一种高耐击穿、阻燃双向拉伸聚酯薄膜及其制备方法
【专利说明】
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及一种双向拉伸聚酯薄膜，具体涉及一种高耐击穿、阻燃双向拉伸聚酯 薄膜及其制备方法。
[0003] 技术背景
[0004] 双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)具有强度高、刚性好、透明、光泽度高、韧性强等特点； 且其拉伸强度和冲击强度是普通BOPP膜的3-5倍，并有极好的耐磨性、耐折叠性、耐针孔性、 抗静电性和抗撕裂性等。现已被广泛应用于电工电子产品中作为绝缘基材，现有的双向拉 伸聚酯薄膜虽然具有较好的绝缘性能，其一般在40〇ν/μπι左右，但仍不能达到高端微电子技 术产品绝缘要求;且其阻燃性能差，只能达到V-2阻燃等级。
[0005]
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种高耐击穿、阻燃双向拉伸聚酯薄膜及其制备方法。
[0007] 本发明的技术方案如下： 一种高耐击穿、阻燃双向拉伸聚酯薄膜，其由中间层、上表层和下表层构成，其中中间 层为阻燃层，上、下表层均为抗粘连层； 所述阻燃层是由阻燃母料和膜级聚对苯二甲酸乙二醇酯切片组成，其中阻燃母料的质 量占阻燃层总质量的30~35%; 所述抗粘连层是由抗粘连母料和膜级聚对苯二甲酸乙二醇酯切片组成，其中抗粘连母 料的的质量占阻燃层总质量的50~55%; 所述阻燃层的厚度为I 〇~15μηι，抗粘连层的厚度为2~3μηι。
[0008] 进一步方案，所述阻燃母料是由聚对苯二甲酸乙二醇酯和氰尿酸三聚氰胺(MCA) 组成;或由聚对苯二甲酸乙二醇酯和磷酸三(2,3_二氯丙基)酯(TDCPP)组成;或由聚对苯二 甲酸乙二醇酯和十溴二苯乙烷组成。
[0009] 所述氰尿酸三聚氰胺(MCA)占阻燃母料总质量的15~20%;所述磷酸三(2,3_二氯 丙基）酯（TDCPP)占阻燃母料总质量的22~27%，十溴二苯乙烷占阻燃母料总质量的30~ 35%〇
[0010] 所述抗粘连母料是由二氧化硅颗粒与膜级聚对苯二甲酸乙二醇酯切片组成;或者 是由高岭土颗粒与膜级聚对苯二甲酸乙二醇酯切片组成。
[0011 ] 所述二氧化娃颗粒、高岭土颗粒的粒径为1.5~2μηι，其有效质量含量为4000ppm。
[0012]本发明的另一个发明目的是提供上述一种高耐击穿、阻燃双向拉伸聚酯薄膜的制 备方法，其步骤如下： (1)将阻燃层原料膜级聚对苯二甲酸乙二醇酯切片和阻燃母料按配比混合，并经结晶 干燥后送到单螺杆主挤出机中进行剪切塑化成熔体;再经过7~ΙΟμπι过滤网进行过滤； (2) 将抗粘连层原料膜级聚对苯二甲酸乙二醇酯切片和抗粘连母料按配比加入另一台 双螺杆辅助挤出机中进行剪切塑化成熔体，并通过抽真空系统将水分和低聚物去除;再经 过7~ΙΟμπι过滤网进行过滤； (3) 将步骤(1)、（2)中经过滤的熔体分别加入三流道"Τ"形模头的挤出机中复合挤出成 膜片，其模头温度270~275°C; (4) 经高压静电将步骤(3)中的膜片贴附到25~30°C激冷辊上急冷形成铸片，铸片结晶 度 <3%; (5 )铸片经过辊筒和红外进行预热后，在110~120°C下纵向拉伸4.0~4.5倍，使纵向拉 伸后薄膜结晶度控制在12%~15%;其中辊筒和红外是两个设备，都是用于薄膜预热的，其中 辊筒是主要的，红外是辅助的。
[0013] (6)将纵向拉伸后薄膜在105~110°C温度下进行预热后进入横向拉伸装置中，在 110~115°C温度下进行横向拉伸3.5~4.0倍，于240~245°C下退火定型、90~100°C下冷却 定型； (7)冷却定型后薄膜进入牵引系统进行展平、测厚、修边、电晕处理和收卷成成品。
[0014] 进一步方案，所述步骤（1)中阻燃层原料进行结晶干燥的温度为160~163°C，结晶 干燥后粘度差异<〇.〇15dl/g，结晶度在32%~35%;所述单螺杆主挤出机的温度为275~280 0C。
[0015] 所述步骤(2)中双螺杆辅助挤出机温度为270~275°C，所述步骤(5)中预热温度为 105 ~IlO0C0
[0016]所述步骤(6)中横向拉伸冷却定型后，薄膜结晶度达到50%~55%;所述横向拉伸装 置的定型段安装了装有触媒贵金属催化剂的触媒装置。其中触媒指贵金属催化剂。
[0017]本发明中阻燃层原料经160~163°C结晶干燥后粘度差异<0.015dl/g、结晶度在 32%~35%，从而保证了其成膜性和加工性;然后于单螺杆主挤出机中进行剪切塑化成熔体， 该挤出机温度为275~280°C，保证了阻燃层原料塑化充分完全。
[0018]抗粘连层原料经双螺杆辅助挤出机剪切塑化后，再通过抽真空系统将水分和低聚 物去除，以避免原料在挤出加工时发生水解;该挤出机温度270~275°C，使抗粘连层原料塑 化充分完全。
[0019] 阻燃层原料和抗粘连层原料的熔体分别经过7~ΙΟμπι过滤网过滤，可将杂质、异物 等充分过滤，减少薄膜的电气击穿点，提高薄膜的电气绝缘性能。而目前现有的PET阻燃膜 一般使用10~15μπι过滤网，过滤效果较差。
[0020] 本发明控制铸片结晶度<3%，如果结晶度过大易造成纵向拉伸困难，且会影响薄 膜的光学性能，使雾度增加。
[0021 ]铸片经过纵向拉伸后，薄膜结晶度控制在12%~15%，否则，结晶度过大会造成横向 拉伸破膜多;横向拉伸定型后，薄膜结晶度可达到50%~55%。结晶度的提高使得薄膜拉伸强 度和热稳定性达到最佳，同时减少了薄膜无定形区域面积，而无定形区域电气击穿性能差 于结晶区域。而现有的PET阻燃膜结晶度只有45%~50%。
[0022] 此外，由于PET分子在高温下会有部分分子链断裂，产生小分子低聚物，而低聚物 附着在薄膜表面会形成电气击穿点，因此在横向拉伸定型段安装了贵金属催化剂装置，可 在200°C以上的温度下将小分子低聚物分解成二氧化碳和水，经外排装置排出，而普通PET 阻燃膜则未安装催化剂装置。
[0023] 本发明中薄膜的生产环境是无尘净化车间，其中模头、纵向拉伸、牵引、分切等薄 膜与环境直接接触的关键工序，环境要求达到万级净化。采用净化车间可减少生产环境中 的灰尘、杂质等，进一步提高薄膜的电气绝缘性能。
[0024] 所以，本发明通过选择含小粒径、球形二氧化硅或高岭土且分散性好的抗粘连母 料，控制熔体电阻值在5 X IO9~I X IOiq Ω · cm范围内，产品电气强度达到50〇ν/μπι以上。同 时在芯层添加氰尿酸三聚氰胺(MCA)或十溴二苯乙烷阻燃母料，该母料由聚对苯二甲酸乙 二醇酯与氰尿酸三聚氰胺(MCA)或磷酸三(2,3_二氯丙基）酯（TDCPP)或十溴二苯乙烷混炼 而成，制得产品阻燃等级达到V-O级。
[0025]
【具体实施方式】
[0026] 下面各实施例中各原料均以质量计。
[0027] 实施例一 阻燃层原料组成如下： 阻燃层原料是由70%膜级聚对苯二甲酸乙二醇酯切片和30%阻燃母料混合;其中阻燃母 料是由80%聚对苯二甲酸乙二醇酯和20%氰尿酸三聚氰胺(MCA)组成的。
[0028] 抗粘连层原料组成如下： 抗粘连层原料是由50%膜级聚对苯二甲酸乙二醇酯切片和50%抗粘连母料组成;其中抗 粘连母料是由粒径为1.5μπι的二氧化硅颗粒与膜级聚对苯二甲酸乙二醇酯切片组成，其中 二氧化娃颗粒或高岭土颗粒有效质量含量为4000ppm。
[0029]制备方法如下： (1) 将阻燃层原料在160°c温度下进行结晶干燥，结晶干燥后粘度差异<0.015dl/g，结 晶度为32%;然后送到温度为275°C的单螺杆主挤出机中进行剪切塑化成熔体;再经过7μπι过 滤网进行过滤； (2) 将抗粘连层原料加入另一台温度为270°C的双螺杆辅助挤出机中进行剪切塑化成 熔体，并通过抽真空系统将水分和低聚物去除;再经过7μπ?过滤网进行过滤； (3) 将步骤(1)、（2)中经过滤的熔体分别加入三流道"Τ"形模头的挤出机中复合挤出成 膜片，其模头温度270°C; (4) 经高压静电将步骤(3)中的膜片贴附到25°C激冷辊上急冷形成铸片，铸片结晶度< 3%； (5) 铸片经过辊筒和红外进行预热，其预热温度105°C，并在110°C下纵向拉伸4.0倍，使 纵向拉伸后薄膜结晶度控制在12%; (6) 将纵向拉伸后薄膜在105°C温度下进行预热后进入横向拉伸装置中，在110°C温度 下进行横向拉伸3.5倍，于240°C下退火定型、90°C下冷却定型，定型后薄膜的阻燃层厚度为 1〇μπι，抗粘连层厚度为2μπι;薄膜结晶度达到50%;所述横向拉伸装置的定型段安装了装有贵 金属催化剂的装置； (7) 冷却定型后薄膜进入牵引系统进行展平、测厚、修边、