本發(fā)明屬于電子絕緣材料領(lǐng)域，特別涉及一種具有水蒸氣阻隔功能的絕緣薄膜及其制造方法。

背景技術(shù)：

PET薄膜是一種性能比較全面的的薄膜材料，PET薄膜的機(jī)械性能優(yōu)良，其強(qiáng)韌性是所有熱塑性塑料中最好的，抗張強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度比一般薄膜高得多；且挺力好，尺寸穩(wěn)定，適于印刷、紙袋等二次加工。PET薄膜還具有優(yōu)良的耐熱、耐寒性和良好的耐化學(xué)藥品性和耐油性，防潮性中等，在低溫下透濕率下降，特別是在高溫、高濕的環(huán)境里，電暈處理后的薄膜張力很容易衰減。

聚對苯二甲酸乙二醇酯簡稱PET，為高分子聚合物，由對苯二甲酸乙二醇酯發(fā)生脫水縮合反應(yīng)而來。對苯二甲酸乙二醇酯是由對苯二甲酸和乙二醇發(fā)生酯化反應(yīng)所得。PET是乳白色或淺黃色、高度結(jié)晶的聚合物，表面平滑有光澤。在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，長期使用溫度可達(dá)120℃，電絕緣性優(yōu)良，甚至在高溫高頻下，其電性能仍較好，但耐電暈性較差，抗蠕變性，耐疲勞性，耐摩擦性、尺寸穩(wěn)定性都很好。PET塑料分子結(jié)構(gòu)高度對稱，具有一定的結(jié)晶取向能力，故而具有較高的成膜性和成性。PET塑料具有很好的光學(xué)性能和耐候性，非晶態(tài)的PET塑料具有良好的光學(xué)透明性。另外PET塑料具有優(yōu)良的耐磨耗摩擦性和尺寸穩(wěn)定性及電絕緣性。PET做成的瓶具有強(qiáng)度大、透明性好、無毒、防滲透、質(zhì)量輕、生產(chǎn)效率高等因而受到了廣泛的應(yīng)用，特別是在電氣絕緣材料、電容器膜、柔性印刷電路板及薄膜開關(guān)等電子領(lǐng)域和機(jī)械領(lǐng)域。

由于PET薄膜的水汽透過率不理想，致使絕緣薄膜的絕緣密封性能下降，而往往為了減小絕緣薄膜的水汽透過率，會導(dǎo)致絕緣薄膜的增韌性能不足，導(dǎo)致絕緣薄膜容易破損、開裂，由此，亟需一種密封性能好、同時兼具良好增韌性的絕緣薄膜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明中提出了一種具有水蒸氣阻隔功能的絕緣薄膜及其制造方法，本發(fā)明的絕緣薄膜能有效阻礙蒸汽通過薄膜，保障絕緣薄膜的絕緣密封性能，同時兼具有良好的韌性。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種具有水蒸氣阻隔功能的絕緣薄膜，原料配方由以下質(zhì)量百分含量的材料組成：

以上材料的質(zhì)量百分含量總和為100％。

優(yōu)選的，所述滑石粉能夠通過800目篩網(wǎng)；所述二氧化鍺為能夠通過800目篩網(wǎng)的白色粉末。

優(yōu)選的，所述乙二醇銻能夠通過600目篩網(wǎng)。

一種具有水蒸氣阻隔功能的絕緣薄膜的制造方法，包括以下步驟：

步驟1)按上述原料配方的比例進(jìn)行稱??；

步驟2)將稱取好的對苯二甲酸、乙二醇、1,4-環(huán)己烷二甲醇、聚氧化丙烯三醇、2,3,4,4’-四羥基二苯基甲烷、季戊四醇、1,3,5-環(huán)己烷三醇、乙二醇銻、二氧化鍺、醋酸鈷和鈦酸四丁酯組成的混合物料混合均勻后送至第一酯化反應(yīng)器中進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成第一酯化物；

步驟3)將所述第一酯化物和稱取好的所述馬來酸酐和聚丙烯同時放入第二酯化反應(yīng)器中進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成第二酯化物；

步驟4)將第二酯化物和稱取好的所述聚對苯二甲酸丁二醇酯送入預(yù)縮聚反應(yīng)器中進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)，生成第一預(yù)聚物，將所述第一預(yù)聚物經(jīng)過預(yù)聚物過濾器過濾后和稱取好的所述滑石粉送入終縮聚反應(yīng)器中進(jìn)行終縮聚反應(yīng)，最終通入氮?dú)猓敵龉簿埘デ衅?/p>

步驟5)將所述共聚酯切片進(jìn)行后續(xù)加工處理，得到絕緣薄膜。

優(yōu)選的，所述步驟2)中，將所述混合物料送入漿料調(diào)配槽中，在漿料調(diào)配槽攪拌器的作用下，攪拌均勻，攪拌器的轉(zhuǎn)速為6r/min，攪拌混合時間為4h。

優(yōu)選的，所述第一酯化反應(yīng)溫度為245～255℃，第二酯化反應(yīng)溫度為255～265℃，所述預(yù)縮聚反應(yīng)器的操作壓力為9～11kPa，所述終縮聚反應(yīng)器的工作溫度為265～275℃。

優(yōu)選的，所述步驟5)中，將所述共聚酯切片和聚酯母料按一定比例混合均勻后，依次進(jìn)行預(yù)結(jié)晶、干燥處理、加熱熔融塑化和鑄片過程，生成絕緣厚片，將所述聚酯厚片雙向拉伸，最終生成絕緣薄膜。

優(yōu)選的，所述聚酯母料中含有二氧化硅和高嶺土。

優(yōu)選的，預(yù)結(jié)晶和干燥溫度為150℃～170℃，干燥時間3～4h。

優(yōu)選的，所述加熱熔融塑化的加熱溫度為275℃～285℃。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

1、本發(fā)明的絕緣薄膜的水汽透過率低，有效保障了絕緣薄膜的絕緣密封性能；

2、本發(fā)明的絕緣薄膜具有較好的韌性，不易破損開裂，可靠性高；

3、本發(fā)明的絕緣薄膜的制備工藝簡單可行，便于產(chǎn)業(yè)化。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

具體實施方式

下面對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。

本發(fā)明以對苯二甲酸—乙二醇為基礎(chǔ)，并引入1,4-環(huán)己烷二甲醇、聚氧化丙烯三醇、2,3,4,4’-四羥基二苯基甲烷、季戊四醇以及1,3,5-環(huán)己烷三醇作為添加劑，旨在充分降低絕緣薄膜的水蒸氣透過率，使得絕緣薄膜起到很好的水汽阻隔作用，并且不影響自身的絕緣性能。同時，引入乙二醇銻、二氧化鍺、醋酸鈷以及鈦酸四丁酯作為酯化和縮聚反應(yīng)過程催化劑，并且引入滑石粉作為成核劑，與酯化進(jìn)行共混，旨在降低絕緣薄膜在蒸汽環(huán)境中的收縮率，保持薄膜形態(tài)和性能，同時提高了絕緣薄膜的耐熱性能。同時，引入醋酸銻、二氧化鍺和磷酸三甲酯作為酯化和縮聚反應(yīng)過程催化劑，并且引入馬來甘酸和苯乙烯，作為絕緣薄膜的增韌劑，旨在提高絕緣薄膜的韌性，最后配合加入適量的聚對苯二甲酸丁二醇酯，旨在提高了絕緣薄膜的耐熱性能，同時縮小了絕緣薄膜的受熱收縮率，保障絕緣薄膜的絕緣性能，也就是提高絕緣薄膜的受熱穩(wěn)定性。

制備采用過程采用兩次酯化、兩次縮聚，與馬來酸酐、聚丙烯、滑石粉、聚對苯二甲酸丁二醇酯以及聚酯母料混合后依次進(jìn)行預(yù)結(jié)晶、干燥處理、加熱熔融塑化和鑄片過程，生成絕緣厚片，將所述聚酯厚片雙向拉伸，最終生成絕緣薄膜。

常規(guī)的以對苯二甲酸和乙二醇為原料，催化酯化制備的聚酯薄膜的透水率高，影響薄膜的絕緣性能，同時，絕緣薄膜的韌性不高，易破損和開裂。為了降低絕緣薄膜在蒸汽環(huán)境中的蒸汽透過率，以提高絕緣薄膜的絕緣可靠性，為此，進(jìn)行以下配方改進(jìn)：

1)引入1,4-環(huán)己烷二甲醇，其范圍控制在0.3wt％～2wt％，在合成絕緣薄膜中引入1,4-環(huán)己烷二甲醇可以降低合成過程中聚酯的熔點(diǎn)、升高璃化溫度，將共聚物變?yōu)榉墙Y(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而使得絕緣薄膜更加致密，減少水分子透過率；

2)引入多種多元醇，其中，聚氧化丙烯三醇的加入量為0.1wt％～2wt％；2,3,4,4’-四羥基二苯基甲烷0.1％～3％；季戊四醇的加入量為0.2wt％～2wt％；1,3,5-環(huán)己烷三醇的加入量為0.2wt％～2wt％；多元醇的引入，降低了聚酯大分子的結(jié)晶速度，使得聚酯分子間排列更加致密，降低由于結(jié)晶速度過快而導(dǎo)致絕緣薄膜內(nèi)部生成的過多缺陷，進(jìn)一步增加了絕緣薄膜的致密度，從而降低水分子透過率；

3)引入馬來酸酐和聚丙烯烯作為增韌劑，其控制范圍都在0.1wt％～2wt％，增韌劑的引入提高了絕緣薄膜的韌性，很好的保持了薄膜分子間的作用力，進(jìn)一步降低了水分子的透過率；

4)引入聚對苯二甲酸丁二醇酯，其控制范圍在1wt％～5wt％，聚對苯二甲酸丁二醇酯的引入提高了絕緣薄膜的耐熱性能，同時縮小了絕緣薄膜的受熱收縮率，保持了薄膜的原有的形態(tài)；

5)引入乙二醇銻，其控制范圍在0.5wt％～6wt％，現(xiàn)有技術(shù)中多采用醋酸銻或三氧化二銻來作為聚酯合成的催化劑，本發(fā)明采用乙二醇銻來代替催化劑醋酸銻或三氧化二銻，乙二醇銻的催化效率更高，可以減少投入使用量，同時，可以大量減少乙二醇的投入量，減少成本，并且，避免因使用醋酸銻而產(chǎn)生的刺鼻酸味；

6)引入滑石粉，其控制范圍在0.1wt％～1wt％，滑石粉與聚酯物料有很好的相容性，滑石粉作為成核劑，與酯化進(jìn)行共混，旨在降低絕緣薄膜在高溫蒸汽環(huán)境中的收縮率，保持薄膜形態(tài)和性能，同時提高了絕緣薄膜的耐熱性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種具有水蒸氣阻隔功能的絕緣薄膜，原料配方由以下質(zhì)量百分含量的材料組成：

以上材料的質(zhì)量百分含量總和為100％。

上述技術(shù)方案中，所述滑石粉能夠通過800目篩網(wǎng)，滑石粉過篩后更加均勻，分散在合成原料中，與原料更好的結(jié)合，起到成核劑的作用，降低絕緣薄膜在高溫蒸汽環(huán)境中的收縮率，保持薄膜形態(tài)和性能，同時提高了絕緣薄膜的耐熱性能。

上述技術(shù)方案中，所述乙二醇銻能夠通過600目篩網(wǎng)，加強(qiáng)乙二醇的催化作用，同時，加入醋酸鈷，其范圍在0.1wt％～1wt％；加入鈦酸四丁酯，其范圍在0.1wt％～2wt％；加入二氧化鍺，其范圍在0.1wt％～1wt％；所述二氧化鍺為能夠通過800目篩網(wǎng)的白色粉末。乙二醇銻、醋酸鈷、二氧化鍺以及鈦酸四丁酯作為聚酯薄膜的合成催化劑。

一種具有水蒸氣阻隔功能的絕緣薄膜的制造方法，包括以下步驟：

步驟1)按上述原料配方的比例進(jìn)行稱??；

步驟2)將稱取好的對苯二甲酸、乙二醇、1,4-環(huán)己烷二甲醇、聚氧化丙烯三醇、2,3,4,4’-四羥基二苯基甲烷、季戊四醇、1,3,5-環(huán)己烷三醇、乙二醇銻、二氧化鍺、醋酸鈷和鈦酸四丁酯組成的混合物料混合均勻后送至第一酯化反應(yīng)器中進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成第一酯化物；

步驟3)將所述第一酯化物和稱取好的所述馬來酸酐和聚丙烯同時放入第二酯化反應(yīng)器中進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成第二酯化物；

步驟4)將第二酯化物和稱取好的所述聚對苯二甲酸丁二醇酯送入預(yù)縮聚反應(yīng)器中進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)，生成第一預(yù)聚物，將所述第一預(yù)聚物經(jīng)過預(yù)聚物過濾器過濾后和稱取好的所述滑石粉送入終縮聚反應(yīng)器中進(jìn)行終縮聚反應(yīng)，最終通入氮?dú)?，輸出共聚酯切片?/p>

