具有改善的表面性能的双轴取向聚丙烯膜制造技术

本发明专利技术涉及具有改善的表面性能的双轴取向聚丙烯(BOPP)膜，以及包含绝缘膜的电容器，所述绝缘膜包含本发明专利技术的双轴取向聚丙烯膜的层。本发明专利技术还涉及用于生产双轴取向聚丙烯膜的方法。最后，本发明专利技术还涉及本发明专利技术的双轴取向聚丙烯膜作为电容器的绝缘膜的层的用途。所述BOPP膜包含聚丙烯组合物，其中所述聚丙烯组合物包含高全同立构丙烯均聚物和至少一种另外的组分，所述至少一种另外的组分是聚合物α‑成核剂或支化丙烯聚合物。所述BOPP膜不包含通过扫描电子显微术确定的机械失效位点。用于生产双轴取向聚丙烯膜的方法包括将聚丙烯组合物挤出成平膜和将所述平膜同时在纵向和横向上取向的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改善的表面性能的双轴取向聚丙烯膜本专利技术涉及具有改善的表面性能的双轴取向聚丙烯(BOPP)膜，以及包含绝缘膜的电容器，所述绝缘膜包含本专利技术的双轴取向聚丙烯膜的层。本专利技术还涉及用于生产双轴取向聚丙烯膜的方法。最后，本专利技术还涉及本专利技术的双轴取向聚丙烯膜作为电容器的绝缘膜的层的用途。聚丙烯被用于许多应用，并且例如，由于其链没有任何类型的在电场应力下取向的极性基团，因此是膜电容器领域的首选材料。多种类型的电气设备都包含逆变器，因此对尺寸更小且容量增强的电容器的需求不断增长。由于市场的这些需求，更薄且机械性能和电性能二者均得到改善的双轴取向聚丙烯膜优选用于电容器应用领域。电容器膜必须能够承受极端条件，如高温，并且必须具有高介电击穿场强。此外，应理解，电容器膜具有良好的机械性能，如高刚度和高工作温度。许多电容器膜等级，即用于电力应用，如焊接、电动车辆、火车、烘箱、风车、太阳能电池板等，都使用高全同立构聚丙烯(HIPP)树脂。除了均衡的收缩率和优化的表面粗糙度外，与高全同立构规整度相关的主要优点是最终膜的高耐热性，这与高结晶度、高熔融起始温度和高峰值熔融温度有关。还有基于高全同立构聚丙烯树脂的电容器膜等级，其中底层聚丙烯组合物还包含长链支化聚丙烯。当施加在绝缘体上的电场超过绝缘体的介电击穿场强时，并且当电流火花击穿材料时，就会发生介电击穿，导致短路。一般而言，介电击穿现象作为一种物理过程尚未完全了解，并且绝缘体的结构(形态)与介电强度之间的相关性尚未良好建立。主要原因似乎与以下事实有关，即击穿事件是纳米和微观尺度上多种劣化过程的最终结果，并且这会导致随机行为。许多因素会影响最终的击穿强度，例如温度、湿度、电极金属、电极几何学(形状、面积)、电压升高速率、DC或AC电压、试样的表面粗糙度和厚度。此外，根据许多因素对给定测试或击穿过程的给定进展阶段的相对影响，击穿可以通过多种不同的机制发生，例如空隙中的局部放电、热点形成引起的热击穿和机电击穿，其中在一个测量期间可能只发生一种或全部机制。EP2995641A1公开了具有改善的加工性和耐热性的聚丙烯组合物，其用于电容器膜，特别是由其制成的双轴取向聚丙烯膜，其中所述聚丙烯组合物包含高全同立构丙烯均聚物、长链支化聚丙烯和β-成核剂。WO2017/064224A1公开了适用于电容器的具有改善的电性能的双轴取向聚丙烯膜，其中底层聚丙烯组合物包含高全同立构丙烯均聚物和聚合物α-成核剂。对双轴取向聚丙烯(BOPP)膜的表面性能和BOPP膜作为电容器膜的应用进行了学术研究。-FujiyamaM.etal.,JournalofAppliedPolymerScience,1988,36,995–1009,aboutBOPPsurfacestructurebylightmicroscopy.-NieH.Y.,WalzakM.J.,McIntyreN.S,JournalofMaterialEngineeringandPerformance,2004,13,451–460aboutBOPPsurfacestructurebyatomicforcemicroscopy.-TamuraS.etal.,JournalofAppliedPolymerScience,2012,124,2725–2735,aboutBOPPsurfacecrazingprocessinsequentialmode.-NashJ.L.,PolymerEngineeringandScience,1988,28,826–870aboutuseofBOPPinthinfilmcapacitors.-HoJ.,LowT.R.,BoggsS.,IEEEElectricalInsulationMagazine,2010,26,20–26,aboutuseofBOPPinthinfilmcapacitors.因此，需要提供适用于电容器的具有改善的表面性能的膜。因此，本专利技术的一个目的是提供适用于电容器的双轴取向聚丙烯膜，其具有仍然改善的表面性能和/或允许高生产量。本专利技术基于以下发现：该目的可以通过提供包含聚丙烯组合物的新双轴取向聚丙烯膜来解决，其中所述聚丙烯组合物包含高全同立构聚丙烯树脂和至少一种另外的组分。根据本专利技术的双轴取向聚丙烯膜具有改善的表面性能(即，不含机械失效位点)的优点。本专利技术因此在一个方面涉及双轴取向聚丙烯膜，其包含聚丙烯组合物，其中所述聚丙烯组合物包含(i)基于所述聚丙烯组合物的总重量，90至99.9重量％的丙烯均聚物，所述丙烯均聚物具有93％至98％的全同立构五单元组级分含量和0.4至10g/10min的熔体流动速率MFR2，和以下中任一种(ii)基于所述聚丙烯组合物的总重量，0.0000001至1重量％的聚合物α-成核剂，或(iii)基于所述聚丙烯组合物的总重量，0.1至9.99重量％的支化指数g’不大于0.9的支化丙烯聚合物，其中将所述膜在连续方法中同时在纵向和横向上拉伸，并且其中所述双轴取向聚丙烯膜不包含优选根据本说明书通过扫描电子显微术确定的机械失效位点，因此组分(i)和(ii)或(iii)加起来多至100重量％。因此在本专利技术的意义上，组分(i)和(ii)或(iii)加起来多至100重量％可能意指在给定的范围内选择组分(i)和(ii)或(iii)的量，使得他们加起来多至所述组分或组合物的100重量％。在经典的BOPP膜生产(“SEQ”表示顺序)中，将初级流延片材在两步拉伸方法中进行双轴拉伸，首先使用一组加热辊沿纵向(MD)单轴拉伸该初级片材，然后通过安装在烘箱中的拉幅机框架(tenterframe)在横向(TD)上第二次拉伸该已经取向的片材。刚刚描述的方法通常被称为“拉幅机框架方法”，它暗指顺序处理模式(“SEQ”)。考虑到MD拉伸过程中相当高的局部应变率，再加上热活化不足，MD拉伸步骤会导致开裂引起的形态损坏(参见本文的图)。在现有技术中，由此产生的表面特征通常称为“凹坑(crater)”或“突起”，即以圆形或椭圆形方式从BOPP膜表面突出的聚丙烯小带，类似于火山口边缘。然而，通过扫描电子显微术(SEM)进行的分析揭示了这些边缘基部的机械失效位点，即穿透到BOPP膜中数百纳米(例如1μm)的裂纹(参见本文的图)。认为BOPP膜的表面性能在很大程度上影响膜用作电容器膜(的部分)的适用性，即认为表面的不规则性会激发电击穿。因此，上面讨论的凹坑或突起的边缘基部的裂纹似乎是介电失效的潜在位点。丙烯均聚物(i)在下文中也简称为高全同立构丙烯均聚物。如本文所用，表述丙烯均聚物涉及基本上由丙烯单元组成的聚丙烯，即由至少99.5重量％、更优选至少99.8重量％的丙烯单元组成的聚丙烯。在一个优选的实施方案中，在丙烯均聚物中仅可检测到丙烯单元。如下所述，共聚单体含量可以用13CNMR光谱测定。此外，应理解丙烯均聚物是线性聚丙烯。如本文所用，表述丙烯均聚物涉及基本上由丙烯单元组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双轴取向聚丙烯膜，用于以连续方法生产，其包含聚丙烯组合物，其中所述聚丙烯组合物包含/n(i)基于所述聚丙烯组合物的总重量，90至99.9重量％的丙烯均聚物，所述丙烯均聚物具有93％至98％的全同立构五单元组级分含量和0.4至10g/10min的熔体流动速率MFR

