Двухосно ориентированная электроизолирующая пленка
Номер патента: 16729
Опубликовано: 30.07.2012
Авторы: Мор Тило, Фибиг Йоахим, Якобс Франк, Даниэльс Иво, Буш Детлеф
Формула / Реферат
1. Двухосно ориентированная электроизолирующая пленка, содержащая смесь полипропилена P1 и отличного от него полипропилена P2, причем полипропилен P1 является линейным полипропиленом и имеет Mw/Mn>5 и мезопентаденовую изотактичность (mmmm), измеренную посредством 13C-ЯМР спектроскопии, по меньшей мере 95% и полипропилен P2 имеет длинноцепочечную разветвленность, при этом индекс разветвленности g' полипропилена P2 находится в интервале от 0,6 до 0,9, причем смесь P1 и P2 имеет содержание золы менее 50 ч./млн и содержание хлора не более 10 ч./млн.
2. Электроизолирующая пленка согласно п.1, отличающаяся тем, что пленка содержит 95-100 мас.% смеси.
3. Электроизолирующая пленка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что смесь содержит более 50 мас.%, но менее 100 мас.% P1 и менее 50 мас.% Р2.
4. Электроизолирующая пленка по п.3, отличающаяся тем, что смесь содержит от 70 до 99 мас.% P1 и от 1 до 30 мас.% Р2.
5. Электроизолирующая пленка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что полипропилен P1 имеет индекс изотактичности цепи триады, измеренный посредством 13C-ЯМР спектроскопии, более 95%.
6. Электроизолирующая пленка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что полипропилен P1 имеет индекс изотактичности цепи триады, измеренный посредством 13C-ЯМР спектроскопии, более 95-99,9 %.
7. Электроизолирующая пленка по пп.1-6, отличающаяся тем, что смесь P1 и P2 имеет содержание золы от 10 до 40 ч./млн и содержание хлора до 5 ч./млн.
8. Электроизолирующая пленка по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что поверхность пленки металлизирована с одной или с обеих сторон.
9. Электроизолирующая пленка по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что она имеет толщину не более 20 мкм.
10. Применение электроизолирующей пленки по любому из пп.1-9 в качестве диэлектрической пленки в конденсаторах.
11. Конденсатор, содержащий электроизолирующую пленку по любому из пп.1-9.
Текст
ДВУХОСНО ОРИЕНТИРОВАННАЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ПЛЕНКА Изобретение относится к двухосно ориентированной электроизолирующей пленке, которая содержит смесь полипропилена P1 и отличного от него полипропилена P2, причем полипропиленP1 является линейным полипропиленом и имеет Mw/Mn5 и мезопентаденовую изотактичность(mmmm), измеренную посредством 13C-ЯМР спектроскопии по меньшей мере 95%, и полипропилен P2 имеет длинноцепочечную разветвленность, при этом индекс разветвленности g' полипропилена P2 находится в интервале от 0,6 до 0,9, причем смесь P1 и P2 имеет содержание золы менее 50 ч./млн и содержание хлора не более 10 ч./млн.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ТРЕОФАН ДЖЕРМАНИ ГМБХ УНД КО. КГ (DE); БОРЕАЛИС ТЕКНОЛОДЖИ ОЙ (FI) 016729 Изобретение относится к полипропиленовой пленке с улучшенными свойствами для использования в качестве электроизолирующей пленки в конденсаторах.EP-A-0776926 описывает двухосно ориентированную пленку для использования в конденсаторах,которая имеет общую усадку 1-4% при 120C в продольном и поперечном направлениях. Пленка состоит из высокоизотактического полипропилена и имеет изотактичность 98-99,5% и долю изотактической пентады 99%. В WO 97/05634 описан конденсатор, который имеет диэлектрик, состоящий из полипропиленовой пленки с модулем эластичности более 1500 мПа, температурой текучести выше 110C и температурой размягчения по Вика больше 150C. Пленка имеет среди прочего улучшенную характеристику усадки в продольном направлении между 100 и 150C. Характеристика усадки в поперечном направлении не описана.EP 1398344 A1 описывает способ получения двухосно ориентированной полипропиленовой пленки. Полипропилен обладает особой прочностью расплава в комбинации с выбранным MFI. Описана вставка пленок в область набивки. Другие применения не упоминались.JP 2006-63186 описывает пленки, изготовленные из полипропиленов с узким распределением молекулярного веса и высокой изотактичностью. Согласно этой идее высокоизотактичные полипропилены сMw/Mn 5 являются благоприятными относительно температурной стабильности полученных из них пленок, но их растяжимость затруднена из-за повышенной кристалличности. Для того чтобы решить эту проблему, исходный высокоизотактический полипропиленовый материал смешивали с HMS полипропиленом. Достоинства высокоизотактического полипропилена с узким распределением молекулярного веса сохраняются, растяжимость смеси существенно улучшается и пленка имеет более хорошую консистентность по толщине. Напряжение электрического пробоя является важным критерием качества для электроизолирующей пленки. Напряжение пробоя является максимальным напряжением, до которого может быть нагружен конденсатор. Если напряжение пробоя будет достигнуто, появляются пробои пленки, которые вредно влияют на емкость и могут привести к полному разрушению конденсатора. Максимальное напряжение электрического пробоя при заданной температуре зависит и от толщины пленки, и от температурной стабильности. Достижимое напряжение пробоя снижается с повышением температуры. По этой причине конденсаторы рассчитываются на определенную температуру использования, которая не должна превышаться. Согласно предшествующей практике эти недостатки могли только компенсироваться увеличением толщины пленки, границы которого определялись уменьшением размеров компонента. Задача настоящего изобретения состоит в получении двухосно ориентированной полипропиленовой пленки, которая способствует улучшенным эксплуатационным свойствам изготовленных из нее конденсаторов. В частности, улучшение (повышение) напряжения электрического пробоя, сопровождаемое лучшей стабильностью конденсаторов, является постоянным требованием в профессиональных кругах. Для того чтобы изготавливать пленочные конденсаторы, пленки, как правило, первоначально металлизируют и после этого сматывают. Сама металлизация пленки уже включает температурную нагрузку, которую пленка должна выдерживать, т.е. при металлизации не должно иметь место изменение размеров пленки. Было найдено, что в особенности для так называемых высокоэффективных конденсаторов для использования при высоких напряжениях, экстремальные температуры, так называемые температуры горячих пятен, могут возникнуть в локальных областях, локально во внутренности конденсатора при процессах протекания тока или зарядки. Эта задача, сформулированная выше, достигается согласно изобретению двухосно ориентированной электроизолирующей пленкой, которая содержит смесь полипропилена P1 и другого полипропиленаP2, в которой полипропилен P1 является линейным полипропиленом и имеет Mw/Mn 5 и мезопентаденовую долю по меньшей мере 95%, и полипропилен P2 имеет длинноцепочечную разветвленность. Согласно изобретению пленка содержит, по меньшей мере, смесь двух разных полимеров P1 и P2 и,если требуется, обычных добавок в малых количествах, например стабилизаторов и нейтрализующих агентов. Первым компонентом P1 является полипропилен, который за счет своей особой чистоты (низкое содержание золы и содержание хлора) подходит для изготовления электроизолирующих пленок. Этот полипропилен отличается широким распределением молекулярного веса в сочетании с высокой изотактичностью. Структурно этот материал имеет линейную цепную структуру, как это обычно бывает для полипропиленов. Вторым компонентом является пропиленовый полимер P2, который структурно отличается от P1 и имеет длинноцепочечную разветвленность. Пленка обычно содержит по меньшей мере 95-100 мас.%, предпочтительно от 98 до 100 мас.% полимерной смеси, в каждом случае относительно пленки или, вернее, слоя. Состав смеси может в своей основе варьироваться в широком интервале. Как правило, предпочтительно, чтобы полимер P1 являлся главным компонентом смеси, т.е. доля P1 должна быть от 50 до 100 мас.%, доля P2 соответственно от 50 до 0 мас.%, в каждом случае относительно массы смеси. Смеси, состоящие из 70-99 мас.% P1 и 1-30 мас.% P2, предпочтительно из 80-98 мас.% P1 и 2-20 мас.% Р 2, являются предпочтительными. Смеси с-1 016729 90-97% P1 и с 3-10 мас.% P2 являются особо предпочтительными. Все обычные сырые полипропиленовые материалы, обычно используемые для получения электроизолирующих пленок, могут быть введены в качестве сырых пропиленовых полимерных материалов P1 смеси, если только они имеют распределение молекулярного веса Mw/Mn 5 и мезопентаденовую изотактичность по меньшей мере 95%. Полимер пропилена P1 содержит по меньшей мере от 98 до 100 мас.%,предпочтительно от 99 до 100 мас.% пропилена. Соответствующий сомономер с содержанием от 0 до 2 мас.% или скорее предпочтительно от 0 до 1 мас.%, если имеется, состоит главным образом из этилена. Числа в мас.%, каждое, относятся к полимеру пропилена, гомополимеры пропилена являются предпочтительными. Гомополимер пропилена P1 имеет согласно изобретению Mw/Mn 5, предпочтительно от 5 до 12, в частности от 5,5 до 10. Величина Mw/Mn является распределением молекулярного веса (определенного посредством GPC), выраженным как отношение массового среднего молекулярного веса Mw к численному среднему молекулярному весу Mn. Мезопентаденовая изотактичность предпочтительно составляет 9599,8%, в частности от 96,5 до 99,5%. Неожиданно, температурная стабильность напряжения пробоя пленок улучшается при подмешивании длинноцепочечных разветвленных полимеров P2 к полимеру с широким распределением, если мезопентаденовая изотактичность полимеров с широким распределением P1 имеет максимальное значение по меньшей мере 95%. Первоначально ожидалось, что широкое распределение полимера P1 должно было бы вредно влиять на эту температурную стабильность до такой степени,что добавление длинноцепочечных разветвленных полимеров P2 больше не сможет компенсировать этот вредный эффект. Неожиданно указанное добавление еще приносит желаемое улучшение при смешении с полипропиленом с широким распределением, если в то же время ему придана высокая изотактичность. Если мезопентаденовая изотактичность полимера с широким распределением лежит ниже 95%, то улучшение напряжения пробоя не обеспечивается добавлением длинноцепочечного разветвленного полимераP2. Полипропилен Р 1, как правило, имеет температуру плавления от 155 до 170C, предпочтительно от 160 до 167C, и индекс текучести расплава (измеренный по ISO 1133 при нагрузке 2,16 кг и 230C) от 0,7 до 15 г/10 мин, предпочтительно от 1,0 до 8,0 г/10 мин. Растворимая в н-гептане часть полимера Р 1, как правило, составляет от 0,2 до 4,0 мас.%, предпочтительно от 1 до 2 мас.% относительно выходящего полимера, соответствуя изотактической части (там, где эту нерастворимую в н-гептане часть принимают за изотактическую часть) от 96 до 99,8 мас.%, предпочтительно от 98 до 99%. Средний молекулярный весMw (средний массовый) полимера Р 1, определенный посредством GPC, лежит в интервале от 200000 до 800000, предпочтительно от 400000 до 650000. Индекс изотактичности цепи, определенный посредством 13C ЯМР спектроскопии (триадный метод,называемый впоследствии "триадным числом") гомополимеров пропилена P1 доходит до 95%, предпочтительно от 95 до 99,9%, предпочтительно от 97 до 99,5%. Полимер P1 структурно отличается от полимера P2, имеет линейную структуру в отличие от структуры полимера P2 с разветвлением цепи. Поэтому индекс разветвления P1 g'=1. В отношении намеченной цели использования пленки согласно изобретению в качестве конденсаторной пленки гомополимер пропилена P1 должен иметь содержание золы 50 ч./млн, предпочтительно между 10 и 40 ч./млн, и содержание хлора до 10 ч./млн, предпочтительно от 0 до 5 ч./млн. Полимеры пропилена P2 смеси отличаются особой длинноцепочечной разветвленной структурой. Полимер пропилена P2 содержит по меньшей мере от 98 до 100 мас.%, в частности от 99 до 100 мас.%,пропиленовых звеньев, соответственно содержит, если содержит, до 2 мас.%, или скорее предпочтительно от 0 до 1 мас.% сомономера, как правило, этиленовых звеньев. Числа в мас.%, каждое, относятся к полимерам пропилена, гомополимеры пропилена являются предпочтительными. Полимер пропилена P2, как правило, имеет температуру плавления от 155 до 170C, предпочтительно от 160 до 167C, и индекс текучести расплава (измеренный по ISO 1133 при нагрузке 2,16 кг и 230C) от 0,7 до 20 г/10 мин, предпочтительно от 1,5 до 15,0 г/10 мин. Растворимая в н-гептане часть полимера P2, как правило, составляет от 1 до 3 мас.%, предпочтительно от 1 до 2 мас.%, относительно выходящего полимера, соответствуя изотактической части от 97 до 99 мас.%, предпочтительно от 98 до 99 мас.%. Средний молекулярный вес Mw (средний массовый) полимера P2, определенный посредствомGPC, лежит в интервале от 200000 до 800000, предпочтительно от 400000 до 650000. Распределение молекулярного веса (определенное посредством GPC) полимеров пропилена P2, выраженное отношением массового среднего молекулярного веса Mw к численному среднему молекулярному весу Mn, лежит между 2 и 11, предпочтительно между 5 и 10. Индекс изотактичности цепи, определенный посредством 13C ЯМР спектроскопии (триадный метод,называемый впоследствии "триадным числом") гомополимеров пропилена P2 составляет по меньшей мере от 92 до 99%, предпочтительно от 95 до 98%. Так что для целей изобретения могут быть введены и высокоизотактичный полимер пропилена P2 с триадным числом 95-99% и полимеры пропилена с более низкими величинами изотактичности, в которых триадное число лежит в интервале 92-95%. В отношении намеченной цели использования пленки согласно изобретению в качестве конденса-2 016729 торной пленки, полимер пропилена P2 также должен иметь содержание золы 50 ч./млн, предпочтительно между 10 и 40 ч./млн, и содержание хлора до 10 ч./млн, предпочтительно от 0 до 5 ч./млн, где, если необходимо, могут быть также приемлемы более высокие содержания других загрязнений, если P2 добавляют в относительно малых количествах. По существу, загрязнения индивидуальными компонентами должны быть такими, чтобы смесь P1 и P2 не превышала указанные верхние пределы содержания золы 50 ч./млн и содержания хлора не более 10 ч./млн. Согласно изобретению полимер P2 с длинной цепью отличается особой структурой, т.е. имеет длинноцепочечные разветвления. Степень разветвления определена с использованием среднемассового индекса разветвления g' разветвленного полимера. Среднемассовый индекс разветвления g' определен как g'=[IV]br[IV]lin/Mw, где g' обозначает среднемассовый индекс разветвления, [IV]br обозначает граничную вязкость разветвленного полипропилена и [IV]lin - граничную вязкость линейного полипропилена с таким же массовым средним молекулярным весом, как у разветвленного полипропилена. В науке хорошо известно, что при уменьшении величины g' разветвление увеличивается (см. B.H. Zimm and W.H. Stockmayer, J. Chem. Phys. 17, 1301 (1949. Как правило, индекс разветвления g' полимера пропилена P2, используемого для настоящего изобретения, лежит в интервале от 0,6 до 0,9. Индекс разветвления g' полимера пропилена P2, используемого для пленки согласно настоящему изобретению, предпочтительно составляет менее чем 0,88, более предпочтительно менее чем 0,85 и особо предпочтительно менее чем 0,80. Получение полимеров пропилена P2 с g' 0,90. Полимеры пропилена P2 могут быть получены согласно ряду способов, например обработкой линейного полимера пропилена термически разлагаемыми инициаторами образования радикалов и/или обработкой ионизирующим излучением, где оба способа могут сопровождаться или дополняться обработкой би- или полифункциональными этиленово ненасыщенными мономерами, например бутадиеном,изопреном, диметилбутадиеном, дивинилбензолом или тривинилбензолом. Добавочные способы могут быть подходящими для получения полимера пропилена P2 при условии, что полимер пропилена P2 обладает требуемыми относительно g' свойствами. Длинноцепочечный разветвленный полипропилен может быть получен также полимеризацией с использованием металлоценового катализатора. В области настоящего изобретения "бифункциональные этиленово ненасыщенные" или "бифункциональные" следует понимать как присутствие двух неароматических двойных связей, подобных, например, связям в дивинилбензоле или циклопентадиене. Используются только такие бифункциональные этиленово ненасыщенные соединения, так как они могут быть полимеризованы с помощью свободных радикалов. Бифункциональный ненасыщенный мономер не является реально "ненасыщенным" в его химически связанном состоянии, поскольку обе двойные связи использованы для ковалентной связи с полимерными цепями линейного полипропилена. Конкретными примерами способов, которыми могут быть получены полимеры пропилена с g'0,9,являются конверсия с полипропиленами, модифицированными бис-малеиноимидо соединениями (EP 0574801 и EP 0574801); конверсия с полипропиленами, модифицированными ионизирующей радиацией (EP 0190889 A2); обработка пероксидами в твердой фазе (EP 0384431 A2) или, скорее, полипропиленами, модифицированными в расплаве; обработка бифункциональными этиленовоненасыщенными мономерами под воздействием полипропиленов, модифицированных ионизирующей радиации (EP 0678527); обработка бифункциональными этиленовоненасыщенными мономерами в присутствии полипропиленов, модифицированных пероксидами в расплавах (EP 0450342). Как правило, полимеры пропилена P2 с длинноцепочечными разветвлениями получают на основе линейных полимеров пропилена. Согласно предпочтительному осуществлению изобретения получение полимера пропилена с длинноцепочечными разветвлениями предпочтительно проводят путем смешения линейного полимера пропилена в виде частиц с эффективным количеством органического пероксида при температуре 30-100C. Пероксид должен быть разлагаемым при высокой температуре и служить инициатором образования радикалов. Предпочтительными пероксидами являются акрилпероксиды, алкилпероксиды, гидропероксиды, перэфиры и/или пероксикарбонаты. Пероксиды могут быть добавлены в чистом виде, в виде раствора в органическом растворителе или в виде маточной смеси. Количество пероксида предпочтительно составляет от 0,05 до 3 мас.%, относительно массы полимера. Летучие бифункциональные этиленовоненасыщенные мономеры абсорбируются имеющим форму частиц полимером из газовой фазы при температурах 20-120C и предпочтительно 70-90C. Количество бифункциональных этиленовоненасыщенных мономеров предпочтительно составляет от 0,01 до 10 мас.% и особо предпочтительно от 0,05 до 2 мас.% относительно массы полимера. Смесь, содержащую пероксиды и бифункциональные мономеры, нагревают до температуры, достигающей 210C, и плавят предпочтительно в атмосфере, содержащей инертный газ и/или летучий би-3 016729 функциональный мономер. Пероксид разлагается, и происходит реакция между возникающими радикалами, полимерными цепями и бифункциональными мономерами. Наконец, расплавы нагревают до 220-250C для удаления непрореагировавших мономеров и продуктов разложения. Стадии нагрева и плавления предпочтительно проводят в непрерывно работающих пластикаторах или экструдерах, предпочтительно в двухшнековых экструдерах. Расплавленный полимер пропилена с длинноцепочечными разветвлениями затем охлаждают и гранулируют. Среднее время сорбции бифункциональных мономеров на имеющем форму частиц полимере преимущественно составляет от 10 до 1000 с, предпочтительно от 20 до 800 с и особо предпочтительно от 60 до 600 с. Примерами подходящих органических пероксидов являются акрилпероксиды, подобные перекиси бензола, перекиси 4-хлорбензола, перекиси 3 метоксибензоила и/или перекиси метилбензоила; алкилпероксиды, подобные перекиси аллил-трет-бутила, 2,2-бис-(трет-бутилпероксибутану), 1,1 бис-(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексану,н-бутил-4,4-бис-(трет-бутилперокси)валерату,перекиси диизопропиламинометил-трет-амила, перекиси диметиламинометил-трет-амила, перекиси диэтиламинометил-трет-бутила, перекиси диметиламинометил-трет-бутила, 1,1-ди(трет-амилперокси)циклогексану, перекиси трет-амила, перекиси трет-бутилкумила, перекиси трет-бутила и/или перекиси 1-гидроксибутил-н-бутила; перэфиры и пероксикарбонаты, подобные бутилперацетату, кумилперацетату, кумилперпропионату, циклогексилперацетату, ди-трет-бутилперадипинату, ди-трет-бутилперсебацинату, 4-нитрокумилперпропионату,1-фенилэтилпербензоату,фенилэтилнитропербензоату,трет-бутилбицикло(2,2,1)гептанперкарбоксилату, трет-бутил-4-карбометоксипербутирату, трет-бутил-циклобутанперкарбоксилату, трет-бутилциклогексилпероксикарбоксилату, трет-бутилциклопентилперкарбоксилату, третбутилциклопропанперкарбоксилату,трет-бутилдиметилперциннамату,трет-бутил-2-(2,2-дифенилвинил)пербензоату, трет-бутил-4-метоксипербензоату, трет-бутилпербензоату, трет-бутилкарбоксициклогексану, трет-бутилпернафтоату, трет-бутилпероксиизопропилкарбонату, трет-бутилпертолуилату,трет-бутил-1-фенилциклопропилперкарбоксилату, трет-бутил-1,2-пропилперпентен-2-оату, трет-бутил-1 метилциклопропилперкарбоксилату,трет-бутил-4-нитрофенилперацетату,трет-бутилнитрофенилпероксикарбамату,трет-бутил-N-сукцинимидо-перкарбоксилату,трет-бутилпероктаноату,третбутилпероксиизопропилкарбонату, трет-бутил-перизобутирату, трет-бутилперакрилату и/или трет-бутилперпропионату; и смеси этих пероксидов. Летучими бифункциональными мономерами, которые предпочтительно используются для получения полимера пропилена с длинноцепочечными разветвлениями, являются среди прочих дивинильные соединения, подобные дивиниланилину, м-дивинилбензолу, п-дивинилбензолу, дивинилпентану и/или дивинилпропану; аллильные соединения, подобные аллилакрилату, аллилметакрилату аллилметилмалеату, и/или аллилвиниловому эфиру; диены,подобные бутадиену,хлоропрену,циклогексадиену,циклопентадиену,2,3 диметилбутадиену, гептадиену, гексадиену, изопрену и/или 1,4-пентадиену; и смеси этих мономеров. Особо предпочтительными являются бутадиен, изопрен, диметилбутадиен и дивинилбензол. В сфере настоящего изобретения было найдено, что подмешивание полимера P2 к полимеру P1 неожиданно вносит вклад в улучшение напряжения электрического пробоя электроизолирующей пленки,хотя полимер P1 имеет сравнительно широкое распределение молекулярного веса. Пленки, изготовленные из смеси полимеров согласно изобретению, превосходно подходят для использования в качестве конденсаторных пленок. В сравнении с известными конденсаторными пленками, изготовленными из обычного полипропилена, пленки согласно изобретению, изготовленные из описанной выше смеси, показывают более высокое напряжение электрического пробоя, которое также остается очень стабильным при повышенных температурах и явно более высоким, чем у конденсаторных пленок согласно предшествующему уровню техники. Пленка обычно содержит 95-100 мас.%, описанной выше смеси, в частности 98-100 мас.%, в каждом случае относительно массы пленки, а также, если необходимо, обычные добавки, каждую в эффективном количестве, например нейтрализующие агенты и стабилизаторы. Добавки, которые являются обычными в области упаковочной пленки, подобные препятствующим слипанию агентам, ингибиторам статического заряда, лубрикантам и пигментам обычно не добавляют в связи с их использованием в качестве конденсаторных пленок. В качестве соединений со стабилизирующим эффектом могут быть использованы стабилизаторы для полимеров этилена, пропилена и других -олефинов. Их дополнительное количество лежит между 0,05 и 2 мас.%. Особо подходящими являются фенольные стабилизаторы, щелочные/щелочно-земельные-4 016729 стеараты и/или щелочные/щелочно-земельные карбонаты. Фенольные стабилизаторы являются предпочтительными в количестве от 0,05 до 0,6 мас.%, в частности от 0,1 до 0,5 мас.%, и с молекулярной массой более 500 г/моль. Пентаэритритетракис-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат (Irganox 1010) или 1,3,5-триметил-2,4,6-трис-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензил)бензол (Irganox 1330) или 3,5-дитрет-бутил-4-гидрокситолуол (BHT) являются особо благоприятными. Нейтрализующим агентом предпочтительно является стеарат кальция, причем, если требуется, могут быть введены также другие обычные нейтрализующие агенты, которые не оказывают вредного влияния на диэлектрические свойства пленки. Нейтрализующие агенты обычно добавляют в количестве от 0,001 до 0,5 мас.%, предпочтительно между 0,005 и 0,1 мас.%. Каждая из величин в мас.% относится к массе базового слоя. Общая толщина полипропиленовой пленки согласно изобретению может варьироваться в широких пределах и зависит от намеченного применения. Предпочтительно она составляет от 1 до 20 мкм, предпочтительно от 2,5 до 15 мкм. Было найдено, что самыми тонкими пленками, которые могут быть получены из смесей по изобретению, были пленки с толщиной 5 мкм, предпочтительно 3 мкм. Улучшенное напряжение пробоя делает возможным дальнейшее уменьшение толщины пленки при постоянной электрической емкости. При этом минимизация компонентов конденсаторов дополнительно стимулируется. При использовании с обычными толщинами повышенное напряжение пробоя также предлагает важные преимущества. Изобретение далее относится к способу получения полипропиленовых пленок согласно изобретению известными самими по себе методами экструзии. В рамках этого способа процедура является таковой, что расплав (расплавы), соответствующие пленке, коэкструдируют через плоский мундштук экструдера, полученную таким путем пленку отбирают для отверждения на один или несколько валков, после чего пленку двухосно растягивают (ориентируют),двухосно ориентированную пленку подвергают термической подвулканизации и, если требуется, обрабатывают коронным разрядом или пламенем поверхностный слой (поверхностные слои), предназначенные для металлизации. Двухосное растяжение (ориентацию) обычно проводят последовательно, где предпочтительным является последовательное двухосное растяжение, при котором растяжение проводят сперва продольно (в машинном направлении), а затем поперечно (перпендикулярно машинному направлению). Одновременное растяжение в продольном и поперечном направлении, в сущности, также возможно. Вначале, как обычно при методах экструзии, полимер, или, вернее, полимерную смесь прессуют и ожижают в экструдере, где добавки, добавленные, если необходимо, могут уже содержаться в полимере или в полимерной смеси. Затем расплавы продавливают через плоский мундштук (головку листовой экструзии) и выдавленную пленку выводят на один или несколько валов, где она охлаждается и затвердевает. Полученную таким образом пленку затем растягивают продольно и поперечно направлению экструзии, что приводит к ориентации молекулярных цепей. Продольное растяжение должно проводиться преимущественно с помощью двух валков, вращающихся с различными скоростями соответственно желаемой степени растяжения, а поперечное растяжение - с помощью рамы с зажимами. Степени продольного растяжения лежат в интервале от 3,0 до 8,0, предпочтительно от 4,0 до 6,5. Степени поперечного растяжения лежат в интервале от 6,0 до 10,0, предпочтительно между 7,0 и 9,5. За двухосным растяжением следует термическая подвулканизация (термическая обработка), при которой пленку выдерживают в течение примерно от 0,1 до 10 с при температуре от 100 до 160C. После этого пленку сматывают обычным образом намоточным устройством. Было доказано, что особенно полезно, чтобы разгрузочный валок или разгрузочные валки, через которые пленка вытягивается, охлаждаются и отверждаются, поддерживались при температуре от 30 до 120C, предпочтительно между 60 и 100C, посредством контура нагрева и охлаждения. Повышенные температуры выгрузочных валков способствуют образованию -сферулитов в предпленке. Эти сферулиты порождают желаемую шероховатость поверхности конденсаторной пленки, требуемую для способа, который описан в EP-A-0497160. Прежде чем охлажденную предпленку вводят в устройство для продольного растяжения, ее обычно предварительно нагревают до температуры 110-160C, предпочтительно 120-150C. Этот предварительный нагрев может быть проведен посредством нагревательных валков, однако, в сущности также другими общепринятыми способами, подобными, например, ИК-излучателям. Температуры, при которых проводят продольное и поперечное растяжение, зависят от желаемых свойств, в частности от шероховатости поверхности создаваемой пленки. Как правило, продольное растяжение проводят при температуре от 120 до 160C, предпочтительно при 130-160C, а поперечное растяжение - при 140-180C, предпочтительно при 150-170C. Предпочтительно после двухосного растяжения одну или обе поверхности пленки обрабатывают коронным разрядом, плазмой или пламенем согласно одному из известных методов. Интенсивность обработки обычно лежит в интервале от 34 до 50 мН/м, предпочтительно от 36 до 45 мН/м.-5 016729 При обработке коронным разрядом предпочтительной методикой является та, при которой пленку подают между двумя проводящими элементами, действующими как электроды, где напряжение, главным образом знакопеременное напряжение (приблизительно между 5 и 20 кВ и между 5 и 30 кГц) наложено между электродами, которое настолько достаточно высоко, что происходит кистевой или коронный разряд. В результате кистевого или коронного разряда воздух выше поверхности пленки ионизируется и реагирует с молекулами поверхности пленки так, что полярные конфекции возникают в практически неполярной полимерной матрице. Для пламенной обработки поляризованным пламенем (см. US-A-4622237) прямое напряжение прилагают между горелкой (отрицательный полюс) и охлаждающим валком. Уровень приложенного напряжения составляет величину между 400 и 3000 В, предпочтительно он лежит в интервале от 500 до 2000 В. Ионизированные атомы приобретают повышенное ускорение благодаря приложенному напряжению и соударяются с поверхностью полимера с большей кинетической энергией. Химические связи внутри молекулы полимера разрываются легче, и образование радикалов происходит быстрее. Тепловая нагрузка полимера благодаря этому намного меньше, чем при обычной пламенной обработке без наложения напряжения, которая также пригодна для предварительной обработки поверхности. Следующие методы измерений были использованы для характеристики исходных материалов и пленки. Индекс текучести расплава. Индекс текучести расплава измеряли согласно ISO 1133 при нагрузке 2,16 кг и 230C. Температура плавления. Измерение с помощью ДСК, максимум кривой плавления, скорость нагрева 10 К/мин. Усадка. Величины продольной и поперечной усадок относятся к определенной протяженности пленки (продольное L0 и поперечное Q0) перед процессом усадки. Продольным направлением является направление машины, поперечное направление соответственно определяется как направление, перпендикулярное машинному направлению. Испытуемый материал 1010 см 2 подвергали усадке в сушильном шкафу с циркуляцией воздуха при заданной температуре (от 100 до 140C) в течение периода в 15 мин. Потом еще раз определяли остаточную протяженность испытуемого материала продольно и поперечно (L1 и Q1). Усадку в % затем получали как отношение разности протяженностей к первоначальным длинам L0 и Q0,умноженное на 100: продольная усадка Ls [%]=(L0-L1)/L0100,поперечная усадка Qs [%]=(Q0-Q1)/Q0100. Этот метод определения продольной и поперечной усадок соответствует DIN 40634. Фактор диэлектрических потерь. Определение фактора диэлектрических потерь (tg ) проводили согласно VDE 0303, часть 4. Перед измерением испытуемые пленки металлизировали с обеих сторон алюминием в вакуумном приборе для металлизации. Размер замеряемой поверхности F (металлизированная поверхность) зависит от толщины пленки d: для пленки толщиной d 10 мкм поверхность в 1 см 2; для пленки толщиной d 10 мкм поверхность в 5 см 2; Для каждого из испытуемых примеров проводили двойное определение и рассчитывали среднюю величину. Испытуемые образцы помещали в сушильный шкаф. Нижняя электродная пластина состоит из латуни. Верхний электрод является цилиндрическим и подобным образом состоит из латуни. Напряжение опыта составляет 1 В. Измерения проводили при трех частотах: 0,1, 1 и 10 кГц. Остаточное содержание золы. Для измерения остаточного содержания золы количественно определяли долю негорючих наполнителей. Остаточное содержание золы (потери при прокаливании) рассчитывали из выходной массы образца и остатка при прокаливании. Результат измерений приводили в ч./млн. Представительный контрольный образец в приблизительно 1 кг отбирали от испытуемого материала (гранулят, регенерат и т.д.). Материал должен быть чистым и совершенно сухим; возможно требовалась предварительная сушка при 80C в сушильном шкафу с циркуляцией воздуха. Три пустых фарфоровых тигля нагревали в течение по меньшей мере 1 ч при температуре 650C в муфельной печи и после охлаждения в эксикаторе до комнатной температуры взвешивали с точностью до 1 мг. Нагревание повторяли до достижения постоянного веса между двумя последовательными взвешиваниями. После этого в каждый тигель отвешивают 50 г(0,1 г) вещества и затем помещают их в муфельную печь при 650C. Температуру печи теперь поднимают до 1000C и нагревание проводят при этой температуре в течение по меньшей мере 1 ч. После того как тигель охлажден в эксикаторе, его взвешивают с точностью до 0,1 мг. Содержание золы получают в единицах измерения ч./млн=мг/м 3. Все три тигля оценивают по следующей формуле и два ближайших значения объединяют в среднюю величину: ч./млн=конечный вес (г)/начальный вес (г)1000000.-6 016729 Содержание хлора. Содержание хлора в полиолефинах определяли количественно посредством радиографическифлюоресцентного анализа (RFA) согласно DIN 51 001, part 1. Таблетку, прессованную из гранулята/порошка, проверяют по калибровочной кривой RFA. Калибровочную кривую устанавливают с помощью 10 калибровочных образцов, содержание хлора в которых определено согласно независимому методу (мокрый метод). (Значения для содержания хлора 5 ч./млн не определяются численно по причинам точности метода, значение 5 ч./млн.) Граничная вязкость. Определение граничной вязкости проводили согласно ISO 1628-3 в декалине при 135C. Определение молекулярного веса. Среднюю мольную массу и дисперсность средней мольной массы определяли, основываясь на DIN 55.672, часть 1, посредством гель-проницаемой хроматографии (GPC). Вместо тетрагидрофурана в качестве элюирующего агента использовали о-дихлорбензол. Поскольку испытуемые гомополимеры были нерастворимы при комнатной температуре, все измерение проводили при повышенной температуре (при 135C). Изотактическая доля. Изотактическая доля гомополимера может быть приблизительно охарактеризована долей исходного материала, нерастворимой в н-гептане. Обычно проводят экстракцию в аппарате Сокслета кипящим нгептаном, при которой предпочтительно наполнят аппарат спрессованным веществом вместо гранулята. Толщина прессовки при этом не должна превышать 500 мкм. Это представляет решающую важность для количественного определения нерастворимой в н-гептане части гомополимера, чтобы гарантировать достаточное время экстракции от 8 до 24 ч. Оперативное определение изотактической части PPiso в процентах дается отношением массы высушенной нерастворимой в н-гептане фракции к начальной массе образцаPPiso=100(нерастворимая в н-гептане фракция/начальная масса). Анализ высушенного н-гептанового экстракта показывает, что он, как правило, не содержит чисто атактические гомополимеры пропилена. При экстракции определяются также алифатические и олефиновые олигомеры, в частности изотактические олигомеры, а также возможные добавки, такие как, например, гидратированные углеводородные смолы и воски. Определение относящегося к триадам индекса изотактичности цепи II (триады). Приготовление образцов и измерения. От 60 до 100 мг полипропилена взвешивали в 10 мм пробирки для ЯМР. После добавления смеси растворителей, приготовленной из гексахлорбутадиена (C4Cl6) и дейтерированного тетрахлорбутана(C2D2Cl4) суспензию выдерживали при приблизительно 140C столько времени, сколько требуется для образования гомогенного раствора. Способ растворения ускоряется при перемешивании стеклянной палочкой. Снятие 13C ЯМР спектра проводили при повышенной температуре (как правило, 373 К) при стандартных условиях анализа (полуколичественного). Оценка 13C ЯМР-спектра. Для описания конфигурационных статистик (clock time) полипропилена три мономерных звена объединяют в триады. В триаде конфигурацию соседних метильных групп наблюдают от средней группы наружу. Если все три метильные группы имеют одну и ту же конфигурацию, то это mm-триада. Если конфигурация предыдущей и последующей метильных групп одна и та же, но отличается от средней CH3 группы, то это rrr-триада. Возможны две дополнительные конфигурации mr и rm. Однако они не могут различаться, так как оба направления вдоль полимерной цепи имеют одинаковую величину. Они объединены как mr-триады. Разнообразные триады могут различаться по их разным химическим сдвигам в 13C ЯМР-спектре. Интервал mm-триад: 20,8 - 22,2 ч./млн. Интервал mr-триад: 20,0 - 20,8 ч./млн. Интервал rr-триад:19,2 - 20,0 ч./млн. Интенсивности сигналов триад сравнивали для расчета так называемого связанного с триадами индекса изотактичности цепи IIII (триады)=(I mm+0,5 I mr)/(I mm+I mr+I rr)100,где I mm, I mr и I rr являются интегралами групп локализованных сигналов. Литература.NMR-spectroscopy and polymer microstructure by Alan E. Tonelli, 1989, VCH. Определение мезопентаденовой изотактичности (называемой также долей мезопентадена (mmmm. Определение мезопентаденовой изотактичности проводили как в следующих публикациях: T. Havashi, Y. Inoue, R. Chujo and Т. Asakura, Polymer 29 138-43 (1988), а также R. Chujo et al., Polymer 35, 339(1994). Спектры 13C ЯМР измеряли на спектрофотометре Bruker 400 mHz при 130C. Образцы растворяли в 1,2,4-трихлорбензоле/бензоле-D6 (90/10 по массе). Изобретение теперь описано на основе следующих примеров осуществлений изобретения.