步驟5)將所述共聚酯切片進(jìn)行后續(xù)加工處理，得到絕緣薄膜。

具體的，將稱取好的對苯二甲酸、乙二醇、1,4-環(huán)己烷二甲醇、季戊四醇、1,3,5-環(huán)己烷三醇、聚氧化丙烯三醇、2,3,4,4’-四羥基二苯基甲烷、乙二醇銻、二氧化鍺、醋酸鈷和鈦酸四丁酯送入漿料調(diào)配槽中，在漿料調(diào)配槽攪拌器的作用下，攪拌均勻，攪拌器的轉(zhuǎn)速為6r/min，攪拌時間為4h；配置完成的漿料通過漿料輸送泵輸送至第一酯化反應(yīng)器中進(jìn)行酯化反應(yīng)，所述第一酯化反應(yīng)器為立式夾套反應(yīng)釜，其內(nèi)設(shè)置有加熱盤管且?guī)嚢杵?。反?yīng)物在第一酯化反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)生成第一酯化物，將所述第一酯化物放入第二酯化反應(yīng)器，并將稱取好的馬來酸酐和聚丙烯同時放入所述第二酯化反應(yīng)器中，反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，第二酯化反應(yīng)器是一個有內(nèi)外室結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器，物料先進(jìn)入室外，再通過套筒上的夾縫流入內(nèi)室，內(nèi)室設(shè)置有加熱盤管，并靠攪拌器循環(huán)加熱，將物料溫度提高到265℃，乙二醇分離塔回流的乙二醇在內(nèi)室，提高了反應(yīng)摩爾比，進(jìn)一步加速反應(yīng)進(jìn)行，在第二酯化反應(yīng)器的酯化率達(dá)到了96.5％，靠壓差送到預(yù)縮聚反應(yīng)器，該反應(yīng)器的盤管加熱使用液相熱媒，該反應(yīng)器夾套和氣相管路加熱使用氣相熱媒，與預(yù)縮聚反應(yīng)器共用一套氣相熱媒反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度是通過調(diào)節(jié)一次熱媒的補(bǔ)充量來改變二次熱媒加熱的溫度來控制的。通過調(diào)節(jié)酯化反應(yīng)的溫度、壓力、液位以及乙二醇的回流量等，可以控制第二酯化反應(yīng)的酯化率。

上述技術(shù)方案中，所述第一酯化反應(yīng)溫度為245～255℃，第二酯化反應(yīng)溫度為255～265℃，所述預(yù)縮聚反應(yīng)器的操作壓力為9～11kPa，所述終縮聚反應(yīng)器的工作溫度為265～275℃。

上述技術(shù)方案中，所述步驟5)中，將所述共聚酯切片和聚酯母料按一定比例混合均勻后，依次進(jìn)行預(yù)結(jié)晶、干燥處理、加熱熔融塑化和鑄片過程，生成絕緣厚片，將所述聚酯厚片雙向拉伸，最終生成絕緣薄膜。

預(yù)縮聚反應(yīng)器反應(yīng)生成的預(yù)聚物分別經(jīng)熔體夾套三通閥出料、預(yù)聚物出料泵增壓后和熔體夾套三通閥匯集后，經(jīng)過預(yù)聚物過濾器，再經(jīng)特殊設(shè)計的熔體夾套管送至終縮聚反應(yīng)器中。

預(yù)縮聚物料被連續(xù)送入終縮聚反應(yīng)器，在攪拌和高真空條件下就可到達(dá)最終產(chǎn)品質(zhì)量。控制壓力、溫度和停留時間到適當(dāng)水平，使得作為聚合度測量的粘度可調(diào)。通過調(diào)節(jié)熱媒的溫度，可以調(diào)節(jié)反應(yīng)器中物料溫度，控制出口物料的特性粘度。通入氮?dú)?，輸出PET共聚酯切片。

將所述共聚酯切片和聚酯母料按一定比例混合均勻，所述聚酯母料中含有二氧化硅和高嶺土，并將PET共聚酯切片和聚酯母料的混合料進(jìn)行預(yù)結(jié)晶和干燥處理，在進(jìn)行雙向拉伸之前，須先進(jìn)行預(yù)結(jié)晶和干燥處理。這樣做的目的是：提高聚合物的軟化點(diǎn)，避免其在干燥和熔融擠出過程中樹脂粒子互相粘連或結(jié)塊；去除樹脂中的水分，防止含有酯基的聚合物在熔融擠出過程中發(fā)生水解或產(chǎn)生氣泡。

PET的預(yù)結(jié)晶和干燥設(shè)備一般采用帶有結(jié)晶床的填充塔，同時配有干空氣制備裝置，包括空壓機(jī)、分子篩去濕器、加熱器等。預(yù)結(jié)晶和干燥溫度為150℃～170℃，干燥時間約3～4h，干燥后的PET切片濕含量要求控制在30～50ppm。

經(jīng)過結(jié)晶和干燥處理后的PET切片進(jìn)入單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行加熱熔融塑化。為了保證PET切片良好的塑化質(zhì)量和穩(wěn)定的擠出熔體壓力，螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計非常重要。除對長徑比、壓縮比、各功能段均有一定要求外，還特別要求是Barrier型螺桿，這種結(jié)構(gòu)的螺桿有利于保證擠出物料的良好塑化、擠出機(jī)出口物料溫度的均勻一致、擠出機(jī)的穩(wěn)定出料和良好排氣，并有利于提高擠出能力。

若擠出量不是太大，推薦選用排氣式雙螺桿擠出機(jī)。這種擠出機(jī)有兩個排氣口與兩個抽真空系統(tǒng)相連接，具有很好的抽排氣、除濕功能，可將物料中所含的水分和低聚物抽走，因而可以省去一套復(fù)雜的預(yù)結(jié)晶/干燥系統(tǒng)，節(jié)省投資并降低運(yùn)行成本。擠出機(jī)溫度設(shè)定從加料口到機(jī)頭約為210℃～280℃。

熔體計量是通過高精度的齒輪泵來實現(xiàn)的。計量泵的作用是保證向模頭提供的熔體具有足夠而穩(wěn)定的壓力，以克服熔體通過過濾器時的阻力，保持薄膜厚度的均勻性。熔體計量泵通常采用斜的二齒輪，泵的加熱溫度控制在270℃～280℃。

所述加熱熔融塑化的加熱溫度為275℃～285℃，為了去除熔體中可能存在的雜質(zhì)、凝膠粒子、魚眼等異物，常在熔體管線上計量泵的前后各安裝一個過濾器，過濾器加熱溫度控制在275℃～285℃。

熔體管的作用是將擠出機(jī)、計量泵、過濾器等與模頭連接起來，以讓熔體從中通過。熔體管內(nèi)壁要求非常光潔且無死角，熔體管串連起來的長度盡量短一些，以免熔體在其中滯流，停留時間過長而產(chǎn)生降解。

來自擠出機(jī)的熔體被擠入到熔體管后，分別流經(jīng)粗過濾器、計量泵、精過濾器后進(jìn)入模頭。如果是三層共擠生產(chǎn)線，在模頭上方還配置一個熔體分配器。過濾器、計量泵和熔體管等可以用電加熱，也可用導(dǎo)熱油夾套加熱。熔體管加熱溫度控制在275℃～285℃。

將來自鑄片機(jī)的厚片在縱向拉伸機(jī)組中加熱到高彈態(tài)下進(jìn)行一定倍數(shù)的縱向拉伸。縱向拉伸機(jī)由預(yù)熱輥、拉伸輥、冷卻輥、張力輥和橡膠壓輥、紅外加熱管、加熱機(jī)組以及驅(qū)動裝置等組成。縱向拉伸通常為單點(diǎn)拉伸，也有多點(diǎn)拉伸，如兩點(diǎn)或三點(diǎn)拉伸?？v拉比是通過慢拉輥與快拉輥之間的速度差而產(chǎn)生的，一般為3～4倍。

橫向拉伸機(jī)由烘箱、鏈夾和導(dǎo)軌、靜壓箱、鏈條張緊器、導(dǎo)軌寬度調(diào)節(jié)裝置、開閉夾器、熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及EPC等組成。其作用是將經(jīng)過縱向拉伸的薄膜在橫拉機(jī)內(nèi)分別通過預(yù)熱、拉幅、熱定型和冷卻而完成薄膜的橫向拉伸。橫拉比為3～4倍。

本案制得的絕緣薄膜本發(fā)明的絕緣薄膜在高溫蒸汽環(huán)境下收縮率小，保持了原有的形態(tài)和性能；同時在高壓蒸汽環(huán)境下的蒸汽透過率小，起到了防濕的功能，保證絕緣薄膜的絕緣性能不受影響；本發(fā)明的絕緣薄膜的制備工藝簡單可行，便于產(chǎn)業(yè)化。

以下表一所示的是不同實施例的具體原料配方：

表一

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)。