用于电容器膜的聚醚酰亚胺混溶聚合物共混物制造技术

一种单轴拉伸的高屈服挤出电容器膜，其包含含有聚醚酰亚胺和聚酯的混溶聚合物共混物，其中所述聚醚酰亚胺包含衍生自芳族二酐与包含间苯二胺、对苯二胺或其组合的二胺的聚合的单元，其中所述聚醚酰亚胺被取代或未取代芳族伯单胺封端，其中所述聚酯包含衍生自芳族二羧酸与二羟基化合物的聚合的重复结构单元，并且其中所述高屈服挤出电容器膜包含基于进入挤出机之前混溶聚合物共混物的总重量计，进入用于制造电容器膜的挤出机的混溶聚合物共混物的等于或大于大约90重量％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电容器膜的聚醚酰亚胺混溶聚合物共混物
本公开涉及聚醚酰亚胺混溶聚合物共混物及其制造和使用方法，更具体涉及用于挤出电容器膜的聚醚酰亚胺和/或聚醚酰亚胺砜混溶聚合物共混物。
技术介绍
具有高体积能量密度、高运行温度和长寿命的静电膜电容器是对脉冲功率、汽车和工业电子学重要的组件。通常，电容器是具有被绝缘(介电)膜的薄层隔开的两个平行导电板的储能器件。当跨过所述板施加电压时，电介质中的电场使电荷位移并由此储存能量。电容器储存的能量的量取决于绝缘材料的介电常数、外加电压和膜的尺寸(总面积和厚度)。因此，为了使电容器可蓄积的能量总量最大化，需要使该膜的介电常数和击穿电压最大化并使该膜的厚度最小化。电容器中的介电材料的物理特性是电容器性能的主要决定因素，因此电容器的介电材料的一种或多种物理性质的改进可带来电容器组件中的相应性能改进，通常使得其中嵌着该电容器的电子系统或产品的性能和寿命增强。由双向拉伸聚(丙烯)(BOPP)制成的静电膜电容器已用于需要低耗散因子、高绝缘电阻和低介电吸收的用途，如用于电器、电子设备、烘箱和炉、冰箱、汽车和家用电器。BOPP的大约2.2的低介电常数(Dk)及其大约100℃的最大工作温度限制BOPP电容器在需要高运行温度和/或高能量密度的应用中的使用。其它热塑性材料，如Dk>3.0的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚碳酸酯(PC)可能是合理的替代品；但是，由这些膜制成的电容器只能在高达大约125℃的运行温度下使用，因此未满足所需高温性能能力。满足高温能力的几种材料，如聚苯硫醚(PPS)和聚醚醚酮(PEEK)受到在超过150℃的温度下的电性质不稳定性限制，因此使它们较不适合用于电容器。因此，仍然需要开发和/或改进用于电容器的介电材料。专利技术概述在本文中公开了一种单轴拉伸的高屈服挤出电容器膜，其包含含有聚醚酰亚胺和聚酯的混溶聚合物共混物，其中所述聚醚酰亚胺包含衍生自芳族二酐与包含间苯二胺、对苯二胺或其组合的二胺的聚合的单元，其中所述聚醚酰亚胺被取代或未取代芳族伯单胺封端，其中所述聚酯包含衍生自芳族二羧酸与二羟基化合物的聚合的重复结构单元，并且其中所述高屈服挤出电容器膜包含基于进入挤出机之前混溶聚合物共混物的总重量计，进入用于制造电容器膜的挤出机的混溶聚合物共混物的等于或大于大约90重量％。在本文中还公开了一种单轴拉伸的高屈服挤出电容器膜，其包含含有聚醚酰亚胺和聚酯的混溶聚合物共混物，其中所述聚醚酰亚胺包含衍生自芳族二酐与包含间苯二胺、对苯二胺或其组合的二胺的聚合的单元，其中所述聚醚酰亚胺被取代或未取代芳族伯单胺封端，其中所述聚酯包含衍生自芳族二羧酸与二羟基化合物的聚合的重复结构单元，其中所述高屈服挤出电容器膜无溶剂并包含基于进入挤出机之前混溶聚合物共混物的总重量计，进入用于制造电容器膜的挤出机的混溶聚合物共混物的等于或大于大约90重量％，并且其中所述电容器膜具有大约0.1微米至大约20微米的膜厚度。在本文中进一步公开了一种单轴拉伸的高屈服挤出电容器膜，其包含含有聚醚酰亚胺砜和聚酯的混溶聚合物共混物，其中所述聚醚酰亚胺砜包含衍生自芳族二酐与包含二氨基二苯砜的二胺的聚合的单元，其中所述聚醚酰亚胺砜被取代或未取代芳族伯单胺封端，其中所述聚酯包含衍生自芳族二羧酸与二羟基化合物的聚合的重复结构单元，其中所述高屈服挤出电容器膜无溶剂并包含基于进入挤出机之前混溶聚合物共混物的总重量计，进入用于制造电容器膜的挤出机的混溶聚合物共混物的等于或大于大约90重量％。专利技术详述在本文中公开了包含聚醚酰亚胺(PEI)和聚酯(PE)的用于电容器膜的聚合物组合物及其制造和使用方法，其中该聚合物组合物是如本文中更详细论述的混溶聚合物共混物。在一个实施方案中，该聚醚酰亚胺可进一步包含聚醚酰亚胺砜，其中该聚醚酰亚胺和该聚醚酰亚胺砜形成混溶聚合物共混物。在一个实施方案中，该聚酯包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等，或其组合。在一个实施方案中，该聚酯包含低特性粘度PET。在一个实施方案中，该聚醚酰亚胺和该聚酯形成混溶聚合物共混物。在另一实施方案中，该聚醚酰亚胺、该聚醚酰亚胺砜和该聚酯形成混溶聚合物共混物。在一些实施方案中，用于电容器膜的聚合物组合物包含聚醚酰亚胺砜(PEIS)和聚酯(PE)，其中该聚合物组合物是混溶聚合物共混物。在这样的实施方案中，该聚醚酰亚胺砜和该聚酯形成混溶聚合物共混物。在本文中公开了包含含有聚醚酰亚胺和聚酯的混溶聚合物共混物的单轴拉伸的高屈服挤出电容器膜；其中所述聚醚酰亚胺包含衍生自芳族二酐与包含间苯二胺、对苯二胺或其组合的二胺的聚合的单元；其中所述聚醚酰亚胺被取代或未取代芳族伯单胺封端；其中所述聚酯包含衍生自芳族二羧酸与二羟基化合物的聚合的重复结构单元；并且其中所述高屈服挤出电容器膜包含基于进入挤出机之前混溶聚合物共混物的总重量计，进入用于制造电容器膜的挤出机的混溶聚合物共混物的等于或大于大约90重量％。在一个实施方案中，该聚醚酰亚胺可进一步包含聚醚酰亚胺砜。在一个实施方案中，制造单轴拉伸的高屈服挤出电容器膜(例如前一段中描述的膜)的方法包含(a)合并所述聚醚酰亚胺和所述聚酯以形成混溶聚合物共混物；(b)熔融并混合所述混溶聚合物共混物以形成熔融聚合物；(c)过滤所述熔融聚合物以除去大于大约1微米的粒子以形成滤过的熔融聚合物；(d)在大约250℃至大约500℃的温度下经平模头挤出所述滤过的熔融聚合物以形成高屈服挤出电容器膜，其中所述高屈服挤出电容器膜包含基于进入挤出机之前混溶聚合物共混物的总重量计，进入用于制造电容器膜的挤出机的混溶聚合物共混物的等于或大于大约90重量％；和(e)单轴拉伸所述高屈服挤出电容器膜以形成所述单轴拉伸的高屈服挤出电容器膜。在这样的实施方案中，所述单轴拉伸的高屈服挤出电容器膜可以进一步金属化和卷绕以形成卷绕金属化电容器膜。在另一实施方案中，所述电容器膜(例如金属化电容器膜)可以堆叠以形成叠片式膜电容器。在本文中公开了包含含有聚醚酰亚胺砜和聚酯的混溶聚合物共混物的单轴拉伸的高屈服挤出电容器膜；其中所述聚醚酰亚胺砜包含衍生自芳族二酐与包含二氨基二苯砜的二胺的聚合的单元；其中所述聚醚酰亚胺砜被取代或未取代芳族伯单胺封端；其中所述聚酯包含衍生自芳族二羧酸与二羟基化合物的聚合的重复结构单元；并且其中所述高屈服挤出电容器膜包含基于进入挤出机之前混溶聚合物共混物的总重量计，进入用于制造电容器膜的挤出机的混溶聚合物共混物的等于或大于大约90重量％。在一个实施方案中，制造单轴拉伸的高屈服挤出电容器膜(例如前一段中描述的膜)的方法包含(a)合并所述聚醚酰亚胺砜和所述聚酯以形成混溶聚合物共混物；(b)熔融并混合所述混溶聚合物共混物以形成熔融聚合物；(c)过滤所述熔融聚合物以除去大于大约1微米的粒子以形成滤过的熔融聚合物；(d)在大约250℃至大约500℃的温度下经平模头挤出所述滤过的熔融聚合物以形成高屈服挤出电容器膜，其中所述高屈服挤出电容器膜包含基于进入挤出机之前混溶聚合物共混物的总重量计，进入用于制造电容器膜的挤出机的混溶聚合物共混物的等于或大于大约90重量％；和(e)单轴拉伸所述高屈服挤出电容器膜以形成所述单轴拉伸的高屈服本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单轴拉伸的高屈服挤出电容器膜，其包含含有聚醚酰亚胺和聚酯的混溶聚合物共混物；其中所述聚醚酰亚胺包含衍生自芳族二酐与包含间苯二胺、对苯二胺或其组合的二胺的聚合的单元；其中所述聚醚酰亚胺被取代或未取代芳族伯单胺封端；其中所述聚酯包含衍生自芳族二羧酸与二羟基化合物的聚合的重复结构单元；并且其中所述高屈服挤出电容器膜包含基于进入挤出机之前混溶聚合物共混物的总重量计，进入用于制造电容器膜的挤出机的混溶聚合物共混物的等于或大于大约90重量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.03 US 62/111,458;2015.08.12 US 62/204,1391.一种单轴拉伸的高屈服挤出电容器膜，其包含含有聚醚酰亚胺和聚酯的混溶聚合物共混物；其中所述聚醚酰亚胺包含衍生自芳族二酐与包含间苯二胺、对苯二胺或其组合的二胺的聚合的单元；其中所述聚醚酰亚胺被取代或未取代芳族伯单胺封端；其中所述聚酯包含衍生自芳族二羧酸与二羟基化合物的聚合的重复结构单元；并且其中所述高屈服挤出电容器膜包含基于进入挤出机之前混溶聚合物共混物的总重量计，进入用于制造电容器膜的挤出机的混溶聚合物共混物的等于或大于大约90重量％。2.权利要求1的电容器膜，其中所述电容器膜具有大约0.1微米至大约50微米的厚度。3.权利要求1的电容器膜，其中所述电容器膜具有大约0.1微米至大约20微米的厚度。4.权利要求1的电容器膜，其中所述聚醚酰亚胺具有通过凝胶渗透色谱法(GPC)使用聚苯乙烯标样测得的大约20,000Da至大约400,000Da的重均分子量；其中所述聚醚酰亚胺具有通过毛细管流变测定法在340℃下测得的小于大约11的在100sec-1下的粘度与在5,000sec-1下的粘度的比率；其中所述聚醚酰亚胺具有根据ASTMD638测得的等于或大于大约380,000psi(2,618MPa)的拉伸模量；其中所述聚酯具有通过GPC测得的大约25,000Da至大约75,000Da的重均分子量；其中所述聚酯具有大约0.1dl/g至大约0.83dl/g的特性粘度；其中所述电容器膜具有大于大约170℃的玻璃化转变温度；其中所述电容器膜具有根据ASTMD648在264psi(1.8Mpa)下在3.2毫米(mm)厚的样品上测得的等于或大于大约150℃的热畸变温度；其中所述电容器膜具有根据ASTMD150在1kHz、23℃和50％相对湿度(RH)下测得的大约3至大约5的介电常数；其中所述电容器膜具有在1kHz、23℃和50％RH下测得的大约0％至大约1％的耗散因子；其中所述电容器膜具有根据ASTMD149在23℃下测得的大约500V/micron至大约800V/micron的击穿强度；其中所述电容器膜具有基于在特定测量面积上的膜平均厚度计膜厚度变化小于膜厚度的大约+/-10％的无皱区域；并且其中所述电容器膜具有基于通过光学轮廓术测得的平均膜厚度计小于大约+/-3％的表面平均粗糙度(Ra)。5.权利要求1的电容器膜，其中所述聚醚酰亚胺具有通过凝胶渗透色谱法(GPC)使用聚苯乙烯标样测得的大约20,000Da至大约400,000Da的重均分子量；其中所述聚醚酰亚胺具有通过毛细管流变测定法在340℃下测得的小于大约10的在100sec-1下的粘度与在5,000sec-1下的粘度的比率；其中所述聚醚酰亚胺具有根据ASTMD638测得的等于或大于大约380,000psi(2,618MPa)的拉伸模量；其中所述聚酯具有通过GPC测得的大约25,000Da至大约75,000Da的重均分子量；其中所述聚酯具有大约0.1dl/g至大约0.83dl/g的特性粘度；其中所述电容器膜具有大于大约190℃的玻璃化转变温度；其中所述电容器膜具有根据ASTMD648在264psi(1.8Mpa)下在3.2毫米(mm)厚的样品上测得的等于或大于大约170℃的热畸变温度；其中所述电容器膜具有根据ASTMD150在1kHz、23℃和50％RH下测得的大约3至大约5的介电常数；其中所述电容器膜具有在1kHz、23℃和50％RH下测得的大约0.1％至大约0.5％的耗散因子；其中所述电容器膜具有根据ASTMD149在23℃下测得的大约600V/micron至大约800V/micron的击穿强度；其中所述电容器膜具有基于在特定测量面积上的膜平均厚度计膜厚度变化小于膜厚度的大约+/-10％的无皱区域；并且其中所述电容器膜具有基于通过光学轮廓术测得的平均膜厚度计小于大约+/-3％的表面平均粗糙度(Ra)。6.权利要求1的电容器膜，其中所述电容器膜具有根据ASTMD1894测得的小于大约0.75的在金属化表面上、在铝上和/或在其本身上的动摩擦系数。7.权利要求1的电容器膜，其中所述电容器膜具有根据ASTMD1894测得的小于大约0.75的在金属化表面上、在铝上和/或在其本身上的静摩擦系数。8.权利要求1的电容器膜，其中所述电容器膜在1kHz下的介电常数从大约0℃至大约170℃保持基本不变，其中所述介电常数的变化小于在大约0℃至大约170℃的温度范围内的最高介电常数值的大约20％。9.权利要求1的电容器膜，其中所述电容器膜在1kHz下的耗散因子从大约0℃至大约170℃保持基本不变，并且其中所述耗散因子为大约0.1％至大约1％。10.权利要求1的电容器膜，其中在23℃和50％RH下从1kHz至100kHz测得的所述电容器膜的耗散因子为大约0.1％至大约1％。11.权利要求1的电容器膜，其中所述电容器膜从大约0℃至大约170℃的击穿强度差小于根据ASTMD149测得的在23℃下的击穿强度值的大约40％。12.权利要求1的电容器膜，其中所述电容器膜具有基于在23℃下的电容值计小于大约+/-5％的在1kHz下和从大约0℃至大约170℃的电容差。13.权利要求1的电容器膜，其中所述电容器膜具有等于或大于大约170℃的单个玻璃化转变温度。14.权利要求1的电容器膜，其中所述电容器膜在100平方厘米的面积中包含小于2个直径大于大约20微米的碳化夹杂物。15.权利要求1的电容器膜，其中所述电容器膜具有大约10米至大约10,000米的膜长度和大约30毫米至大约3,000毫米的膜宽度，其中总膜表面积的至少大约80％无皱。16.权利要求1的电容器膜，其中所述电容器膜具有小于大约1.25的碳/(氧+氢)(C/(O+H))比。17.权利要求1的电容器膜，其中所述电容器膜具有根据ASTMD1938使用具有20微米厚度的试样测得的大约0.5N/mm至大约3.0N/mm的纵向裤形撕裂强度。18.权利要求1的电容器膜，其中所述电容器膜具有根据ASTMD1938使用具有20微米厚度的试样测得的大约0.5N/mm至大约3.0N/mm的横向裤形撕裂强度。19.权利要求1的电容器膜，其中所述电容器膜包含基于所述电容器膜的总重量计小于大约1000ppm的溶剂。20.权利要求1的电容器膜，其中所述聚醚酰亚胺由式V表示：其中T是–O-或式-O-Z-O-所示的基团，其中–O-或-O-Z-O-基团的二价键在3,3'；3,4'；4,3'；或4,4'位置，其中Z是具有6至27个碳原子的二价芳烃基团、其卤化衍生物、具有2至10个碳原子的直链或支化链亚烷基、其卤化衍生物、具有3至20个碳原子的亚环烷基、其卤化衍生物或式-(C6H10)z-所示的基团，其中z是1至4的整数；并且其中R是包含间苯二胺、对苯二胺或其组合的二胺的残基。21.权利要求20的电容器膜，其中Z是式IVa所示的二价基团:其中Qa是单键、-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-或-Cy-2y-、其卤化衍生物，并且其中y是1至5的整数。22.权利要求20的电容器膜，其中Z由式XI表示：23.权利要求1的电容器膜，其中所述聚醚酰亚胺包含大约1.0至大约1.4摩尔当量的酐基团/1.0个胺基团。24.权利要求1的电容器膜，其中所述取代或未取代芳族伯单胺包含取代和未取代苯胺、取代和未取代萘基伯胺和取代和未取代杂芳基胺，其中取代基选自键合到芳环上的C6-12芳基、卤化C6-12芳基、C1-12烷基、卤化C1-12烷基、砜基团、C1-12酯基团、C1-12酰胺基团、卤素、C1-12烷基醚基团、C6-12芳基醚基团和C6-12芳基酮基。25.权利要求1的电容器膜，其中所述取代或未取代芳族伯单胺包含苯胺。26.权利要求1的电容器膜，其中所述聚醚酰亚胺进一步包含聚醚酰亚胺砜。27.权利要求26的电容器膜，其中聚醚酰亚胺:聚醚酰亚胺砜的重量比为大约99:1至大约30:70。28.权利要求1的电容器膜，其中所述聚醚酰亚胺以大约60重量％至大约99.9重量％的量存在于所述混溶聚合物共混物中。29.权利要求1的电容器膜，其中所述聚醚酰亚胺以大约70重量％至大约95重量％的量存在于所述混溶聚合物共混物中。30.权利要求1的电容器膜，其中所述聚醚酰亚胺包含少于大约15重量％的除包含衍生自包含间苯二胺、对苯二胺或其组合的胺的聚合的单元的聚醚酰亚胺外的聚醚酰亚胺。31.权利要求1的电容器膜，其中所述聚酯包含式XII所示的重复结构单元：其中B是衍生自二羟基化合物的二价基团、C2-10亚烷基、C6-20脂环族基团、C6-20芳基、或聚氧化烯基团，其中的亚烷基含有2至6个碳原子、或2、3或4个碳原子；并且其中Ta是衍生自芳族二羧酸的二价基团、C2-10亚烷基、C6-20脂环族基团、C6-20烷基芳基或C6-20芳基。32.权利要求1的电容器膜，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·桑纳，N·法伊芬伯格，M·F·尼迈耶，
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