一种双向拉伸共聚酯薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双向拉伸共聚酯薄膜及其制备方法，形成该薄膜的共聚酯中主要含有由对苯二甲酸二甲酯形成的结构单元、乙二醇结构单元和2,2-二甲基-1,3-丙二醇结构单元，构成共聚酯的二元醇成分中，2,2-二甲基-1,3-丙二醇结构单元的含量为2.0～50.0mol%；该薄膜的平面取向系数fn为0.120～0.280。制备该薄膜时，先将共聚酯塑化熔融，然后将熔体送入成型模具，采用静电印加法经过冷却辊形成冷却固化后的未延伸膜，再分别进行纵向拉伸和横向拉伸，最终得到双向拉伸共聚酯薄膜。该薄膜具有很好的耐热性和耐湿热性，特别适用于太阳电池用膜。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，形成该薄膜的共聚酯中主要含有由对苯二甲酸二甲酯形成的结构单元、乙二醇结构单元和2,2-二甲基-1,3-丙二醇结构单元，构成共聚酯的二元醇成分中，2,2-二甲基-1,3-丙二醇结构单元的含量为2.0～50.0mol%；该薄膜的平面取向系数fn为0.120～0.280。制备该薄膜时，先将共聚酯塑化熔融，然后将熔体送入成型模具，采用静电印加法经过冷却辊形成冷却固化后的未延伸膜，再分别进行纵向拉伸和横向拉伸，最终得到双向拉伸共聚酯薄膜。该薄膜具有很好的耐热性和耐湿热性，特别适用于太阳电池用膜。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
双向延伸聚酯薄膜的综合性能优良，如具有较好的力学性能、热特性、电气绝缘性、表面特性和耐热性，气体阻隔性好，耐一般化学腐蚀，被广泛应用于包装、电子电气绝缘等领域，特别是太阳电池用膜。太阳电池用膜要求具有较好的力学性能，耐候性、耐热性、耐水性、耐化学药品性、光反射性、光扩散性、防湿性、防污性等，特别是耐湿热性和耐热性。太阳电池用膜的原料有聚烯烃类、聚酯类树脂和氟素树脂。虽然氟素树脂的耐水解性和耐候性很好，但是气体阻隔性不好。通常的聚酯类树脂，在干热的情况下，耐水解性极佳；但是聚酯链段中存在酯健，在与水接触时，特别是湿热的条件下其水解速度很快，特别是聚酯的水解过程中又会产生端羧基，为自加速反应。水解会使聚酯材料的力学及其他性能迅速恶化，这就限制了聚酯薄膜在太阳电池上的应用。为了改善聚酯在湿热条件下的水解性能，目前的方法大多是加入含有功能官能团的封端剂来减少聚酯的末端羧基含量。专利CN 1312327A公开了通过使用含有环氧和氨基基团的高分子封端剂来改善聚酯的耐水解性，但该种封端剂的制备过程复杂，另外环氧基团化合物的共混反应活性不高，需要大量的添加，这就导致了成本增加。国际申请W083/1253公开了通过加入将某些预掺混到另一热塑性材料中的聚酯稳定剂可以提高聚酯单丝的水解稳定性，推荐 的稳定剂为碳化二亚胺。该方法虽然可以提高聚酯在干热条件下的耐水解性，但是对湿热条件下的水解性却没有显著作用，且聚酯的耐热性和耐候性也很难达到要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该薄膜特别是适用于太阳电池。本专利技术的技术解决方案是: 一种双向拉伸共聚酯薄膜，形成该薄膜的共聚酯中主要含有由对苯二甲酸二甲酯形成的结构单元、乙二醇结构单元和2，2- 二甲基-1，3-丙二醇结构单元，构成共聚酯的二元醇成分中，2，2- 二甲基-1，3-丙二醇结构单元的含量为2.0~50.0mo 1% ;该薄膜的平面取向系数 fn 为 0.120 ~0.280。本专利技术所述共聚酯该薄膜在200°C下热处理72小时后，至少一个方向的断裂伸度保持率为10~100% ;在125°C、100%RH的条件下处理72小时后，至少一个方向的断裂伸度保持率为10~100%。为了提高最终共聚酯薄膜的耐水解性能，在形成薄膜的共聚酯的二元醇成分中，除含有直链的脂肪族乙二醇结构单元外，还含有带侧链的2，2- 二甲基-1，3-丙二醇(NPG)结构单元。NPG结构单元能够改善共聚酯的结晶和非晶形态，使结晶区部分微晶化，降低非晶区部分的活性，从而降低共聚酯材料在高温高湿环境下的活动性，进而提高共聚酯薄膜的耐水解性。在构成共聚酯的二元醇成分中，NPG结构单元的含量为2.0~50.0mol%，在此范围内，既可以保留共聚酯本身的特性，又能提高共聚酯的耐水解性能。若二元醇成分中该结构单元含量大于50.0mol%，则共聚酯的结晶性能变差，且在后续成膜时难以提高薄膜的平面取向系数，导致最终聚酯薄膜的耐久性、耐水解性和耐热性均变差，在200°C下热处理72小时后或125°C、100%RH的条件下处理72小时后，薄膜的断裂伸度保持率为10%以下；若二元醇成分中该结构单元含量小于2.0mol%，则对共聚酯的耐水解性能没有改善效果，所得薄膜的使用性仅相当于普通聚酯薄膜，耐久性较差。因此，当构成共聚酯的二元醇成分中NPG结构单元的含量小于2.0mo I %或高于50.0mo I %时,所得薄膜在200 °C下热处理72小时后或1250C、100%RH的条件下处理72小时后的断裂伸度保持率为10%以下，实用性差。优选NPG结构单元的含量为4.0~40.0mol%。本专利技术还公开了一种双向拉伸共聚酯薄膜的制备方法，该方法包括如下步骤: (O将含有由对苯二甲酸二甲酯形成的结构单元、乙二醇结构单元和2，2-二甲基-1，3-丙二醇结构单元的共聚酯加入双螺杆挤出机中进行熔融塑化得到熔体；所述构成共聚酯的二元醇结构中，2，2- 二甲基-1，3-丙二醇结构单元占2.0~50.0mo 1% ； (2)将步骤(1)得到的熔体送入成型模具， 采用静电印加法经过冷却辊形成冷却固化后的未延伸膜； (3)将步骤(2)得到的未延伸膜先进行预热，然后进行纵向拉伸得到纵向拉伸膜，纵向预热温度为60V~90°C，纵向拉伸温度为80°C~100°C，纵向拉伸倍数为3~5倍； (4)将步骤(3)得到的纵向拉伸膜进行预热，然后进行横向拉伸后再进行热处理得到双向拉伸共聚酯薄膜，横向预热温度为60V~90°C，横向拉伸温度为80°C~100°C，横向拉伸倍数为3~5倍，热处理的温度为80°C~240°C。上述步骤(1)中所述的共聚酯可以使用常规的设备及工艺进行制备，首先将一种和/或一种以上二元酸或其酯化物与一种和/或一种以上二元醇或其酯化物的聚酯单体、催化剂按常规配比，进行酯化或酯交换反应后，再经过缩聚反应制备而成。酯化或酯交换过程中可以使用公知的催化剂，可以列举的有醋酸锰、醋酸钴、醋酸镁、醋酸钙、醋酸锂等中一种或几种的混合物。酯化或酯交换反应达到反应率为95%或95%以上的时候，将反应物转移进行缩聚反应，缩聚所用的催化剂为钛化合物、锑化合物、锗化合物中的一种或几种。可用于本专利技术的催化剂锑化合物并不特别限定，可为无机锑化合物和有机锑化合物，优选三氧化二锑，五氧化二锑等，其中更优选使用三氧化二锑。催化剂钛化合物是钛与配体形成螯合型结构的金属化合物，其配体为碳原子数I~30的酮基、醛基、羧基或酯基，例如丁二酸、己二酸、邻苯二羧酸、对苯二甲酸、乙酸乙烯酯、甲酸甲酯、丙二酸二甲酯、乙酸戊酯、苯乙酮、2-苯基丙醛、邻羟基苯甲醛、2-丁烯醛、3-苯基丙烯醛等。相对于共聚酯的重量，催化剂锑化合物的添加量以锑元素计为50~500ppm，催化剂钛化合物的添加量以钛元素计为3~50ppm。所述共聚酯中还可以使用稳定剂磷化合物，可以简单列举的有磷酸、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯，还有市售的PEP36、AP1500、AX-71，在此不进行更具体的列举。为了调节共聚酯反应过程中反应体系的酸碱平衡，反应过程中还可以加入缓冲剂无机磷酸盐，抑制能够加速共聚酯水解的条件，从而进一步提高共聚酯的耐水解性能。所选用的无机磷酸盐中金属元素与磷元素的摩尔比为0.5~2，其在共聚酯中的含量以磷元素计相当于共聚酯重量的5~200ppm。构成薄膜原料共聚酯的二元醇成分中，NPG结构单元的含量占2.0~50.0mo 1%,该含量低于2.0mo I %或高于50.0mo I %均会影响薄膜的平面取向系数fn。共聚酯的特性粘度(IV)对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向拉伸共聚酯薄膜，其特征是：形成该薄膜的共聚酯中主要含有由对苯二甲酸二甲酯形成的结构单元、乙二醇结构单元和2,2‑二甲基‑1,3‑丙二醇结构单元，构成共聚酯的二元醇成分中，2,2‑二甲基‑1,3‑丙二醇结构单元的含量为2.0～50.0mol%；该薄膜的平面取向系数fn为0.120～0.280。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祈华，李旭，望月克彦，
申请(专利权)人：东丽纤维研究所中国有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32