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181220 EP 18214699.31.一种双轴取向聚丙烯膜，用于以连续方法生产，其包含聚丙烯组合物，其中所述聚丙烯组合物包含
(i)基于所述聚丙烯组合物的总重量，90至99.9重量％的丙烯均聚物，所述丙烯均聚物具有93％至98％的全同立构五单元组级分含量和0.4至10g/10min的熔体流动速率MFR2，
和以下中任一种
(ii)基于所述聚丙烯组合物的总重量，0.0000001至1重量％的聚合物α-成核剂，
或
(iii)基于所述聚丙烯组合物的总重量，0.1至9.99重量％的支化指数g’不大于0.9的支化丙烯聚合物，
其中将所述膜在连续方法中同时在纵向和横向上拉伸，并且
其中所述双轴取向聚丙烯膜不包含优选根据本说明书通过扫描电子显微术确定的机械失效位点。


2.根据权利要求1所述的双轴取向聚丙烯膜，其中除了所述丙烯均聚物(i)以外，所述聚丙烯组合物还包含
(ii)基于所述聚丙烯组合物的总重量，0.0000001至1重量％的聚合物α-成核剂，
和
(iii)基于所述聚丙烯组合物的总重量，至多9.99重量％的除了所述丙烯均聚物(i)以外的丙烯均聚物或共聚物，
或者
(ii)基于所述聚丙烯组合物的总重量，0.1至9.99重量％的支化指数g’不大于0.9的支化丙烯聚合物，
和
(iii)基于所述聚丙烯组合物的总重量，至多0.00001重量％的β-成核剂。


3.根据权利要求1或2所述的双轴取向聚丙烯膜，其中所述聚丙烯组合物还包含
(iv)基于所述聚丙烯组合物的总重量，0.01至1重量％的常规添加剂。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的双轴取向聚丙烯膜，
其中所述聚丙烯组合物的灰分含量不超过30ppm和/或其中在TD或MD上的拉伸比为至少8.0，优选>8.0至20.0，进一步优选9.0至15.0。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的双轴取向聚丙烯膜，其中所述聚合物α-成核剂选自由聚乙烯基环己烷、聚(3-甲基-1-丁烯)及其混合物组成的组。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的双轴取向聚丙烯膜，其中所述β-成核剂选自由以下组成的组：5,12-二氢-喹啉并[2,3-b]吖啶-7,14-二酮、喹啉并[2,3-b]吖啶-6,7,13,14(5H,12H)-四酮、5,6,12,13-四氢喹啉并[2,3-b]吖啶-7,14-二酮及其混合物。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的双轴取向聚丙烯膜，其中所述常规添加剂选自抗氧化剂、稳定剂、酸清除剂及其混合物。


8.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪特里希·格洛格尔，赫尔曼·布劳恩，安东尼奥·吉特萨斯，达维德·特兰赤达，弗朗西斯库斯·雅各布斯，沃尔夫拉姆·施塔德鲍尔，
申请(专利权)人：博里利斯股份公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT