用于电容器的聚碳酸酯膜、制备方法及由其制造的制品技术

一种膜，包含：苯并吡咯酮共聚碳酸酯，所述苯并吡咯酮共聚碳酸酯包含第一重复单元和不同于所述第一重复单元的第二重复单元，其中所述第一重复单元是苯并吡咯酮碳酸酯单元；以及第二重复单元包含与第一重复苯并吡咯酮碳酸酯单元不相同的双酚碳酸酯单元；以及不是苯并吡咯酮共聚碳酸酯的第二聚碳酸酯；其中该膜具有：大于170℃的玻璃化转变温度；在1kHz、23℃和50％相对湿度下至少3.0的介电常数；在1kHz、23℃和50％相对湿度下的1％或更小的耗散因数；并且至少800伏特/微米的击穿强度。

Polycarbonate film for capacitor, method of manufacturing the same and articles made therefrom

A film, including: phthalimidino copolycarbonate, the phthalimidino copolycarbonate comprises a first repeating unit and second different from the first repeat unit of repeating units, wherein the first repeating unit is phthalimidino carbonate units; and the second unit includes first and repeat complex phthalimidino carbonate units different bisphenol carbonate unit; and not phthalimidino copolycarbonate second polycarbonate; wherein the film has a glass transition temperature greater than 170 DEG C; in 1kHz, 23 C and 50% relative humidity at least 3 of the dielectric constant and dissipation factor in 1kHz; 23 C and 50% relative humidity of 1% or less; and at least 800 V / M breakdown strength.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容涉及聚合物膜，并且特别是对电容器的制造有用的聚合物膜。
技术介绍
具有高体积能量密度、高操作温度、和长寿命的静电膜电容器是用于脉冲电源、机动车和工业电子的关键组件。电容器实质是具有由绝缘(介电)膜的薄层分隔的两个平行导电板的能量存储装置。当横穿该板施加电压时，电介质中的电场转移电荷，从而存储能量。由电容器存储的能量的量取决于绝缘材料的介电常数和击穿电压、以及膜的尺寸(总面积和厚度)，使得为了最大化电容器可以积聚的能量的总量，最大化膜的介电常数和击穿电压、以及最小化膜的厚度。因为对于电容器的性能，电容器中的介电材料的物理特性是主要的决定因素，因此改善电容器中介电材料的一个或多个物理性质可以导致电容器组件相应的性能改善，通常导致其中嵌入了该电容器组件的电子系统或产品的性能增强和寿命增加。由双轴取向的聚丙烯(BOPP)制成的静电膜电容器已经用于要求低损耗因子、高绝缘电阻和低介质吸收的应用中，如在电气设备、电子装置、烘箱和熔炉、冰箱、机动车、和家用器具中。然而，约为2.2的低介电常数(DK)以及约100℃的最大使用温度限制了这些电容器在要求高操作温度和/或高能量密度的应用中的使用。因此在本领域中仍然对新型膜以及用于可以生产优异的电性能、特别是高击穿强度的膜的它们的制造方法存在需要。如果这样的膜可以在比BOPP膜更高的温度下运行将是另外的优点。
技术实现思路
