[发明专利]一种双向拉伸共聚酯薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种双向拉伸共聚酯薄膜及其制备方法。

背景技术

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WO83/1253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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双向拉伸共聚酯薄膜及其制备方法，该薄膜特别是适用于太阳电池。

本发明的技术解决方案是：

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2.0～50.0mol%；该薄膜的平面取向系数fn为0.120～0.280。

本发明所述共聚酯该薄膜在200℃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℃、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℃下热处理72小时后或125℃、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2.0mol%或高于50.0mol%时，所得薄膜在200℃下热处理72小时后或125℃、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%。

    本发明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：

（1）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2.0～50.0mol%；

（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60℃～90℃，纵向拉伸温度为80℃～100℃，纵向拉伸倍数为3～5倍；