一种聚醚砜材料、低缺陷敏感性的聚醚砜电容膜及制备方法与流程

本发明涉及高聚物电容膜领域，具体涉及一种聚醚砜材料、低缺陷敏感性的聚醚砜电容膜及制备方法。

背景技术：

1、电容器作为高功率的储能器件在脉冲电力设备、移动电源系统和混合动力汽车等现代电子电气设备中广泛应用。为实现电力电子系统的小型化和轻量化，亟待寻求具有高储能密度、高工作温度的聚合物电介质薄膜。聚合物材料的最高工作温度受到其热稳定性如玻璃化转变温度的限制，例如常用的双向拉伸聚丙烯(bopp)薄膜，使用温度100℃以下，限制了其应用范围。聚醚砜(pes)是一种耐高温的特种工程塑料，玻璃化温度高(215℃)，热稳定性好，同时具有热塑性和可溶性，加工性能优异，工作温度高。

2、但是发明人在研究中发现，聚密封电容膜具有缺陷敏感性：聚合物薄膜在制备成电容器之前需在表面蒸镀金属铝或锌。为了保持蒸镀金属层的厚度一致性，要求聚合物薄膜的输送速度一致，需将聚合物薄膜缠绕在钢辊上，由钢辊提供稳定的输送力。为避免薄膜在输送过程中褶皱，钢辊对聚合物薄膜施加了张力，聚合物薄膜在钢辊上处于绷紧状态。当聚醚砜薄膜上存在着凝胶点或物理缺陷点(φ≤1μm)时，缺陷处极容易发生应力集中，聚醚砜薄膜在紧绷的情况下极易发生绷断现象，对整个真空蒸镀过程的影响极大，物料浪费严重，阻碍了聚醚砜电容器薄膜的推广。

3、另外，纯聚醚砜的储能能力随工作温度的升高出现明显下降，尤其是150℃高温时的储能密度水平较低，也影响了电容器高温下的应用，因此如何在高工作温度下维持聚醚砜一定的储能密度是需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为降低聚醚砜电容膜的缺陷敏感性，本发明的目的在于提供一种聚醚砜材料，使用该聚醚砜材料的聚醚砜薄膜具有更高的抗撕裂强度，降低了缺陷敏感性，使得聚醚砜薄膜更适宜作为电容膜。

2、本发明提供如下的技术方案：

3、一种聚醚砜材料，包括以下质量百分比的各组份：

4、聚醚砜65％～95％、聚碳酸酯-硅氧烷共聚物2％～30％、扩链剂0.2％～3％。

5、发明人在研究中发现，提高聚醚砜薄膜的抗撕裂强度有助于减弱缺陷敏感性。但是普通的增韧剂不能达到制备聚醚砜电容膜的要求，这是因为poe、eva等热塑性弹性体的玻璃化转变温度(tg)极低(＜-20℃)，这些热塑性弹性体会大大降低聚醚砜的耐高温性能，影响聚醚砜的高工作温度性能，而聚碳酸酯(pc)等与聚醚砜的机械性能相似，不能改良聚醚砜的缺陷敏感性。本发明将聚碳酸酯-硅氧烷共聚物复配聚醚砜基材，聚碳酸酯-硅氧烷共聚物为双酚a型碳酸酯结构单元和硅氧烷结构单元共聚的聚合物，耐热温度不低于120℃。聚醚砜材料熔融共混时，聚醚砜和聚碳酸酯-硅氧烷共聚物在扩链剂作用下消除界面空隙，提升两相相容性，同时增加聚碳酸酯-硅氧烷共聚物的粘度，防止因两相粘度差距过大产生的熔体相分离现象，在保持聚醚砜主体耐高温的同时改善了聚醚砜薄膜的弹性和抗应变能力，提高了抗撕裂强度，这种抗撕裂强度的提升有助于减弱聚醚砜薄膜的缺陷敏感性。同时，在聚醚砜较高的介电常数和相对较低的介电损耗赋予电容膜较高储能密度的基础上，还进一步提升聚醚砜的介电性能和高温抗电场击穿强度，并保持相对较低的介电损耗，让聚醚砜薄膜能在更高的温度下储存电荷，提升聚醚砜的高温储能密度，聚醚砜材料在如150℃高温时的储能密度与纯聚醚砜电容膜常温时储能密度相当。

6、作为本发明的优选，

7、聚醚砜83％～94％、聚碳酸酯-硅氧烷共聚物5％～15％、扩链剂0.3％～1.8％。在此优选范围内可兼顾适宜的拉伸强度。

8、作为本发明的优选，

9、聚醚砜选自于e2010、j1000、j1000e中的一种或多种。

10、作为本发明的优选，聚碳酸酯-硅氧烷共聚物选自于exl1213tb、exl1414tb、exl7414b、exl9134b、exl9330b中的一种或多种。

11、作为本发明的优选，

12、扩链剂选自于adr4468、adr4400中的一种或两种。

13、作为本发明的优选，

14、还包括0.2％～3％的扩氧剂。

15、作为本发明的优选，抗氧剂选自于抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂164中的一种或多种。

16、使用上述聚醚砜材料制备的聚醚砜电容膜。

17、一种聚醚砜电容膜的制备方法，包括以下步骤：

18、(1)将上述聚醚砜材料熔融共混，并挤出造粒得到共混粒料；

19、(2)将共混粒料流延成膜，得到聚醚砜电容膜。

20、作为本发明方法的优选，步骤(1)中在双螺杆挤出机中熔融共混造粒，挤出温度280～350℃，模头温度270～340℃，螺杆转速150～400rpm；

21、和/或，步骤(2)中在单螺杆挤出流延机中流延成膜，挤出温度320～380℃，模头温度310～370℃，辊温度170～210℃，螺杆转速30～100rpm。

22、本发明的有益效果如下：

23、本发明的聚醚砜材料采用聚碳酸酯-硅氧烷共聚物复配聚醚砜，并加入扩链剂，在维持聚醚砜高工作温度(≥150℃)的同时赋予聚醚砜电容膜更高的抗撕裂强度，降低了聚醚砜电容膜的缺陷敏感性，同时还可以使聚醚砜薄膜在保持相对较低的介电损耗下，具有更高的抗电击穿强度和介电性能，提升了聚醚砜薄膜的储能密度，150℃高温时的储能密度与纯pes薄膜常温下的储能密度相当，有助于聚醚砜电容膜的推广应用。

技术特征：

1.一种聚醚砜材料，其特征在于，包括以下质量百分比的各组份：

2.根据权利要求1所述的聚醚砜材料，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的聚醚砜材料，其特征在于，

4.根据权利要求1或2所述的聚醚砜材料，其特征在于，

5.根据权利要求1或2所述的聚醚砜材料，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的聚醚砜材料，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的聚醚砜材料，其特征在于，

8.如权利要求1至7任一所述的聚醚砜材料制备的聚醚砜电容膜。

9.如权利要求8所述的聚醚砜电容膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，

技术总结
本发明涉及高聚物电容膜领域，公开了一种聚醚砜材料、低缺陷敏感性的聚醚砜电容膜及制备方法。本发明的聚醚砜材料包括以下质量百分比的各组份：聚醚砜65%～95%、聚碳酸酯‑硅氧烷共聚物2%～30%、扩链剂0.2%～3%。本发明的聚醚砜材料采用聚碳酸酯‑硅氧烷共聚物复配聚醚砜，并加入扩链剂，在维持聚醚砜高工作温度（≥150℃）的同时赋予聚醚砜电容膜更高的抗撕裂强度，降低了聚醚砜电容膜的缺陷敏感性，同时还可以使聚醚砜薄膜在保持相对较低的介电损耗下，具有更高的抗电击穿强度和介电性能，提升了聚醚砜薄膜的储能密度，有助于聚醚砜电容膜的推广应用。

技术研发人员：沈洋,南策文,吴欣儒,江建勇,潘家雨,胡澎浩
受保护的技术使用者：乌镇实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14