本文公开了一种膜，该膜包含苯并吡咯酮共聚碳酸酯和不是苯并吡咯酮共聚碳酸酯的第二聚碳酸酯；苯并吡咯酮共聚碳酸酯包含第一重复单元和不同于第一重复单元的第二重复单元，其中第一重复单元是苯并吡咯酮碳酸酯单元其中，Ra和Rb各自独立地是C1-12烷基、C1-12烯基、C3-8环烷基、或C1-12烷氧基，p和q各自独立地是0至4，每个R3独立地是C1-6烷基，j是0至4，并且R4是氢、C1-6烷基、或以1至5个C1-6烷基基团可选取代的苯基；并且第二重复单元包含与第一重复苯并吡咯酮碳酸酯单元不相同的双酚碳酸酯单元；其中该膜具有：大于170℃的玻璃化转变温度；在1kHz、23℃和50％相对湿度下至少3.0的介电常数；在1kHz、23℃和50％相对湿度下1％或更小的耗散因数(dissipationfactor)；以及至少800伏特/微米的击穿强度。一种生产该膜的方法，包括挤出包含苯并吡咯酮共聚碳酸酯和第二聚碳酸酯的成膜组合物。还公开了包括以上膜的制品。在另一个实施方式中，电容器包括该制品。还公开了包括电容器的电子设备。通过下图、详细说明、实施例和权利要求例证了以上所述的特征和其他特征。附图说明提供了图的描述，其是示例性的并非限制性的，其中:图1示出了将膜卷绕至测试箔电容器的模型。具体实施方式本专利技术人已经发现，由包含苯并吡咯酮共聚碳酸酯如N-苯基酚酞基双酚(phenylphenolphthaleinylbisphenol)、2,2-双(4-氢)-双酚A共聚碳酸酯(“PPPBP-BPA”)和第二聚碳酸酯如BPA均聚物的聚碳酸酯组合物可以出乎意料地获得具有优异的击穿强度的膜。在另外的有利的特征中，横穿宽带频率和温度范围，该膜可以具有高玻璃化转变温度、高介电常数或低损耗因子。特别地，与现有技术膜相比，该膜提供了介质击穿强度的增加，同时保持其他有利的物理和电特性，如良好的耐热性、改善的能量密度、降低的能量损失、以及期望的介电常数稳定性。例如，膜可以具有至少800伏特/微米的击穿电压强度、在1kHz、23℃和50％相对湿度的大于3.0的介电常数、在1kHz、23℃和50％相对湿度的小于1％的损耗因数、以及大于150℃的玻璃化转变温度。膜和由该膜制成的电容器因此提供优于当前材料的优势，并且制造的高能和高温电容器在如机动车逆变器应用的各种应用中是有用的。用于该膜的苯并吡咯酮共聚碳酸酯具有第一和第二重复碳酸酯单元，其中，第一碳酸酯单元是苯并吡咯酮碳酸酯单元以及第二碳酸酯单元不是苯并吡咯酮碳酸酯单元。第一重复单元具有式(1)的苯并吡咯酮碳酸酯单元其中，Ra和Rb各自独立地是C1-12烷基、C1-12烯基、C3-8环烷基、或C1-12烷氧基、具体地C1-3烷基，p和q各自独立地是0至4、具体地0至1，每个R3独立地是C1-6烷基，j是0至4，并且R4是氢、C1-6烷基或以1至5个C1-6烷基基团可选取代的苯基。在一个实施方式中，Ra和Rb各自独立地是C1-3烷基。例如，苯并吡咯酮碳酸酯单元可以具有式(1b)其中，R5是氢、以至多达五个C1-6烷基基团可选取代的苯基、或C1-4烷基。在一个实施方式中，R5是氢、苯基、或甲基。其中R5是苯基的碳酸酯单元(1b)可以衍生自2-苯基-3,3’-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮(也被称为N-苯基酚酞基双酚，或“PPPBP”、还被称为3,3-双(4-羟基苯基)-2-苯基异吲哚啉-1-酮)。第二重复单元是具有式(2)的双酚碳酸酯单元其中，Ra和Rb各自独立地是C1-12烷基、C1-12烯基、C3-8环烷基、或C1-12烷氧基，p和q各自独立地是0至4，并且Xa是两个亚芳基基团之间的桥连基，并且是单键、-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-C(O)-、或C1-32桥连烃基团，条件是Xa不是苯并吡咯酮基团。在一个实施方式中，Xa是式-C(Rc)(Rd)-的C1-11烷叉基，其中Rc和Rd各自独立地是氢或C1-10烷基、或式-C(＝Re)-的基团，其中Re是二价的C1-10烃基。示例性Xa基团包括亚甲基、乙叉基、新戊基叉基、和异丙叉基。桥连基Xa和每个C6亚芳基基团的碳酸酯氧原子在C6亚芳基上可以设置为彼此邻位、间位或对位(特别是对位)。在一个具体的实施方式中，Ra和Rb各自独立地是C1-3烷基基团，p和q各自独立地是0至1，并且Xa是单键、-O-、-S(O)-、-S(O)2-、-C(O)-、式-C(Rc)(Rd)-的C1-9烷叉基，其中Rc和Rd各自独立地是氢或C1-8烷基、或式-C(＝Re)-的基团，其中Re是二价的C1-9烃基。在另一具体实施方式中，Ra和Rb各自独立地是甲基，p和q各自独立地是0至1，并且Xa是单键、式-C(Rc)(Rd)-的C1-7烷叉基，其中Rc和Rd各自独立地是氢或C1-6烷基。在一个实施方式中，p和q各自为1，并且Ra和Rb各自是设置在每个环上的氧间位的C1-3烷基基团，具体是甲基。双酚碳酸酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜，包含：苯并吡咯酮共聚碳酸酯，所述苯并吡咯酮共聚碳酸酯包含第一重复单元和不同于所述第一重复单元的第二重复单元，其中所述第一重复单元是苯并吡咯酮碳酸酯单元其中Ra和Rb各自独立地是C1‑12烷基、C1‑12烯基、C3‑8环烷基、或C1‑12烷氧基，p和q各自独立地是0至4，每个R3独立地是C1‑6烷基，j是0至4，和R4是氢、C1‑6烷基、或用1至5个C1‑6烷基基团可选取代的苯基；并且所述第二重复单元包含与第一重复苯并吡咯酮碳酸酯单元不相同的双酚碳酸酯单元；和不是苯并吡咯酮共聚碳酸酯的第二聚碳酸酯；其中，所述膜具有：大于170℃的玻璃化转变温度；在1kHz、23℃和50％相对湿度下至少3.0的介电常数；在1kHz、23℃和50％相对湿度下1％或更小的耗散因数；以及至少800伏特/微米的击穿强度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.28 US 61/871,0311.一种膜，包含：苯并吡咯酮共聚碳酸酯，所述苯并吡咯酮共聚碳酸
酯包含第一重复单元和不同于所述第一重复单元的第二重复单元，
其中所述第一重复单元是苯并吡咯酮碳酸酯单元
其中
Ra和Rb各自独立地是C1-12烷基、C1-12烯基、C3-8环烷基、或
C1-12烷氧基，
p和q各自独立地是0至4，
每个R3独立地是C1-6烷基，
j是0至4，和
R4是氢、C1-6烷基、或用1至5个C1-6烷基基团可选取代的苯
基；并且
所述第二重复单元包含与第一重复苯并吡咯酮碳酸酯单元不相
同的双酚碳酸酯单元；和
不是苯并吡咯酮共聚碳酸酯的第二聚碳酸酯；
其中，所述膜具有：
大于170℃的玻璃化转变温度；
在1kHz、23℃和50％相对湿度下至少3.0的介电常数；
在1kHz、23℃和50％相对湿度下1％或更小的耗散因数；
以及
至少800伏特/微米的击穿强度。
2.根据权利要求1所述的膜，其中，所述膜具有以下性质中的一种或
多种：
大于0至小于10微米的厚度；以及
至少10米的长度和至少300毫米的宽度以及至少80％的所述膜
的面积是无皱痕区域，优选100至10,000米的长度以及300至3,000
毫米的宽度。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的膜，其中，所述膜具有以下性
质中的至少一种：
所述膜具有根据ASTMD257测量的大于0.1欧姆/平方至100欧
姆/平方的表面电阻率；
所述膜在1kHz下从-40℃至140℃的介电常数变化小于在23℃
下介电常数值的10％；
在1kHz下从0℃至140℃的耗散因数变化小于1％；在23℃
和50％相对湿度下从1kHz至100kHz的耗散因数小于1％；
根据ASTMD149测量，所述膜从23℃至100℃的击穿强度差
值小于在23℃下测量的值的10％；并且
基于在23℃的值，在1kHz下从0℃至100℃的电容差值小于
+/-5％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的膜，其中，所述苯并吡咯酮碳
酸酯单元是具有下式的单元
其中
Ra和Rb各自独立地是C1-3烷基基团，
p和q各自独立地是0至4的整数，
R3各自独立地是C1-6烷基基团，
j是0至4，和
R4是氢、C1-6烷基或用1至5个C1-6烷基基团可选取代的苯基。
5.根据权利要求4所述的膜，其中，所述苯并吡咯酮碳酸酯重复单元
是具有下式的单元
其中，R5是氢、苯基或甲基。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的膜，其中，所述第二重复单元
是具有下式的碳酸酯单元
其中
Ra和Rb各自独立地是C1-12烷基、C1-12烯基、C3-8环烷基、或
C1-12烷氧基，
p和q各自独立地是0至4的整数，和
Xa是单键、-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-C(O...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·艾伦·马胡德，马修·弗兰克·尼梅依尔，安妮·E·博尔瓦里，马克·A·桑纳，尼尔·法伊芬伯格，
申请(专利权)人：沙特基础全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL