 필름을 형성함.
하나의 구체예에서, 본 명세서에 개시된 커패시터 필름은 임의의 무정형 필름 응용에 사용될 수 있지만, 금속화에 특히 적절하다. 하나의 구체예에서, 금속화 커패시터 필름은 임의의 금속화 필름 응용에 사용될 수 있지만, 전기적 응용, 예를 들어 커패시터 또는 회로 재료로서의 응용에 특히 적절하다. 높은 에너지 밀도 (예컨대, 약 1 J/cm3 이상), 높은 전압 (예컨대, 약 150 V 이상) 비극성 커패시터는 원통형 형상으로 권취되거나 (예컨대, 권취된 금속화 커패시터 필름), 적층되어 직사각형 또는 사각형 형상으로 압축된 (예컨대, 적층된 필름 커패시터, 절단된 필름 커패시터) 금속화 중합체 필름을 사용하여 제조될 수 있다.
하나의 구체예에서, 본 명세서에 개시된 커패시터 필름은 제한되지는 않지만 전기 물품을 포함하는 다양한 물품, 예를 들어 커패시터 (예컨대, 자동차 인버터용 커패시터, 자동차 컨버터용 커패시터, 등)로 성형될 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터 필름용 중합체 조성물은 압출된 다음, 진공 챔버에서 기상 증착을 통해 이동하는 중합체 필름 상에 전도성 금속 예컨대 구리 또는 알루미늄를 분무함으로써, 약 1 옹스트롬 내지 약 1,000 나노미터, 택일적으로 약 1 옹스트롬 내지 약 3,000 옹스트롬, 또는 택일적으로 약 1 옹스트롬 내지 약 1,000 옹스트롬의 금속층 두께로 금속화될 수 있다. 커패시터 필름 상의 금속층의 비저항은 제곱미터당 약 0.1 Ohms 내지 제곱미터당 약 100 Ohms의 범위일 수 있다. 금속화 공정이 수행되기 전에, 중합체 필름은 적절하게 마스킹되어 필름 폭의 가장자리에 비금속화 여백을 제공함으로써, (커패시터가 조립될 때) 금속화 필름의 교호층이 반대편 가장자리에 비금속화 영역을 가질 수 있어, 단부 금속화가 궁극적으로 적용되는 경우, 커패시터 전극의 전기적 단락을 방지할 수 있다.
하나의 구체예에서, 커패시터는 2 개의 적층된 금속화된 중합체 필름을 롤링함으로써 튜브 형상으로 제조될 수 있다. 전선이 이후 각각의 금속층에 연결될 수 있다. 하나의 구체예에서, 금속화 필름의 2 개의 별개의 롤을 커패시터 권취기에 놓고 맨드릴(이후 제거될 수 있음) 상에서 함께 단단히 권취되어, 중합체 조성물/금속화 층/중합체 조성물/금속화 층의 순서로 층이 배열되고, 커패시터의 전형적인 구조, 즉, 대향하는 면에 2개의 금속층을 가지는 유전체를 모사할 수 있다. 하나의 구체예에서, 커패시터는 권취된 금속화 커패시터 필름을 포함한다. 필름의 두 개의 롤은 대향하는 면에 비금속화된 여백을 가지도록 권취될 수 있다.
당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 커패시터의 권취 정도는 원하는 커패시터의 물리적 크기 또는 원하는 정전 용량에 의존한다. 두 개의 롤을 단단히 권취하는 것은, 제거되지 않을 경우 조기 파괴를 야기할 수 있는 임의의 포획된 공기를 제거하는데 도움을 준다. 각각의 커패시터는 HEPA 필터를 도입한 적어도 클래스 100의 클린룸 환경에서 처리되어, 외부 입자에 의한 유전체 필름 층 사이 접촉 지점의 오염물 가능성을 감소시킬 뿐만 아니라 유전체 내로의 수분 흡수를 감소시킬 수 있다. 각각의 커패시터의 균일한 장력을 더욱 잘 유지하기 위해 전기적 권취가 사용될 수 있다. 이후 커패시터는 필름 층의 해권을 방지하기 위해, 및 상기 원통의 가장자리 또는 단부가 전도성 원소, 예를 들어 전도성 금속으로 분무될 수 있도록 하기 위해, 이의 가장자리를 테이핑하여 양쪽 면이 개방된 트레이에 묶일 수 있다. 직류 (DC) 인가시, 높은 아연 함량 땜납을 사용한 제1 분무 이후에, 90% 주석, 10% 아연의 일반적인 보다 연질의 단부 분무 땜납이 사용될 수 있다. 제1 분무는 금속화 표면에 스크래치를 내고, 유전체 필름 상에 금속화 부분과 더 나은 접촉을 달성하기 위한 골(trough)을 생성한다. 단부 분무의 조합은 추가적으로 최종 종단과의 접촉 밀착성을 더욱 향상시킨다. 이후, 전도성 (예컨대, 알루미늄) 납은 각각의 단부에 땜납되어 최종 종단을 형성할 수 있다. 하난의 종단은 이러한 캔의 바닥에 점용접(spot weld)될 수 있는 반면, 다른 종단은 뚜껑에 평행하게 용접될 수 있다. 커패시터는 진공 충전 장비에서 액체 함침물 (예컨대, 아이소프로필 페닐 설폰)으로 충전되고, 밀폐될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 전기 물품은 권취된 금속화 단축-연신의 압출된 필름 (예컨대, 금속화 커패시터 필름, 권취된 금속화 커패시터 필름)으로부터 제조된 커패시터를 포함할 수 있다.
당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 다른 커패시터 구성이 가능하다. 예를 들어, 커패시터는 적층된 구성으로 배치된 적어도 제1 및 제2 전극을 포함하는 평평한 구성을 가질 수 있고; 이러한 커패시터 필름은 제1 및 제2 전극 각각과 적어도 부분적으로 접촉하고 그 사이에 배치된다. 추가적인 커패시터 필름 및 전극 층은 교호층으로 존재할 수 있다. 하나의 구체예에서, 전기 장치를 형성하는 다층 물품은 중합체 조성물 층/금속층/유전체 층울 포함할 수 있고, 이러한 유전체 층은 본 명세서에 개시된 커패시터 필름, 또는 다른 유전체 재료일 수 있다. 추가적인 층 (예컨대, 추가적인 교호 유전체/금속층)은 선택적으로 존재할 수 있다.
일부 구체예에서, 커패시터 필름 (예컨대, 금속화 커패시터 필름)은 적층되어, 적층된 필름 커패시터를 형성할 수 있다. 금속화 커패시터 필름은 적층하기 전 접착제 (예컨대, 왁스)로 코팅될 수 있다. 금속화 커패시터 필름을 적층할 때, 비금속화 커패시터 필름 또는 비금속화 시트가 금속화 커패시터 필름 스택의 상부 및/또는 하부에 적용될 수 있고, 생성된 스택은 추가적으로 압축 및 가열되어, 금속화 커패시터 필름 시트가 서로 결합하도록 촉진시킴으로써, 적층된 필름 커패시터를 형성할 수 있다. 하나의 구체예에서, 적층된 필름 커패시터는 추가적으로 절단되어 (예컨대, 절단되어(cut), 입방형이 되어(cubed), 초핑되어(chopped), 분획되어(portioned), 분할되어(divided), 등), 절단된 필름 커패시터를 형성할 수 있다. 하나의 구체예에서, 적어도 하나의 전도성 층은 절단된 필름 커패시터에 적용될 수 있다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 적층된 필름 커패시터 및 절단된 필름 커패시터는 높은 에너지 밀도 커패시터이다.
하나의 구체예에서, 본 명세서에 개시된 중합체 조성물을 포함하는 커패시터 필름을 포함하는 커패시터는 자동차 인버터 및/또는 컨버터 (예컨대, 하이브리드 전기 자동차의 인버터, 하이브리드 전기 자동차의 컨버터, 전기 자동차의 인버터, 전기 자동차의 컨버터, 등)의 부품일 수 있다.
하나의 구체예에서, 본 개시의 중합체 조성물 (예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리카보네이트 조성물)로부터 제조된 커패시터 필름은 다른 중합체, 예를 들어 이축-배향 폴리(프로필렌) (BOPP), 폴리페닐렌 설파이드 (PPS), 폴리에터 에터 케톤 (PEEK), 등으로부터 제조된 필름과 비교하여, 유리하게는 개선된 전기적 성질 (예컨대, BDS, Dk, Df)을 나타낼 수 있다. 당업자에 의해 그리고 본 개시 내용을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 박막으로 용융 가공되는 것에 더하여, 높은 에너지 밀도를 달성하면서도 고온 성능을 유지하기 위한 적절한 전기적 성질의 조합을 획득하는 것은 매우 어렵다. 이러한 점을 고려할 때, 본 명세서에 개시된 커패시터 필름용 중합체 조성물 (예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리카보네이트 조성물)로 구성된 물질로 제조된 유전체 필름이 신규하고 유용하다. 따라서, 이러한 필름 및 이러한 필름으로부터 제조된 커패시터는 전기 산업의 부품 제조를 위한 현재의 재료 및 방법에 비해 장점을 제공한다.
하나의 구체예에서, 본 개시의 중합체 조성물 (예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리카보네이트 조성물)로부터 제조된 커패시터 필름은 약 170 ℃까지 안정한 Dk를 유리하게 나타낼 수 있다.
하나의 구체예에서, 본 개시의 중합체 조성물 (예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리카보네이트 조성물)로부터 제조된 커패시터 필름은 무용매 공정에서 제조될 수 있고, 상기 공정은 이러한 커패시터 필름을 산업적 규모로 신뢰성 있게 제조할 수 있는 능력을 제공한다. 종래의 커패시터 필름에 있어서, 용매-캐스트 필름으로부터 용매를 제거하는 것은 어려울 수 있다. 본 명세서에 개시된 압출 커패시터 필름은 용매를 사용하지 않고 가공되어, 비용 및 제조 이점을 제공할 수 있을, 뿐만 아니라 더욱 환경 친화적이다. 하나의 구체예에서, 본 개시의 중합체 조성물 (예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리카보네이트 조성물)로부터 제조된 커패시터 필름은 용융 압출에 의해 약 20 마이크론 미만의 균일한 필름 두께로 유리하게 가공될 수 있다.
하나의 구체예에서, 본 개시의 중합체 조성물 (예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리카보네이트 조성물)로부터 제조된 커패시터 필름은 예를 들어, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰 성분 그 자체를 비교하는 경우, 가공 온도에서 개선된 용융 유동 리올로지를 유리하게 나타낼 수 있다. 일반적으로, 폴리카보네이트는, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰과 비교하여 낮은 점도를 가지며, 이러한 폴리카보네이트는 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰과 함께 블렌딩되는 경우, 이의 점도를 낮춤으로써 이의 가공성을 개선시킨다.
하나의 구체예에서, 본 개시의 중합체 조성물 (예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리카보네이트 조성물)로부터 제조된 커패시터 필름은 종래의 커패시터 필름과 비교하여 Dk 및 BDS 모두에 있어서 증가를 나타내면서, 다른 유리한 물리적 및 전기적 특성, 예컨대 가요성, 얇기, 및 유전 상수 안정성을 유리하게 유지할 수 있다. 일부 구체예에서, 본 명세서에 개시된 커패시터 필름은 높은 BDS (약 600 V/마이크론 초과), 높은 Dk (약 3 초과) 및 낮은 Df (약 1% 미만)를 가질 수 있다.
하나의 구체예에서, 본 개시의 중합체 조성물 (예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리카보네이트 조성물)로부터 제조된 커패시터 필름은 자동차 산업 (예컨대, 전기 자동차 인버터 및/또는 컨버터, DC-DC 컨버터, AC-DC 인버터, 필터, 회로 격리, 등), 뿐만 아니라 높은 작동 온도 및 높은 에너지 밀도 유전체 재료를 필요로 하는 임의의 전기/전자 분야에서 유리하게 사용될 수 있다. 본 개시의 중합체 조성물 (예컨대, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리카보네이트 조성물)로부터 제조된 커패시터 필름의 추가적인 이점은 본 명세서를 읽는 당업자에게 명백할 것이다.
실시예
주제가 일반적으로 기재되었지만, 다음의 실시예는 본 발명의 특정 구체예로서 제시되고, 본 발명의 실시 및 이점을 입증한다. 실시예는 설명의 방법으로 주어지며 어떠한 방식으로도 청구 범위의 상세 내용을 제한하려는 의도가 아님을 이해해야 한다. 다양한 커패시터 필름 및 중합체 조성물을 평가하기 위해 다음의 테스트 절차가 사용되었다.
커패시터 필름의 유리 전이 온도 (Tg)는 시차 주사 열량측정법 (DSC)을 사용하여, 20 ℃/분의 가열 속도로, 폴리에터이미드 및/또는 폴리에터이미드 설폰 (대조/비교)에 대하여 300 ℃까지, 본 명세서에 개시된 커패시터 필름용 중합체로 제조된 커패시터 필름에 대하여 250 ℃까지, 및 폴리카보네이트 (대조/비교)에 대하여 200 ℃까지 측정하였다. 결과는 두 번째 스캔에 기록하였다.
필름 샘플의 트라우저 인열 강도는 ASTM D1938에 따라 기계 방향(MD) 및 가로축 방향(TD)으로 측정하였다.
압출된 필름의 동적 및 정적 마찰 계수는 ASTM D1894에 따라 알루미늄 표면에서 측정하였다.
필름 표면의 시각적 관찰에 의해 필름 투명도를 관찰하였다. 커패시터 필름은 시각적 혼탁함 또는 불투명함을 나타냈다.
재료 각각의 압출된 박막은 ASTM D149 테스트 방법을 사용하여 GALDEN HT 오일 중에서 유전체 파괴 강도 (BDS)에 대하여 테스트하였고, 여기서 GALDEN HT는 55 ℃ 내지 270 ℃의 끓는점 범위를 가지는 유전체 유체 라인이며, Ideal Vacuum Products, LLC로부터 상업적으로 입수 가능하다. 핫플레이트/저항 코일(resistive coil)을 사용하여 오일을 테스트 온도에 도달하게 만들었다. 전극은 3 인치 직경의 황동판 하부 전극에 ¼ 인치 직경의 스테인리스 강 볼(ball)로 구성되었다. Trek 30/20 ±30 kV DC 고전압 전력 공급을 사용하여, 재료가 전기적으로 단락되고 파괴를 야기하는 전압이 Labview 컴퓨터 소프트웨어에 의해 기록될 때까지, 황동판을 500 V/s에서 램핑하였다. BDS는 20 ℃, 50 ℃, 100 ℃, 135 ℃ 및 150 ℃에서 측정하였다. 기록된 값은 각각의 온도에서 20개의 샘플의 평균을 나타내며, Weibull 통계학 평균 분석을 기록하였다.
필름 샘플에서 다음의 방법에 의해 유전 상수 (Dk) 및 소산 계수 (Df)를 측정하였다. 상부 전극으로서, 전자빔 증발에 의해 10 mm 원형 섀도우 마스크를 통하여 각 유형의 재료의 5개의 샘플 상에 100 nm 두께의 금을 증착하였다. 하부 전극은 상기 샘플의 전체 하부 면적에 걸쳐서 100 nm 두께의 금으로 구성되었다. Agilent E4980A Precision LCR Meter를 사용하여 인가된 바이어스 장에서 정전 용량 및 소산 계수를 측정하였다. 전극의 직경 (모든 전기적 테스트에서 10 mm 원형 직경 전극을 사용하였음) 및 필름 두께를 사용하여 유전 상수를 계산하였다. Heidenhain Metro 두께 게이지를 사용하여 ±0.2μm의 정확도로 필름 두께를 계산하였다. 노(furnace)의 온도를 -40 ℃에서 150 ℃까지 달리하였고, 각각의 온도에서 LCR 미터로 100 Hz 내지 1 GHz 범위로 진동수를 변화 시켰다. 디지털 멀티-미터에 연결된 노 내부의 써모커플(thermocouple)로 노 온도를 확인하였다.
실시예 1
폴리에터이미드 (PEI) 및/또는 폴리에터이미드 설폰 (PEIS), 폴리페닐렌 에터 설폰 (PPES), 및 선택적으로 폴리카보네이트 (PC)를 포함하는 커패시터 필름용 중합체 조성물을 연구하였다. 보다 구체적으로, 표 1에 개략된 샘플을 먼저 펠릿으로 배합한 다음 필름으로 압출하였다.
표 1
Figure pct00056
ULTEM AUT210 수지는 투명한 폴리에터이미드 (Tg of 227　℃)이고, PEI/PEIS 블렌드는 PEI:PEIS의 중량비가 60:40이고, 여기서 PEI는 구조 Vb를 특징으로 하고 PEIS는 구조 VIa를 특징으로 한다. ULTEM AUT210 수지는 SABIC Innovative Plastics으로부터 상업적으로 입수 가능하다. ULTEM 1010 K는 구조 Vb를 특징으로 하는 PEI이다. Lexan FST는 구조 XIXc 및 구조 XX를 특징으로 하는 폴리카보네이트이고, 1% Si가 구조 XXII로 나타나는 폴리실록세인 단위로 제공되며, 구조 XXIIb-2를 추가적으로 특징으로 한다. RADEL R-5100NT 폴리페닐설폰은 사출 성형용 반투명, 범용 PPSU이며, 구조 XXIV를 특징으로 할 수 있다. PEPQ 안정화제는 트리스(2,4-다이-tert-뷰틸페닐) 포스파이트이다. 포스파이트 안정화제는 트리스-다이-tert-뷰틸페닐 포스파이트인 IRGAPHOS 168이었다.
압출된 재료의 성질이 표 2에 나타난다.
표 2
Figure pct00057
수지 블렌드 (예컨대, 커패시터 필름용 중합체 조성물)를 펠릿 형태로 이축을 사용하여 용이하게 배합한 다음, 10 마이크론 두께의 필름으로 용융 압출하였다. 온도 및 주파수의 함수로서 성능의 증가는 놀라웠으며, 유전체 파괴 강도 (BDS), 유전 상수 (Dk) 및 소산 계수 (Df)의 재료 성질에 대해서는 예측되지 않았다. 선형 및 전력 법칙은 각각 Dk 및 BDS의 관계를 설명하는 식 (3)에 기초하여, 성질의 개선은 에너지 밀도를 상당히 증가시킨다.
실시예 2
폴리에터이미드 (PEI) 및/또는 폴리에터이미드 설폰 (PEIS), 폴리페닐렌 에터 설폰 (PPES), 및 선택적으로 폴리카보네이트 (PC)를 포함하는 커패시터 필름용 중합체 조성물로부터 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조된 필름 샘플의 전기적 성질을 연구하였다. 보다 구체적으로, 평균 파괴 강도 (BDS)를 연구하였다.
조성물, 온도의 함수로서 시험된 재료의 평균 BDS 값을 표 3에 나타낸다.
표 3
Figure pct00058
10 마이크론 두께 필름의 BDS는 일반적으로 비교 샘플 B로부터 샘플 #1, 샘플 #2, 및 샘플 #3까지 값이 증가하였고, 증가된 BDS 값은 실온에서 600 V/마이크론으로부터 150 ℃에서 625 V/마이크론까지의 범위이었고, 피크 BDS는 634 V/마이크론 내지 702 V/마이크론 범위이었다. 이러한 BDS 증가는 BDS 성능에서 2.0% 내지 13.6%를 나타내므로, 에너지 밀도는 4.0% 내지 29%로 증가한다 (식 (3)의 2는 거듭 제곱임). 또한, 각각의 예시적인 재료에 있어서 50 ℃ 내지 100 ℃의 범위의 특정 온도에서 최대값이 수득된 것으로 나타났다. 재료의 BDS에 있어서, 최대값에 도달한 이후 온도의 증가함에 따라 BDS가 감소하는 경우는 흔하지 않다. 조성에 대한 비-선형 반응은 기대 또는 예상 밖이었다.
실시예 3
폴리에터이미드 (PEI) 및/또는 폴리에터이미드 설폰 (PEIS), 폴리페닐렌 에터 설폰 (PPES), 및 선택적으로 폴리카보네이트 (PC)를 포함하는 커패시터 필름용 중합체 조성물로부터 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조된 필름 샘플의 전기적 성질을 연구하였다. 보다 구체적으로, 유전 상수 (Dk) 및 소산 계수 (Df)를 연구하였다.
10 마이크론 두께 필름에 대해 온도 및 주파수의 함수로서 Dk 및 Df를 조사하였고, 데이터는 표 4 (Dk) 및 표 5 (Df)에 제시된다.
표 4
Figure pct00059
표 5
Figure pct00060
표 4에 제시된 바와 같이, Dk는 일정한 주파수에서 온도가 증가함에 따라 감소하고, Dk 변화 정도 및 이의 값은 중요하다. 샘플 B에 대한 Dk는 1 kHz에서의 20 ℃ 내지 150 ℃의 온도 증가에서 3.06 내지 3.01 범위였다. 유사한 방식으로, 샘플 #1의 Dk는 동일한 온도 범위 및 주파수에 걸쳐 감소하지만; 초기 및 최종 Dk 값인 3.18 및 3.10는 샘플 B와 비교하여 샘플 #1보다 상당히 컸다. 이것은 20 ℃ 및 1 kHz에서 Dk가 3.45인 PPSU 중합체를 첨가함에 기인한다. 대조적으로, 샘플 #2 및 샘플 #3은 각각의 주파수에서 온도 변화에 민감하지 않았고, 결과적으로 Dk는 상대적으로 변하지 않고 유지되었다. 이것은 1 kHz에서 20 ℃ 내지 150 ℃의 온도 범위에 대한 샘플 #2 및 샘플 #3의 Dk 값이 각각 3.19 내지 3.16 범위, 및 3.23에서 변하지 않는 것으로 나타났다. 높은 Dk는 식 (3)에 설명된 바와 같이 보다 높은 에너지 밀도로 직접 변환된다는 점에서 중요하다.
샘플 #1, 샘플 #2 및 샘플 #3의 Df 모두 샘플 A와 비교하여, 필름 조성물에 의존하여 온도 및 주파수가 변함에 따라 증가하였다. 일반적으로 Dk가 높을수록 Df 값이 높을 것으로 이해된다. 1 kHz에서 20 ℃ 내지 150 ℃의 온도 범위에 걸쳐, 샘플 #1의 Df는 0.156% 내지 0.336%의 범위인 반면, 샘플 B의 Df는 0.153% 내지 0.294%의 범위였다. 대조적으로, 1 kHz에서 샘플 #2 및 샘플 #3의 Df는 20 ℃ 내지 130 ℃의 온도 증가에 따라 상대적으로 변하지 않고 유지되었는데, 이는 각각 0.235% 내지 0.270%, 및 0.297% 내지 0.269% 범위였다. 성능은 샘플 B와 유사했으며, 재료가 현저히 상이한 Dk 값을 가짐에 따라 예측하지 못하였다. PPSU 및 PC 중합체를 첨가함에 따라 Df가 증가할 것으로 예상되었으나; 1 kHz에서 실험용 재료 (예컨대, 샘플 #2, 샘플 #3)의 상대적인 안정성 및 샘플 B와 유사한 거동은 예상되지 않았다. Df 증가는 이상적인 것으로 간주되지 않지만; 모든 샘플은 커패시터 필름 도포를 위한 1% 미만의 요건 하에 수행되었다.
표 6은 테스트된 샘플에 대한 커패시트 필름 성질의 일부를 요약하며, ULTEM 수지와 상용성인 또 다른 수지를 첨가하는 것이 고온 및 고에너지 커패시터의 유전체 성능을 개선함에 유용하다는 것을 나타낸다.
표 6
Figure pct00061
본 출원으로부터의 미국 국내 단계 출원 단계에 있어서, 본 출원에 언급된 모든 간행물 및 특허는 그 전체가 본 명세서에 참조 문헌으로 포함되며, 이러한 간행물에 기재된 구성 및 방법론들의 기술 및 개시 내용은 본 출원의 방법과 관련하여 사용될 수도 있다. 본 명세서에 논의된 임의의 간행물 및 특허는 본 출원의 출원일 이전에 이들이 개시되었음을 나타내기 위해서만 제공된다. 본 명세서의 어떠한 것도, 본 발명자가 선행 발명의 간행물 및 특허보다 본 출원이 선행함을 인정하는 것으로 해석되어서는 안된다.
미국 특허청에 출원함에 있어, 본 출원의 요약서는 37 C.F.R. § 1.72의 요건 및 37 C.F.R. § 1.72(b)에 언급된 목적, “미국 특허청 및 공중이 일반적으로 간단한 조사시에 기술적 개시 내용의 성질 및 요점을 신속하게 판단할 수 있도록 하려는 것이다”에 부합하기 위해 제공된다. 그래서, 본 출원의 요약서는 청구 범위를 해석하거나 본 명세서에 개시된 주제의 범위를 제한하고자 사용되는 것이 아니다. 게다가, 본 명세서에 사용될 수 있는 임의의 표제는 또한 청구 범위를 해석하거나 본 명세서에 개시된 주제의 범위를 제한하고자 사용되는 것이 아니다. 추정 또는 가정으로서 달리 나타내지 않은 한, 실시예를 기재하기 위해 사용된 임의의 과거 시제는 추정 또는 가정적 실시예가 실제로 수행되었음을 반영하고자 하는 것이 아니다.
본 출원은 다음의 실시예에 의해 추가적으로 설명되며, 이는 어떠한 방식으로든 이의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 이와 반대로, 본 명세서를 읽은 후, 본 발명의 사상 또는 첨부된 청구 범위를 벗어나지 않고 당업자에게 제안될 수 있는 다양한 다른 양태, 구체예, 변형, 및 이의 균등물이 대안이 될 수 있는 것으로 이해하는 것이 타당하다.
추가적인 개시
다음은 본 발명에 따른 비제한적인 특정 구체예이다:
제1구체예는, 폴리에터이미드 및 폴리페닐렌 에터 설폰을 포함하는 상용성 중합체 블렌드를 포함하는 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름이며; 여기서 폴리에터이미드는 방향족 이무수물과 m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 또는 이의 조합을 포함하는 다이아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하고; 폴리에터이미드는 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민으로 말단 캡핑되며; 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 이의 백본에 에터 연결부 및 아릴 설폰 연결부 모두를 포함하고; 여기서 상용성 중합체 블렌드는 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론인 분산상을 포함하고; 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름 제조에 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상 포함한다.
제2 구체예는, 제1 구체예의 커패시터 필름으로서, 상기 커패시터 필름은 두께가 약 0.1 마이크론 내지 약 50 마이크론이다.
제3 구체예는, 제1 내지 제2 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 상기 커패시터 필름은 두께가 약 0.1 마이크론 내지 약 20 마이크론이다.
제4 구체예는, 제1 내지 제3 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리에터이미드는 폴리스타이렌 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 20,000 Da 내지 약 400,000 Da이고; 폴리에터이미드는 모세관 유변학적 측정에 의해 340 ℃에서 측정된 100 sec-1 에서의 점도 대 5,000 sec-1 에서의 점도의 비율이 약 11 미만이고; 여기서 폴리에터이미드는 ASTM D638에 따라 측정된 인장 모듈러스가 약 380,000 psi (2,618 MPa) 이상이고; 여기서 폴리페닐렌에터 설폰은 폴리카보네이트 표준을 사용하여 GPC에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 10,000 Da 내지 약 100,000 Da이고; 폴리페닐렌에터 설폰은 25 ℃의 클로로폼에서 측정된 고유 점도가 약 0.3 dl/g 내지 약 1.5 dl/g이고; 여기서 커패시터 필름은 제1 유리 전이 온도 (제1 Tg) 및 제2 유리 전이 온도 (제2 Tg)를 특징으로 하며, 여기서 제1 Tg 및 제2 Tg 각각은 약 170 ℃ 초과히고; 커패시터 필름은 ASTM D648에 따라 3.2 밀리미터 (mm) 두께 샘플상에서 264 psi (1.8 Mpa)에서 측정된 열 변형 온도가 약 150 ℃ 이상이고; 커패시터 필름은 ASTM D150에 따라 1 kHz, 23 ℃ 및 50% 상대 습도 (RH)에서 측정된 유전 상수가 약 3 내지 약 5이고; 커패시터 필름은 1 kHz, 23 ℃ 및 50% RH에서 측정된 소산 계수가 약 0% 내지 약 1%이고; 커패시터 필름은 ASTM D149에 따라 23 ℃에서 측정된 파괴 강도가 약 500 V/마이크론 내지 약 800 V/마이크론이고; 커패시터 필름은 무주름 영역의 필름 두께 변화가 특정의 측정 면적에 걸친 필름의 평균 두께를 기준으로, 필름 두께의 약 +/-10% 미만이며; 커패시터 필름은 광촉침법에 의해 측정된 평균 필름 두께를 기준으로, 표면 조도 평균 (Ra)이 약 +/-3% 미만이다.
제5 구체예는, 제1 내지 제4 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 상용성 중합체 블렌드는 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하는 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 추가적으로 포함하고, 여기서 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위는 서로 상이하며; 여기서 폴리에터이미드는 폴리스타이렌 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 20,000 Da 내지 약 400,000 Da이고; 폴리에터이미드는 모세관 유변학적 측정에 의해 340 ℃에서 측정된 100 sec-1 에서의 점도 대 5,000 sec-1 에서의 점도의 비율이 약 10 미만이고; 여기서 폴리에터이미드는 ASTM D638에 따라 측정된 인장 모듈러스가 약 380,000 psi (2,618 MPa) 이상이고; 여기서 폴리페닐렌에터 설폰은 폴리카보네이트 표준을 사용하여 GPC에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 10,000 Da 내지 약 100,000 Da이고; 폴리페닐렌에터 설폰은 25 ℃의 클로로폼에서 측정된 고유 점도가 약 0.3 dl/g 내지 약 1.5 dl/g이고; 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 폴리카보네이트 표준을 사용하여 GPC에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 2,000 Da 내지 약 100,000 Da이고; 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 25 ℃의 클로로폼에서 측정된 고유 점도가 약 0.3 dl/g 내지 약 1.5 dl/g이고; 여기서 커패시터 필름은 제1 유리 전이 온도 (제1 Tg) 및 제2 유리 전이 온도 (제2 Tg)를 특징으로 하며, 여기서 제1 Tg 및 제2 Tg 각각은 약 190 ℃ 초과히고; 커패시터 필름은 ASTM D648에 따라 3.2 밀리미터 (mm) 두께 샘플상에서 264 psi (1.8 Mpa)에서 측정된 열 변형 온도가 약 170 ℃ 이상이고; 커패시터 필름은 ASTM D150에 따라 1 kHz, 23 ℃ 및 50% RH에서 측정된 유전 상수가 약 3 내지 약 5이고; 커패시터 필름은 1 kHz, 23 ℃ 및 50% RH에서 측정된 소산 계수가 약 0% 내지 약 1%이고; 커패시터 필름은 ASTM D149에 따라 23 ℃에서 측정된 파괴 강도가 약 500 V/마이크론 내지 약 800 V/마이크론이고; 커패시터 필름은 무주름 영역의 필름 두께 변화가 특정의 측정 면적에 걸친 필름의 평균 두께를 기준으로, 필름 두께의 약 +/-10% 미만이며; 커패시터 필름은 광촉침법에 의해 측정된 평균 필름 두께를 기준으로, 표면 조도 평균 (Ra)이 약 +/-3% 미만이다.
제6 구체예는, 제1 내지 제5 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 상기 커패시터 필름은 금속화 표면상에서, 알루미늄 상에서, 및/또는 그 자체 상에서 ASTM D1894에 따라 측정된 동적 마찰 계수가 약 0.75 미만이다.
제7 구체예는, 제1 내지 제6 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 상기 커패시터 필름은 금속화 표면상에서, 알루미늄 상에서, 및/또는 그 자체 상에서 ASTM D1894에 따라 측정된 정적 마찰 계수가 약 0.75 미만이다.
제8 구체예는, 제1 내지 제7 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 1 kHz에서 상기 커패시터 필름의 유전 상수는 약 0 ℃ 내지 약 170 ℃에서 본질적으로 변화되지 않고 유지되며, 이러한 유전 상수는 약 0 ℃ 내지 약 170 ℃의 온도 범위 내에서 최고 유전 상수 값을 기준으로, 약 20% 미만으로 변한다.
제9 구체예는, 제1 내지 제8 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 1 kHz에서 상기 커패시터 필름의 소산 계수는 약 0 ℃ 내지 약 170 ℃에서 본질적으로 변화되지 않고 유지되고, 이러한 소산 계수는 약 0.1% 내지 약 1%이다.
제10 구체예는, 제1 내지 제9 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 23 ℃ 및 50% RH의 1 kHz 내지 100 kHz에서 측정된 상기 커패시터 필름의 소산 계수는 약 0.1% 내지 약 1%이다.
제11 구체예는, 제1 내지 10 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 약 0 ℃ 내지 약 170 ℃에서 상기 커패시터 필름의 파괴 강도 차이는 ASTM D149에 따라 23 ℃에서 측정된 파괴 강도 값의 약 40% 미만이다.
제12 구체예는, 제1 내지 11 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 상기 커패시터 필름은 1 kHz 및 약 0 ℃ 내지 약 170 ℃에서의 정전 용량 차이가 23 ℃에서의 정전 용량 값을 기준으로, 약 +/-5% 미만이다.
제13 구체예는, 제1 내지 제12 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 상기 커패시터 필름은 제1 유리 전이 온도 (제1 Tg) 및 제2 유리 전이 온도 (제2 Tg)를 특징으로 하며, 여기서 제1 Tg 및 제2 Tg 각각은 약 170 ℃를 초과한다.
제14 구체예는, 제1 내지 제13 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 상기 커패시터 필름은 면적이 100 cm2이고 직경이 약 20 마이크론 초과인 2 개 미만의 탄화 내포물을 포함한다.
제15 구체예는, 제1 내지 제14 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 상기 커패시터 필름은 필름 길이가 약 10 m 내지 약 10,000 m이고, 필름 폭이 약 300 mm 내지 약 3,000 mm이며, 전체 필름 표면적의 적어도 약 80%는 무주름이다.
제16 구체예는, 제1 내지 제15 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 상기 커패시터 필름은 탄소/(산소+수소) (C/(O+H)) 비율이 약 1.25 미만이다.
제17 구체예는, 제1 내지 제16 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 상기 커패시터 필름은 ASTM D1938에 따라 20 마이크론 두께를 가지는 테스트 표본을 사용하여 측정된 기계 방향으로의 트라우저 인열 강도가 약 0.5 N/mm 내지 약 3.0 N/mm이다.
제18 구체예는, 제1 내지 제17 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 상기 커패시터 필름은 ASTM D1938에 따라 20 마이크론 두께를 가지는 테스트 표본을 사용하여 측정된 가로축 방향으로의 트라우저 인열 강도가 약 0.5 N/mm 내지 약 3.0 N/mm이다.
제19 구체예는, 제1 내지 제18 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 상기 커패시터 필름은 커패시터 필름의 전체 중량을 기준으로, 약 1000 ppm 미만의 용매를 포함한다.
제20 구체예는, 제1 내지 제19 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리에터이미드는 화학식 V으로 나타내고:
Figure pct00062
화학식 V
여기서 T는 -O- 또는 화학식 -O-Z-O-으로 나타낸 그룹이고, -O- 또는 -O-Z-O- 그룹의 2가 결합은 3,3'; 3,4'; 4,3'; 또는 4,4' 위치에 존재하며, Z는 6 내지 27개의 탄소 원자를 가지는 2가 방향족 탄화수소 그룹, 이의 할로겐화 유도체, 2 내지 10개의 탄소 원자를 가지는 직선형 또는 분지형 사슬 알킬렌 그룹, 이의 할로겐화 유도체, 3 내지 20개의 탄소 원자를 가지는 사이클로알킬렌 그룹, 이의 할로겐화 유도체, 또는 화학식 -(C6H10)z-으로 나타낸 그룹이고, z는 1 내지 4의 정수이고; 여기서 R은 m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 또는 이의 조합을 포함하는 다이아민의 잔기이다.
제21 구체예는, 제20 구체예의 커패시터 필름으로서, Z는 화학식 IVa로 나타낸 2가 그룹이고:
Figure pct00063
화학식 IVa
여기서 Qa는 단일 결합, -O-, -S-, -C(O)-, -SO2-, -SO-, 또는 -Cy -2y-, 이의 할로겐화 유도체이고, y는 정수 1 내지 5이다.
제22 구체예는, 제20 내지 제21 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 Z는 화학식 XI으로 나타내고:
Figure pct00064
화학식 XI
제23 구체예는, 제1 내지 제22 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리에터이미드는 1.0 아민 그룹 당 약 1.0 내지 약 1.4 몰당량의 무수물 그룹을 포함한다.
제24 구체예는, 제1 내지 제23 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민은 치환된 및 비치환된 아닐린, 치환된 및 비치환된 나프틸 1차 아민, 및 치환된 및 비치환된 헤테로아릴 아민을 포함하고, 여기서 치환체는 방향족 고리에 결합된 C6-12 아릴 그룹, 할로겐화 C6-12 아릴 그룹, C1-12 알킬 그룹, 할로겐화 C1-12 알킬 그룹, 설폰 그룹, C1-12 에스터 그룹, C1-12 아마이드 그룹, 할로겐, C1-12 알킬 에터 그룹, C6-12 아릴 에터 그룹, 및 C6-12 아릴 케토 그룹으로 구성된 군으로부터 선택된다.
제25 구체예는, 제1 내지 제24 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민은 아닐린을 포함한다.
제26 구체예는, 제1 내지 제25 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리에터이미드는 폴리에터이미드 설폰을 추가적으로 포함한다.
제27 구체예는, 제26 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리에터이미드:폴리에터이미드 설폰의 중량비는 약 99:1 내지 약 30:70이다.
제28 구체예는, 제1 내지 제27 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리에터이미드는 상용성 중합체 블렌드 내에 약 25 중량% 내지 약 90 중량%의 양으로 존재한다.
제29 구체예는, 제1 내지 제28 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리에터이미드는 상용성 중합체 블렌드 내에 약 35 중량% 내지 약 70 중량%의 양으로 존재한다.
제30 구체예는, 제1 내지 제29 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리에터이미드는 m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 또는 이의 조합을 포함하는 아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하는 폴리에터이미드 이외에, 약 15 중량% 미만의 폴리에터이미드를 포함한다.
제31 구체예, 제1 내지 제30 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 화학식 XXIII으로 나타낸 반복 단위를 포함하고:
Figure pct00065
화학식 XXIII
여기서 각각의 R6는 독립적으로 수소, 알킬, 아릴, 알킬 아릴, 알콕시, 또는 할로겐이고; x1은 0 내지 4이고; n1은 약 25 내지 약 1,000이고; 아릴 설폰 연결부는 4,4'; 3,3'; 3,4' 위치, 또는 이의 조합에 존재한다.
제32 구체예, 제1 내지 제31 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 화학식 XXIV로 나타낸 폴리페닐설폰 (PPSU)을 포함하고:
Figure pct00066
화학식 XXIV
여기서 n1은 약 25 내지 약 1,000이다.
제33 구체예, 제1 내지 제30 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 화학식 XXV로 나타낸 폴리페닐렌 에터 설폰 공중합체를 포함하고:
Figure pct00067
화학식 XXV
여기서 A는 -O-, -S-, -SO2-, a C6-C18 아릴 그룹, 및 C3-C12 알킬 그룹으로 구성된 군으로부터 선택되는 연결부이고; A 연결부는 4,4'; 3,3'; 3,4' 위치, 또는 이의 조합에 존재하며; 아릴 설폰 연결부는 the 4,4'; 3,3'; 3,4' 위치, 또는 이의 조합에 존재하고; 각각의 R6는 독립적으로 수소, 알킬, 아릴, 알킬 아릴, 알콕시, 또는 할로겐이고; x1 는 0 내지 4이고; n1 는 m1을 초과하고; (n1+m1)의 합은 약 20 내지 약 1,000이다.
제34 구체예, 제1 내지 제30 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 화학식 XXVI로 나타낸 폴리페닐렌 에터 설폰 공중합체를 포함하고:
Figure pct00068
화학식 XXVI
여기서 n1 은 m1을 초과하고; (n1+m1) 합은 약 25 내지 약 100 이다.
제35 구체예는, 제1 내지 제34 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 상용성 중합체 블렌드 내에 약 10 중량% 내지 약 75 중량%의 양으로 존재한다.
제36 구체예는, 제1 내지 제35 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 상용성 중합체 블렌드 내에 약 35 중량% 내지 약 45 중량%의 양으로 존재한다.
제37 구체예는, 제1 내지 제36 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 상용성 중합체 블렌드는 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하는 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 추가적으로 포함하고, 이러한 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위는 서로 상이하다.
제38 구체예는, 제1 내지 제37 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 반복 비스페놀 카보네이트 단위는 화학식 XII으로 나타내고:
Figure pct00069
화학식 XII
여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-12 알킬 그룹, C1-12 알켄일 그룹, C3-8 사이클로알킬 그룹, 또는 C1-12 알콕시 그룹이고; p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4이고; Xa는 두 개의 아릴렌 그룹 사이의 가교 그룹이고, Xa는 단일 결합, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, 화학식 -C(Rc)(Rd)-의 C1-11 알킬리덴 그룹이고, 여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, C1-10 알킬 그룹, 또는 화학식 -C(=Re)-의 그룹이고, 여기서 Re는 2가 C1-10 탄화수소 그룹이다.
제39 구체예는, 제37 내지 제38 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 반복 아릴레이트 에스터 단위는 화학식 XVIII으로 나타내고:
Figure pct00070
화학식 XVIII
여기서 Ar1은 적어도 하나의 방향족 그룹을 포함하는 C6-32 하이드로카빌 그룹이다..
제40 구체예는, 제39 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 적어도 하나의 방향족 그룹은 페닐, 나프탈렌, 안트라센, 또는 이의 조합을 포함한다.
제41 구체예는, 제37 내지 제40 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 반복 아릴레이트 에스터 단위는 화학식 XVIIIc으로 나타낸 아이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조시놀 에스터 단위를 포함하고:
Figure pct00071
화학식 XVIIIc
여기서 m은 약 4 내지 약 100이다.
제42 구체예는, 제37 내지 제41 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 화학식 XXII으로 나타낸 실록세인 단위를 추가적으로 포함하고:
Figure pct00072
화학식 XXII
여기서 각각의 R은 독립적으로 C1-13 1가 하이드로카빌 그룹이다.
제43 구체예는, 제37 내지 제42 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 상용성 중합체 블렌드 내에 약 0.1 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재한다.
제44 구체예는, 제37 내지 제43 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 상용성 중합체 블렌드 내에 약 10 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 존재한다.
제45 구체예는, 제37 내지 제44 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리에터이미드, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 상용성 중합체 블렌드를 제공하기 위한 유효량으로 커패시터 필름용 중합체 조성물 내에 각각 존재한다.
제46 구체예는, 제1 내지 제45 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 혼화성 중합체 블렌드는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 인-함유 안정화제를 약 0 중량% 내지 약 2 중량%의 양으로 추가적으로 포함하고, 여기서 인-함유 안정화제는 중량 평균 분자량이 약 500 Da 이상이다.
제47 구체예는, 제1 내지 제46 구체예 중 어느 한 구체예의 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름을 포함하는 물품이다.
제48 구체예는, 제47 구체예의 물품으로서, 필름의 적어도 일부분에 증착되어 금속화 커패시터 필름을 형성하는 금속층을 추가적으로 포함한다.
제49 구체예는, 제48 구체예의 물품으로서, 여기서 금속층은 전도성 금속을 포함한다.
제50 구체예는, 제49 구체예의 물품으로서, 여기서 전도성 금속은 구리, 알루미늄, 은, 금, 니켈, 아연, 티타늄, 크로뮴, 바나듐, 탄탈럼, 나이오븀, 황동, 또는 이의 조합을 포함한다.
제51 구체예는, 제48 내지 제50 구체예 중 어느 한 구체예의 물품으로서, 여기서 금속층은 약 1 옹스트롬 내지 약 3,000 옹스트롬의 금속층 두께를 가진다.
제52 구체예는, 제48 내지 제51 구체예 중 어느 한 구체예의 물품으로서, 여기서 금속층은 약 1 옹스트롬 내지 약 2,820 옹스트롬의 금속층 두께를 가진다.
제53 구체예는, 제48 내지 제52 구체예 중 어느 한 구체예의 물품으로서, 여기서 금속층은 제곱미터당 약 0.1 내지 약 100 Ohms의 금속층 비저항을 가진다.
제54 구체예는, 제48 내지 제53 구체예 중 어느 한 구체예의 물품으로서, 여기서 금속층은 진공 금속 기상 증착, 고온 진공 증착, 화학적 기상 증착, 원자층 증착, 금속 스퍼터링, 플라즈마 처리, 전자 빔 처리, 화학적 산화 또는 환원 반응, 무전해 습윤-화학적 증착, 또는 이의 조합에 의해 필름의 적어도 일부에 증착된다.
제55 구체예는, 제48 내지 제54 구체예 중 어느 한 구체예의 물품으로서, 여기서 금속화 커패시터 필름은 권취되어, 권취된 금속화 커패시터 필름을 형성한다.
제56 구체예는, 제55 구체예의 권취된 금속화 필름을 포함하는 커패시터이다.
제57 구체예는, 제56 구체예의 커패시터를 포함하는 전기 물품이다.
제58 구체예는, 제56 구체예의 커패시터를 포함하는 자동차 컨버터이다.
제59 구체예는, 제56 구체예의 커패시터를 포함하는 자동차 컨버터이다.
제60 구체예는, 폴리에터이미드, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 포함하는 상용성 중합체 블렌드를 포함하는 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름으로서; 여기서 폴리에터이미드는 방향족 이무수물과 m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 또는 이의 조합을 포함하는 다이아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하고; 폴리에터이미드는 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민으로 말단 캡핑되며; 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 이의 백본에 에터 연결부 및 아릴 설폰 연결부 모두를 포함하고; 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하고, 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위는 서로 상이하며; 여기서 상용성 중합체 블렌드는 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론인 분산상을 포함하고; 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 무용매이며, 커패시터 필름 제조에 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상 포함하고; 여기서 커패시터 필름은 필름 두께가 약 0.1 마이크론 내지 약 20 마이크론이다.
제61 구체예는, 제60 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리에터이미드는 폴리에터이미드 설폰을 추가적으로 포함한다.
제62 구체예는, 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 포함하는 상용성 중합체 블렌드를 포함하는 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름으로서; 여기서 폴리에터이미드 설폰은 방향족 이무수물과 다이아미노 다이페닐 설폰을 포함하는 다이아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하고; 여기서 폴리에터이미드 설폰은 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민으로 말단 캡핑되며; 폴리페닐렌 에터 설폰은 이의 백본에 에터 연결부 및 아릴 설폰 연결부 모두를 포함하고; 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하고, 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위는 서로 상이하며; 여기서 상용성 중합체 블렌드는 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론인 분산상을 포함하고; 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 무용매이며, 커패시터 필름 제조에 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상 포함한다.
제63 구체예는, 제62 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 커패시터 필름은 필름 두께가 약 0.1 마이크론 내지 약 20 마이크론이다.
제64 구체예는, 제62 내지 제63 구체예 중 어느 한 구체예의 커패시터 필름으로서, 여기서 폴리에터이미드 설폰은 폴리스타이렌 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 20,000 Da 내지 약 400,000 Da이고; 폴리에터이미드 설폰은 모세관 유변학적 측정에 의해 340 ℃에서 측정된 100 sec-1 에서의 점도 대 5,000 sec-1 에서의 점도의 비율이 약 11 미만이고; 여기서 폴리에터이미드는 ASTM D638에 따라 측정된 인장 모듈러스가 약 380,000 psi (2,618 MPa) 이상이고; 여기서 폴리페닐렌에터 설폰은 폴리카보네이트 표준을 사용하여 GPC에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 10,000 Da 내지 약 100,000 Da이고; 폴리페닐렌에터 설폰은 25 ℃의 클로로폼에서 측정된 고유 점도가 약 0.3 dl/g 내지 약 1.5 dl/g이고; 여기서 커패시터 필름은 제1 유리 전이 온도 (제1 Tg) 및 제2 유리 전이 온도 (제2 Tg)를 특징으로 하며, 여기서 제1 Tg 및 제2 Tg 각각은 약 170 ℃ 초과히고; 커패시터 필름은 ASTM D648에 따라 3.2 밀리미터 (mm) 두께 샘플상에서 264 psi (1.8 Mpa)에서 측정된 열 변형 온도가 약 150 ℃ 이상이고; 커패시터 필름은 ASTM D150에 따라 1 kHz, 23 ℃ 및 50% 상대 습도 (RH)에서 측정된 유전 상수가 약 3 내지 약 5이고; 커패시터 필름은 1 kHz, 23 ℃ 및 50% RH에서 측정된 소산 계수가 약 0% 내지 약 1%이고; 커패시터 필름은 ASTM D149에 따라 23 ℃에서 측정된 파괴 강도가 약 500 V/마이크론 내지 약 800 V/마이크론이고; 커패시터 필름은 무주름 영역의 필름 두께 변화가 특정의 측정 면적에 걸친 필름의 평균 두께를 기준으로, 필름 두께의 약 +/-10% 미만이며; 커패시터 필름은 광촉침법에 의해 측정된 평균 필름 두께를 기준으로, 표면 조도 평균 (Ra)이 약 +/-3% 미만이다.
제65 구체예는, 제1 내지 제64 구체예중 어느 한 구체예의 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름의 제조 방법으로서, 다음의 단계를 포함한다:
(a) 상용성 중합체 블렌드를 압출하여 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름의 제조를 위해 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하기 전 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상을 포함함; 및
(b) 고수율 압출 커패시터 필름을 단축 연신하여, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계.
제66 구체예는, 제60 구체예의 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름의 제조 방법으로서, 다음의 단계를 포함한다:
(a) 폴리에터이미드, 폴리페닐렌 에터 설폰 및 선택적으로 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 조합하여 상용성 중합체 블렌드를 형성하는 단계;
(b) 상기 상용성 중합체 블렌드를 용융 및 혼합하여 용융 중합체를 형성하는 단계;
(c) 상기 용융 중합체를 여과하여 약 1 마이크론 초과의 입자를 제거하고 여과된 용융 중합체를 형성하는 단계;
(d) 약 250 ℃ 내지 약 500 ℃의 온도에서 플랫 다이를 통해 여과된 용융 중합체를 압출시켜 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름의 제조를 위해 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하기 전 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상을 포함함; 및
(e) 고수율 압출 커패시터 필름을 단축 연신하여, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계.
제67 구체예는, 제66 구체예의 방법으로서, 금속층을 필름의 적어도 일부분에 증착하여 금속화 커패시터 필름을 형성하는 단계를 추가적으로 포함한다.
제68 구체예는, 제67 구체예의 방법으로서, 금속화 커패시터 필름을 권취하여 권취된 금속화 커패시터 필름을 형성하는 단계를 추가적으로 포함한다.
제69 구체예는, 제67 내지 제68 구체예 중 어느 한 구체예의 방법으로서, 금속화 커패시터 필름을 적층하여 적층된 필름 커패시터를 형성하는 단계를 추가적으로 포함한다.
제70 구체예는, 제69 구체예의 방법으로서, 적층된 필름 커패시터를 절단하여 절단된 필름 커패시터를 형성하는 단계를 추가적으로 포함한다.
제71 구체예는, 제62 구체예의 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름의 제조 방법으로서, 다음의 단계를 포함한다:
(a) 상용성 중합체 블렌드를 압출하여 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름의 제조를 위해 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하기 전 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상을 포함함; 및
(b) 고수율 압출 커패시터 필름을 단축 연신하여, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계.
제72 구체예는, 제62 구체예의 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름의 제조 방법으로서, 다음의 단계를 포함한다:
(a) 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰 및 선택적으로 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 조합하여 상용성 중합체 블렌드를 형성하는 단계;
(b) 상기 상용성 중합체 블렌드를 용융 및 혼합하여 용융 중합체를 형성하는 단계;
(c) 상기 용융 중합체를 여과하여 약 1 마이크론 초과의 입자를 제거하고 여과된 용융 중합체를 형성하는 단계;
(d) 약 250 ℃ 내지 약 500 ℃의 온도에서 플랫 다이를 통해 여과된 용융 중합체를 압출시켜 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름의 제조를 위해 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하기 전 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상을 포함함; 및
(e) 고수율 압출 커패시터 필름을 단축 연신하여, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계.
본 발명의 구체예가 도시되고 기재되었지만, 본 발명의 사상 및 교시를 벗어나지 않고 이의 변형이 이루어질 수 있다. 본 명세서에 기재된 구체예 및 실시예는 단지 예시적인 것이며, 제한하려는 것은 아니다. 본 명세서에 개시된 발명의 많은 변형 및 수정이 가능하며, 이는 발명의 범위 내에 있다.
따라서, 보호의 범위는 상술한 설명에 의해 제한되지 않고 오직 다음의 특허 청구범위에 의해서만 제한되며, 이러한 특허 청구범위는 특허 청구범위의 주제의 모든 등가물을 포함한다. 각각의 모든 청구항은 본 발명의 구체예로서 본 명세서에 포함된다. 따라서, 특허 청구범위는 추가적인 설명이며 본 발명의 상세한 설명에 대해 추가된다. 본 명세서에서 인용된 모든 특허, 특허 출원 및 공보의 개시는 본 명세서에 참고로서 포함된다.

Claims (72)

  1. 폴리에터이미드 및 폴리페닐렌 에터 설폰을 포함하는 상용성 중합체 블렌드를 포함하는 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름;
    여기서 폴리에터이미드는 방향족 이무수물과 m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 또는 이의 조합을 포함하는 다이아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하고; 폴리에터이미드는 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민으로 말단 캡핑되며; 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 이의 백본에 에터 연결부 및 아릴 설폰 연결부 모두를 포함하고; 여기서 상용성 중합체 블렌드는 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론인 분산상을 포함하고; 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름 제조에 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상 포함함.
  2. 제1항에 있어서, 상기 커패시터 필름은 약 0.1 마이크론 내지 약 50 마이크론의 두께를 가지는 커패시터 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 커패시터 필름은 약 0.1 마이크론 내지 약 20 마이크론의 두께를 가지는 커패시터 필름.
  4. 제1항에 있어서, 폴리에터이미드는 폴리스타이렌 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 20,000 Da 내지 약 400,000 Da이고; 폴리에터이미드는 모세관 유변학적 측정에 의해 340 ℃에서 측정된 100 sec-1 에서의 점도 대 5,000 sec-1 에서의 점도의 비율이 약 11 미만이고; 여기서 폴리에터이미드는 ASTM D638에 따라 측정된 인장 모듈러스가 약 380,000 psi (2,618 MPa) 이상이고; 여기서 폴리페닐렌에터 설폰은 폴리카보네이트 표준을 사용하여 GPC에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 10,000 Da 내지 약 100,000 Da이고; 폴리페닐렌에터 설폰은 25 ℃의 클로로폼에서 측정된 고유 점도가 약 0.3 dl/g 내지 약 1.5 dl/g이고; 여기서 커패시터 필름은 제1 유리 전이 온도 (제1 Tg) 및 제2 유리 전이 온도 (제2 Tg)를 특징으로 하며, 여기서 제1 Tg 및 제2 Tg 각각은 약 170 ℃ 초과히고; 커패시터 필름은 ASTM D648에 따라 3.2 밀리미터 (mm) 두께 샘플상에서 264 psi (1.8 Mpa)에서 측정된 열 변형 온도가 약 150 ℃ 이상이고; 커패시터 필름은 ASTM D150에 따라 1 kHz, 23 ℃ 및 50% 상대 습도 (RH)에서 측정된 유전 상수가 약 3 내지 약 5이고; 커패시터 필름은 1 kHz, 23 ℃ 및 50% RH에서 측정된 소산 계수가 약 0% 내지 약 1%이고; 커패시터 필름은 ASTM D149에 따라 23 ℃에서 측정된 파괴 강도가 약 500 V/마이크론 내지 약 800 V/마이크론이고; 커패시터 필름은 무주름 영역의 필름 두께 변화가 특정의 측정 면적에 걸친 필름의 평균 두께를 기준으로, 필름 두께의 약 +/-10% 미만이며; 커패시터 필름은 광촉침법에 의해 측정된 평균 필름 두께를 기준으로, 표면 조도 평균 (Ra)이 약 +/-3% 미만인 커패시터 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상용성 중합체 블렌드는 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하는 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 추가적으로 포함하고, 여기서 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위는 서로 상이하며; 여기서 폴리에터이미드는 폴리스타이렌 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 20,000 Da 내지 약 400,000 Da이고; 폴리에터이미드는 모세관 유변학적 측정에 의해 340 ℃에서 측정된 100 sec-1 에서의 점도 대 5,000 sec-1 에서의 점도의 비율이 약 10 미만이고; 여기서 폴리에터이미드는 ASTM D638에 따라 측정된 인장 모듈러스가 약 380,000 psi (2,618 MPa) 이상이고; 여기서 폴리페닐렌에터 설폰은 폴리카보네이트 표준을 사용하여 GPC에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 10,000 Da 내지 약 100,000 Da이고; 폴리페닐렌에터 설폰은 25 ℃의 클로로폼에서 측정된 고유 점도가 약 0.3 dl/g 내지 약 1.5 dl/g이고; 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 폴리카보네이트 표준을 사용하여 GPC에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 2,000 Da 내지 약 100,000 Da이고; 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 25 ℃의 클로로폼에서 측정된 고유 점도가 약 0.3 dl/g 내지 약 1.5 dl/g이고; 여기서 커패시터 필름은 제1 유리 전이 온도 (제1 Tg) 및 제2 유리 전이 온도 (제2 Tg)를 특징으로 하며, 여기서 제1 Tg 및 제2 Tg 각각은 약 190 ℃ 초과히고; 커패시터 필름은 ASTM D648에 따라 3.2 밀리미터 (mm) 두께 샘플상에서 264 psi (1.8 Mpa)에서 측정된 열 변형 온도가 약 170 ℃ 이상이고; 커패시터 필름은 ASTM D150에 따라 1 kHz, 23 ℃ 및 50% RH에서 측정된 유전 상수가 약 3 내지 약 5이고; 커패시터 필름은 0.1 kHz, 23 ℃ 및 50% RH에서 측정된 소산 계수가 약 0% 내지 약 1%이고; 커패시터 필름은 ASTM D149에 따라 23 ℃에서 측정된 파괴 강도가 약 500 V/마이크론 내지 약 800 V/마이크론이고; 커패시터 필름은 무주름 영역의 필름 두께 변화가 특정의 측정 면적에 걸친 필름의 평균 두께를 기준으로, 필름 두께의 약 +/-10% 미만이며; 커패시터 필름은 광촉침법에 의해 측정된 평균 필름 두께를 기준으로, 표면 조도 평균 (Ra)이 약 +/-3% 미만인 커패시터 필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 커패시터 필름은 금속화 표면상에서, 알루미늄 상에서, 및/또는 그 자체 상에서 ASTM D1894에 따라 측정된 동적 마찰 계수가 약 0.75 미만인 커패시터 필름.
  7. 제1항에 있어서, 상기 커패시터 필름은 금속화 표면상에서, 알루미늄 상에서, 및/또는 그 자체 상에서 ASTM D1894에 따라 측정된 정적 마찰 계수가 약 0.75 미만인 커패시터 필름.
  8. 제1항에 있어서, 1 kHz에서 상기 커패시터 필름의 유전 상수는 약 0 ℃ 내지 약 170 ℃에서 본질적으로 변화되지 않고 유지되며, 이러한 유전 상수는 약 0 ℃ 내지 약 170 ℃의 온도 범위 내에서 최고 유전 상수 값을 기준으로, 약 20% 미만으로 변하는 커패시터 필름.
  9. 제1항에 있어서, 1 kHz에서 상기 커패시터 필름의 소산 계수는 약 0 ℃ 내지 약 170 ℃에서 본질적으로 변화되지 않고 유지되고, 이러한 소산 계수는 약 0.1% 내지 약 1%인 커패시터 필름.
  10. 제1항에 있어서, 23 ℃ 및 50% RH의 0.1 kHz 내지 100 kHz에서 측정된 상기 커패시터 필름의 소산 계수는 약 0.1% 내지 약 1%인 커패시터 필름.
  11. 제1항에 있어서, 약 0 ℃ 내지 약 170 ℃에서 상기 커패시터 필름의 파괴 강도 차이는 ASTM D149에 따라 23 ℃에서 측정된 파괴 강도 값의 약 40% 미만인 커패시터 필름.
  12. 제1항에 있어서, 상기 커패시터 필름은 1 kHz 및 약 0 ℃ 내지 약 170 ℃에서의 정전 용량 차이가 23 ℃에서의 정전 용량 값을 기준으로, 약 +/-5% 미만인 커패시터 필름.
  13. 제1항에 있어서, 상기 커패시터 필름은 제1 유리 전이 온도 (제1 Tg) 및 제2 유리 전이 온도 (제2 Tg)를 특징으로 하며, 여기서 제1 Tg 및 제2 Tg 각각은 약 170 ℃를 초과한다.
  14. 제1항에 있어서, 상기 커패시터 필름은 100 cm2의 면적에서 직경이 약 20 마이크론 초과인 2 개 미만의 탄화 내포물을 포함하는 커패시터 필름.
  15. 제1항에 있어서, 상기 커패시터 필름은 필름 길이가 약 10 m 내지 약 10,000 m이고, 필름 폭이 약 300 mm 내지 약 3,000 mm이며, 전체 필름 표면적의 적어도 약 80%는 무주름인 커패시터 필름.
  16. 제1항에 있어서, 상기 커패시터 필름은 탄소/(산소+수소) (C/(O+H)) 비율이 약 1.25 미만인 커패시터 필름.
  17. 제1항에 있어서, 상기 커패시터 필름은 ASTM D1938에 따라 20 마이크론 두께를 가지는 테스트 표본을 사용하여 측정된 기계 방향으로의 트라우저 인열 강도가 약 0.5 N/mm 내지 약 3.0 N/mm인 커패시터 필름.
  18. 제1항에 있어서, 상기 커패시터 필름은 ASTM D1938에 따라 20 마이크론 두께를 가지는 테스트 표본을 사용하여 측정된 가로축 방향으로의 트라우저 인열 강도가 약 0.5 N/mm 내지 약 3.0 N/mm인 커패시터 필름.
  19. 제1항에 있어서, 상기 커패시터 필름은 커패시터 필름의 전체 중량을 기준으로, 약 1000 ppm 미만의 용매를 포함하는 커패시터 필름.
  20. 제1항에 있어서, 폴리에터이미드는 화학식 V으로 나타낸 커패시터 필름:
    Figure pct00073

    화학식 V
    여기서 T는 -O- 또는 화학식 -O-Z-O-으로 나타낸 그룹이고, -O- 또는 -O-Z-O- 그룹의 2가 결합은 3,3'; 3,4'; 4,3'; 또는 4,4' 위치에 존재하며, Z는 6 내지 27개의 탄소 원자를 가지는 2가 방향족 탄화수소 그룹, 이의 할로겐화 유도체, 2 내지 10개의 탄소 원자를 가지는 직선형 또는 분지형 사슬 알킬렌 그룹, 이의 할로겐화 유도체, 3 내지 20개의 탄소 원자를 가지는 사이클로알킬렌 그룹, 이의 할로겐화 유도체, 또는 화학식 -(C6H10)z-으로 나타낸 그룹이고, z는 1 내지 4의 정수이고; 여기서 R은 m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 또는 이의 조합을 포함하는 다이아민의 잔기임.
  21. 제20항에 있어서, Z는 화학식 IVa로 나타낸 2가 그룹인 커패시터 필름:
    Figure pct00074

    화학식 IVa
    여기서 Qa는 단일 결합, -O-, -S-, -C(O)-, -SO2-, -SO-, 또는 -Cy -2y-, 이의 할로겐화 유도체이고, y는 정수 1 내지 5임.
  22. 제20항에 있어서, Z는 화학식 XI으로 나타낸 커패시터 필름:
    Figure pct00075

    화학식 XI
  23. 제1항에 있어서, 폴리에터이미드는 1.0 아민 그룹 당 약 1.0 내지 약 1.4 몰당량의 무수물 그룹을 포함하는 커패시터 필름.
  24. 제1항에 있어서, 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민은 치환된 및 비치환된 아닐린, 치환된 및 비치환된 나프틸 1차 아민, 및 치환된 및 비치환된 헤테로아릴 아민을 포함하고, 여기서 치환체는 방향족 고리에 결합된 C6-12 아릴 그룹, 할로겐화 C6-12 아릴 그룹, C1-12 알킬 그룹, 할로겐화 C1-12 알킬 그룹, 설폰 그룹, C1-12 에스터 그룹, C1-12 아마이드 그룹, 할로겐, C1-12 알킬 에터 그룹, C6-12 아릴 에터 그룹, 및 C6-12 아릴 케토 그룹으로 구성된 군으로부터 선택되는 커패시터 필름.
  25. 제1항에 있어서, 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민은 아닐린을 포함하는 커패시터 필름.
  26. 제1항에 있어서, 폴리에터이미드는 폴리에터이미드 설폰을 추가적으로 포함하는 커패시터 필름.
  27. 제26항에 있어서, 폴리에터이미드:폴리에터이미드 설폰의 중량비는 약 99:1 내지 약 30:70인 커패시터 필름.
  28. 제1항에 있어서, 폴리에터이미드는 상용성 중합체 블렌드 내에 약 25 중량% 내지 약 90 중량%의 양으로 존재하는 커패시터 필름.
  29. 제1항에 있어서, 폴리에터이미드는 상용성 중합체 블렌드 내에 약 35 중량% 내지 약 70 중량%의 양으로 존재하는 커패시터 필름.
  30. 제1항에 있어서, 폴리에터이미드는 m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 또는 이의 조합을 포함하는 아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하는 폴리에터이미드 이외에, 약 15 중량% 미만의 폴리에터이미드를 포함하는 커패시터 필름.
  31. 제1항에 있어서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 화학식 XXIII으로 나타낸 반복 단위를 커패시터 필름:
    Figure pct00076

    화학식 XXIII
    여기서 각각의 R6는 독립적으로 수소, 알킬, 아릴, 알킬 아릴, 알콕시, 또는 할로겐이고; x1은 0 내지 4이고; n1은 약 25 내지 약 1,000이고; 아릴 설폰 연결부는 4,4'; 3,3'; 3,4' 위치, 또는 이의 조합에 존재함.
  32. 제1항에 있어서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 화학식 XXIV로 나타낸 폴리페닐설폰 (PPSU)을 포함하는 커패시터 필름:
    Figure pct00077

    화학식 XXIV
    여기서 n1은 약 25 내지 약 1,000인 커패시터 필름.
  33. 폴리페닐렌 에터 설폰은 화학식 XXV로 나타낸 폴리페닐렌 에터 설폰 공중합체를 포함하는 커패시터 필름:
    Figure pct00078

    화학식 XXV
    여기서 A는 -O-, -S-, -SO2-, a C6-C18 아릴 그룹, 및 C3-C12 알킬 그룹으로 구성된 군으로부터 선택되는 연결부이고; A 연결부는 4,4'; 3,3'; 3,4' 위치, 또는 이의 조합에 존재하며; 아릴 설폰 연결부는 the 4,4'; 3,3'; 3,4' 위치, 또는 이의 조합에 존재하고; 각각의 R6는 독립적으로 수소, 알킬, 아릴, 알킬 아릴, 알콕시, 또는 할로겐이고; x1 는 0 내지 4이고; n1 는 m1을 초과하고; (n1+m1)의 합은 약 20 내지 약 1,000임.
  34. 제1항에 있어서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 화학식 XXVI로 나타낸 폴리페닐렌 에터 설폰 공중합체를 포함하는 커패시터 필름:
    Figure pct00079

    화학식 XXVI
    여기서 n1 은 m1을 초과하고; (n1+m1) 합은 약 25 내지 약 100 임.
  35. 제1항에 있어서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 상용성 중합체 블렌드 내에 약 10 중량% 내지 약 75 중량%의 양으로 존재하는 커패시터 필름.
  36. 제1항에 있어서, 폴리페닐렌 에터 설폰은 상용성 중합체 블렌드 내에 약 35 중량% 내지 약 45 중량%의 양으로 존재하는 커패시터 필름.
  37. 제1항에 있어서, 상용성 중합체 블렌드는 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하는 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 추가적으로 포함하고, 이러한 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위는 서로 상이한 커패시터 필름.
  38. 제1항에 있어서, 반복 비스페놀 카보네이트 단위는 화학식 XII으로 나타낸 커패시터 필름:
    Figure pct00080

    화학식 XII
    여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-12 알킬 그룹, C1-12 알켄일 그룹, C3-8 사이클로알킬 그룹, 또는 C1-12 알콕시 그룹이고; p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4이고; Xa는 두 개의 아릴렌 그룹 사이의 가교 그룹이고, Xa는 단일 결합, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, 화학식 -C(Rc)(Rd)-의 C1-11 알킬리덴 그룹이고, 여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, C1-10 알킬 그룹, 또는 화학식 -C(=Re)-의 그룹이고, 여기서 Re는 2가 C1-10 탄화수소 그룹임.
  39. 제1항에 있어서, 반복 아릴레이트 에스터 단위는 화학식 XVIII으로 나타낸 커패시터 필름:
    Figure pct00081

    화학식 XVIII
    여기서 Ar1은 적어도 하나의 방향족 그룹을 포함하는 C6-32 하이드로카빌 그룹임.
  40. 제39항에 있어서, 적어도 하나의 방향족 그룹은 페닐, 나프탈렌, 안트라센, 또는 이의 조합을 포함하는 커패시터 필름.
  41. 제37항에 있어서, 반복 아릴레이트 에스터 단위는 화학식 XVIIIc으로 나타낸 아이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조시놀 에스터 단위를 포함하는 커패시터 필름:
    Figure pct00082

    화학식 XVIIIc
    여기서 m은 약 4 내지 약 100임.
  42. 제37항에 있어서, 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 화학식 XXII으로 나타낸 실록세인 단위를 추가적으로 포함하는 커패시터 필름:
    Figure pct00083

    화학식 XXII
    여기서 각각의 R은 독립적으로 C1-13 1가 하이드로카빌 그룹임.
  43. 제37항에 있어서, 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 상용성 중합체 블렌드 내에 약 0.1 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재하는 커패시터 필름.
  44. 제37항에 있어서, 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 상용성 중합체 블렌드 내에 약 10 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 존재하는 커패시터 필름.
  45. 제37항에 있어서, 폴리에터이미드, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 선택적으로 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 상용성 중합체 블렌드를 제공하기 위한 유효량으로 커패시터 필름용 중합체 조성물 내에 각각 존재하는 커패시터 필름.
  46. 제1항에 있어서, 상용성 중합체 블렌드는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 인-함유 안정화제를 약 0 중량% 내지 약 2 중량%의 양으로 추가적으로 포함하고, 여기서 인-함유 안정화제는 중량 평균 분자량이 약 500 Da 이상인 커패시터 필름.
  47. 제1항의 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름을 포함하는 물품.
  48. 제47항에 있어서, 필름의 적어도 일부분에 증착되어 금속화 커패시터 필름을 형성하는 금속층을 추가적으로 포함하는 물품.
  49. 제48항에 있어서, 금속층은 전도성 금속을 포함하는 물품.
  50. 제49항에 있어서, 전도성 금속은 구리, 알루미늄, 은, 금, 니켈, 아연, 티타늄, 크로뮴, 바나듐, 탄탈럼, 나이오븀, 황동, 또는 이의 조합을 포함하는 물품.
  51. 제48항에 있어서, 금속층은 약 1 옹스트롬 내지 약 3,000 옹스트롬의 금속층 두께를 가지는 물품.
  52. 제48항에 있어서, 금속층은 약 1 옹스트롬 내지 약 2,820 옹스트롬의 금속층 두께를 가지는 물품.
  53. 제48항에 있어서, 금속층은 제곱미터당 약 0.1 내지 약 100 Ohms의 금속층 비저항을 가지는 물품.
  54. 제48항에 있어서, 금속층은 진공 금속 기상 증착, 고온 진공 증착, 화학적 기상 증착, 원자층 증착, 금속 스퍼터링, 플라즈마 처리, 전자 빔 처리, 화학적 산화 또는 환원 반응, 무전해 습윤-화학적 증착, 또는 이의 조합에 의해 필름의 적어도 일부에 증착되는 물품.
  55. 제48항에 있어서, 금속화 커패시터 필름은 권취되어, 권취된 금속화 커패시터 필름을 형성하는 물품.
  56. 제55항의 권취된 금속화 필름을 포함하는 커패시터.
  57. 제55항의 커패시터를 포함하는 전기 물품.
  58. 제55항의 커패시터를 포함하는 자동차 인버터.
  59. 제55항의 커패시터를 포함하는 자동차 컨버터.
  60. 폴리에터이미드, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 포함하는 상용성 중합체 블렌드를 포함하는 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름;
    여기서 폴리에터이미드는 방향족 이무수물과 m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 또는 이의 조합을 포함하는 다이아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하고; 폴리에터이미드는 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민으로 말단 캡핑되며; 여기서 폴리페닐렌 에터 설폰은 이의 백본에 에터 연결부 및 아릴 설폰 연결부 모두를 포함하고; 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하고, 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위는 서로 상이하며; 여기서 상용성 중합체 블렌드는 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론인 분산상을 포함하고; 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 무용매이며, 커패시터 필름 제조에 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상 포함하고; 여기서 커패시터 필름은 필름 두께가 약 0.1 마이크론 내지 약 20 마이크론임.
  61. 제60항에 있어서, 폴리에터이미드는 폴리에터이미드 설폰을 추가적으로 포함하는 커패시터 필름.
  62. 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰, 및 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 포함하는 상용성 중합체 블렌드를 포함하는 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름;
    여기서 폴리에터이미드 설폰은 방향족 이무수물과 다이아미노 다이페닐 설폰을 포함하는 다이아민의 중합으로부터 유도된 단위를 포함하고; 여기서 폴리에터이미드 설폰은 치환된 또는 비치환된 방향족 1차 모노아민으로 말단 캡핑되며; 폴리페닐렌 에터 설폰은 이의 백본에 에터 연결부 및 아릴 설폰 연결부 모두를 포함하고; 여기서 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)는 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위를 포함하고, 반복 비스페놀 카보네이트 단위 및 반복 아릴레이트 에스터 단위는 서로 상이하며; 여기서 상용성 중합체 블렌드는 평균 단면이 약 0.01 마이크론 내지 약 20 마이크론인 분산상을 포함하고; 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 무용매이며, 커패시터 필름 제조에 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상 포함함.
  63. 제62항에 있어서, 상기 커패시터 필름은 약 0.1 마이크론 내지 약 20 마이크론의 필름 두께를 가지는 커패시터 필름.
  64. 제62항에 있어서, 폴리에터이미드 설폰은 폴리스타이렌 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 20,000 Da 내지 약 400,000 Da이고; 폴리에터이미드 설폰은 모세관 유변학적 측정에 의해 340 ℃에서 측정된 100 sec-1 에서의 점도 대 5,000 sec-1 에서의 점도의 비율이 약 11 미만이고; 여기서 폴리에터이미드는 ASTM D638에 따라 측정된 인장 모듈러스가 약 380,000 psi (2,618 MPa) 이상이고; 여기서 폴리페닐렌에터 설폰은 폴리카보네이트 표준을 사용하여 GPC에 의해 측정된 중량 평균 분자량이 약 10,000 Da 내지 약 100,000 Da이고; 폴리페닐렌에터 설폰은 25 ℃의 클로로폼에서 측정된 고유 점도가 약 0.3 dl/g 내지 약 1.5 dl/g이고; 여기서 커패시터 필름은 제1 유리 전이 온도 (제1 Tg) 및 제2 유리 전이 온도 (제2 Tg)를 특징으로 하며, 여기서 제1 Tg 및 제2 Tg 각각은 약 170 ℃ 초과히고; 커패시터 필름은 ASTM D648에 따라 3.2 밀리미터 (mm) 두께 샘플상에서 264 psi (1.8 Mpa)에서 측정된 열 변형 온도가 약 150 ℃ 이상이고; 커패시터 필름은 ASTM D150에 따라 1 kHz, 23 ℃ 및 50% 상대 습도 (RH)에서 측정된 유전 상수가 약 3 내지 약 5이고; 커패시터 필름은 1 kHz, 23 ℃ 및 50% RH에서 측정된 소산 계수가 약 0% 내지 약 1%이고; 커패시터 필름은 ASTM D149에 따라 23 ℃에서 측정된 파괴 강도가 약 500 V/마이크론 내지 약 800 V/마이크론이고; 커패시터 필름은 무주름 영역의 필름 두께 변화가 특정의 측정 면적에 걸친 필름의 평균 두께를 기준으로, 필름 두께의 약 +/-10% 미만이며; 커패시터 필름은 광촉침법에 의해 측정된 평균 필름 두께를 기준으로, 표면 조도 평균 (Ra)이 약 +/-3% 미만인 커패시터 필름.
  65. 다음의 단계를 포함하는, 제1항의 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름의 제조 방법:
    (a) 상용성 중합체 블렌드를 압출하여 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름의 제조를 위해 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하기 전 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상을 포함함; 및
    (b) 고수율 압출 커패시터 필름을 단축 연신하여, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계.
  66. 다음의 단계를 포함하는, 제60항의 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름의 제조 방법:
    (a) 폴리에터이미드, 폴리페닐렌 에터 설폰 및 선택적으로 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 조합하여 상용성 중합체 블렌드를 형성하는 단계;
    (b) 상기 상용성 중합체 블렌드를 용융 및 혼합하여 용융 중합체를 형성하는 단계;
    (c) 상기 용융 중합체를 여과하여 약 1 마이크론 초과의 입자를 제거하고 여과된 용융 중합체를 형성하는 단계;
    (d) 약 250 ℃ 내지 약 500 ℃의 온도에서 플랫 다이를 통해 여과된 용융 중합체를 압출시켜 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름의 제조를 위해 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하기 전 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상을 포함함; 및
    (e) 고수율 압출 커패시터 필름을 단축 연신하여, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계.
  67. 제66항에 있어서, 금속층을 필름의 적어도 일부분에 증착하여 금속화 커패시터 필름을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.
  68. 제67항에 있어서, 금속화 커패시터 필름을 권취하여 권취된 금속화 커패시터 필름을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.
  69. 제67항에 있어서, 금속화 커패시터 필름을 적층하여 적층된 필름 커패시터를 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.
  70. 제69항에 있어서, 적층된 필름 커패시터를 절단하여 절단된 필름 커패시터를 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.
  71. 다음의 단계를 포함하는, 제62항의 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름의 제조 방법:
    (a) 상용성 중합체 블렌드를 압출하여 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름의 제조를 위해 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하기 전 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상을 포함함; 및
    (b) 고수율 압출 커패시터 필름을 단축 연신하여, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계.
  72. 다음의 단계를 포함하는, 제62항의 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름의 제조 방법:
    (a) 폴리에터이미드 설폰, 폴리페닐렌 에터 설폰 및 선택적으로 폴리(카보네이트-아릴레이트 에스터)를 조합하여 상용성 중합체 블렌드를 형성하는 단계;
    (b) 상기 상용성 중합체 블렌드를 용융 및 혼합하여 용융 중합체를 형성하는 단계;
    (c) 상기 용융 중합체를 여과하여 약 1 마이크론 초과의 입자를 제거하고 여과된 용융 중합체를 형성하는 단계;
    (d) 약 250 ℃ 내지 약 500 ℃의 온도에서 플랫 다이를 통해 여과된 용융 중합체를 압출시켜 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계, 여기서 고수율 압출 커패시터 필름은 커패시터 필름의 제조를 위해 사용되는 압출기에 유입하는 상용성 중합체 블렌드를, 압출기에 유입하기 전 상용성 중합체 블렌드의 전체 중량을 기준으로, 약 90 중량% 이상을 포함함; 및
    (e) 고수율 압출 커패시터 필름을 단축 연신하여, 단축-연신의, 고수율 압출 커패시터 필름을 형성하는 단계.
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