[发明专利]一种难燃聚酯薄膜及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种难燃聚酯薄膜及其生产方法。

背景技术

聚酯薄膜具有优良的综合性能，如较好的力学性能、热特性、电气绝缘性、表面特性、耐热性、气体阻隔性和耐一般化学腐蚀性，被广泛应用于包装、电子电气绝缘等。

电材用薄膜材料要求聚酯薄膜具有阻燃性。同时，近年来伴随着电脑、手机等电器用品的小型化以及高效率化，这些设备上的蓄电池的发热也越来越大，因此对用于蓄电池上标签膜的聚酯薄膜的阻燃性和耐热性的要求也越来越高。赋予聚酯薄膜阻燃性的阻燃化合物最常用的有卤素难燃剂与氧化锑组成的协调系统，虽然这种阻燃系统可以赋予聚酯薄膜很高的氧指数与UL94难燃级，能满足对火灾安全要求严格场所的使用规范，但此系统热裂及燃烧时生烟量较大，且会产生有毒和腐蚀性气体。因此，近年来非卤素阻燃剂的使用受到重视。如磷系阻燃剂，通过有机磷化合物和聚酯的共聚合得到阻燃性共聚酯，但是由于添加了一定量的共聚成分，使得聚酯薄膜的熔点下降，机械性能和耐热性能也变差。而且有些有机磷阻燃剂与酸酯共聚合在聚酯链中引入了P-O键，而P-O键的结合能比较小，因此阻燃聚酯成型、加工时主链容易被切断，造成聚酯分子量降低，成型品机械性能差的缺陷。所以，如何得到兼有阻燃性和耐热性、机械性能的聚酯薄膜成为一个难题。

发明内容

本发明提供了一种阻燃聚酯薄膜及其生产方法，通过将聚酯和阻燃剂共混使得最终的聚酯薄膜具有阻燃性能，同时共混的方法也可以很好的抑制聚酯薄膜熔点的下降，使聚酯薄膜保持良好的机械性能、耐热性和加工性。

本发明的技术解决方案是：

一种阻燃聚酯薄膜，由聚酯和有机磷阻燃剂共混后的阻燃聚酯组合物制膜得到。该聚酯薄膜中阻燃剂的含量以磷元素计占聚酯薄膜的0.4～2.0wt%，所述有机磷阻燃剂包括如下式1～式5所示化合物中的一种或几种，

     式1

       式2

    式3

        式4

        式5

式中n、m、s、u、v分别为4以上的整数，R₁、R₃、R₅、R₇、R₉分别为碳原子数0～20的亚烷基或碳原子数6～20的芳香基，R₂、R₄、R₆、R₁₀分别为氢基或碳原子数1～20的烷基，R₈为碳原子数1～20的烷基。

上述式1～式5中的n、m、s、u、v分别为4以上的整数。如果阻燃剂的聚合度很小，其与聚酯共混得到的阻燃聚酯组合物的性能与直接使用阻燃单体时相近，阻燃剂及由它得到的阻燃聚酯组合物的耐热性得不到改善；随着阻燃剂聚合度的提高，其耐热性也在不断提高，但是当聚合度过大，如达到120以上时，阻燃剂与聚酯原料的共混相容性会变差。本发明中优选阻燃剂聚合度n、m、s、u、v分别为8～50时，阻燃剂的耐热性相较通常的阻燃单体得到明显提高，且阻燃剂与聚酯的共混相容性都没有问题，能够得到阻燃性能及耐热性能均优异的阻燃聚酯组合物。

阻燃聚酯薄膜中阻燃剂的含量以磷元素计占聚酯薄膜的0.4～2.0wt%。聚酯薄膜中阻燃剂含量以磷元素计含量少于0.4wt%时，聚酯薄膜的阻燃性不好；阻燃剂含量以磷元素计含量超过2.0wt%时，过多的阻燃剂会影响阻燃剂和聚酯的相容性，从而会影响聚酯薄膜的的透明性，其中优选聚酯薄膜中阻燃剂的含量以磷元素计占聚酯薄膜的0.6～1.8wt%。

本发明的阻燃聚酯薄膜，在200℃下热处理20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20小时后，至少一个方向的断裂伸度保持率为10～100%。从以上两个性能可以看出，本发明的阻燃聚酯薄膜的耐久性好，当断裂伸度保持率为100%时，说明聚酯薄膜在上述条件处理后没有变化，耐久性最好。更好的，在上述处理后聚酯薄膜至少一个方向的断裂伸度保持率在20～100%之间。

本发明的式1～式5所述的阻燃剂，其末端羧基为20～60eq/t，热失重温度为290～350℃，因此阻燃剂具有很好的耐热性，在常规聚酯的合成温度下阻燃剂不会发生分解，阻燃剂的聚合度为4以上，优选8～50。

    上述阻燃剂的制备方法为，分别将如式6～式10所示的阻燃单体和二醇在60～220℃下进行酯化反应，然后再在120～290℃真空条件下进行聚合反应，

         式6