-7 016729 Пример 1. Прозрачную однослойную пленку с общей толщиной 7,0 мкм получали экструзией и последующей поэтапной ориентацией в продольном и поперечном направлениях. Слой имел следующий состав: приблизительно 95 мас.% высокоизотактического полипропилена P1 от компании Borealis (название Borcelant HB 300Bf); приблизительно 5 мас.% P2 (HMS); 0,45 мас.% фенольного стабилизатора Irganox 1010; 0,0075 мас.% нейтрализующего агента стеарата Ca. Высокоизотактический полипропилен P1 имел мезопентаденовую изотактичность (mmmm), измеренную посредством 13C-ЯМР спектроскопии, 97,4, содержание хлора 5 ч./млн и содержание золы 20 ч./млн. Н-гептановая нерастворимая часть полипропилена составляла 1,7% (изотактическая часть PP изо 98,3%). Средний молекулярный вес Mn составлял 64600 г/моль и Mw составлял 392150 (измерен посредством GPC), соответствуя распределению молекулярного веса Mw/Mn 6,07. Индекс текучести расплаваMFI (230C и 2,161 кПа) составлял 1,45 г/10 мин и температура плавления 165C. Получение полимера пропилена P2 с индексом разветвленности 0,9. На первой стадии получают линейный полимер пропилена одноступенчатой полимеризацией пропилена в барботажной колонне петлевого типа. Используют катализатор Циглера-Натта, температура реакции составляет 70C. Концентрацию пропилена и водорода выбирали так, чтобы в результате получить MFI230/216 5,0 г/10 мин. Порошок, полученный вышеописанным способом полимеризации, загружали при 100C в течение 15 мин с 0,25 мас.%, трет-бутилпероксиизопропилкарбоната и 0,5 мас.% бутадиена. Смесь нагревали до температуры 200C в атмосфере инертного газа (азот), затем дополнительно нагревали до 230C и затем гранулировали. Полученный полимер P2 показывает MFI230/216 7,2 г/10 мин и индекс разветвления g' 0,8. Параметры режима на отдельных методологических этапах получения двухосно ориентированной пленки были следующими: температуры экструзии: 250C; температура выводного роллера: 36; температура предварительного нагрева продольного растяжения: 136C; температура продольного растяжения: 148C; степень продольного растяжения: 5,0; температура поперечного растяжения: 148C; степень поперечного растяжения: 9,6; температура отверждения: 130C; конвергенция: 12,5%. Приведенная степень продольного растяжения является эффективной величиной. Эта эффективная величина может быть рассчитана из конечной площади пленки, уменьшенной на две ширины краевой кромки, деленной на ширину продольно растянутой пленки, которая подобным образом уменьшена на две ширины краевой кромки. Пример 2. Пленка была получена, как описано в примере 1. Изменен был только состав слоя. Доля P2 была повышена до 10 мас.%, относительно слоя, доля P1 соответственно составляла 90 мас.%. Параметры режима получения пленки не были изменены. Сравнительный пример 1. Пленка была получена, как описано в примере 1. Изменен был только состав слоя. Слой теперь состоял только из высокоизотактического полипропилена P1 со стабилизатором и нейтрализующим агентом. Условия приготовления пленки не изменялись. Сравнительный пример 2. Пленка была получена, как описано в примере 1. Вместо высокоизотактического полипропилена P1 с Mw/Mn 6,07 был использован полипропилен с мезопентаденовой изотактичностью приблизительно 93% и Mw/Mn приблизительно 6. Количественные соотношения компонентов P1 и P2 не изменялись. Условия приготовления пленки не изменялись.-8 016729 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Двухосно ориентированная электроизолирующая пленка, содержащая смесь полипропилена P1 и отличного от него полипропилена P2, причем полипропилен P1 является линейным полипропиленом и имеет Mw/Mn5 и мезопентаденовую изотактичность (mmmm), измеренную посредством 13C-ЯМР спектроскопии, по меньшей мере 95% и полипропилен P2 имеет длинноцепочечную разветвленность, при этом индекс разветвленности g' полипропилена P2 находится в интервале от 0,6 до 0,9, причем смесь P1 и P2 имеет содержание золы менее 50 ч./млн и содержание хлора не более 10 ч./млн. 2. Электроизолирующая пленка согласно п.1, отличающаяся тем, что пленка содержит 95-100 мас.% смеси. 3. Электроизолирующая пленка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что смесь содержит более 50 мас.%, но менее 100 мас.% P1 и менее 50 мас.% Р 2. 4. Электроизолирующая пленка по п.3, отличающаяся тем, что смесь содержит от 70 до 99 мас.% P1 и от 1 до 30 мас.% Р 2. 5. Электроизолирующая пленка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что полипропилен P1 имеет индекс изотактичности цепи триады, измеренный посредством 13C-ЯМР спектроскопии, более 95%. 6. Электроизолирующая пленка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что полипропилен P1 имеет индекс изотактичности цепи триады, измеренный посредством 13C-ЯМР спектроскопии, более 95-99,9%. 7. Электроизолирующая пленка по пп.1-6, отличающаяся тем, что смесь P1 и P2 имеет содержание золы от 10 до 40 ч./млн и содержание хлора до 5 ч./млн. 8. Электроизолирующая пленка по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что поверхность пленки металлизирована с одной или с обеих сторон. 9. Электроизолирующая пленка по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что она имеет толщину не более 20 мкм. 10. Применение электроизолирующей пленки по любому из пп.1-9 в качестве диэлектрической пленки в конденсаторах. 11. Конденсатор, содержащий электроизолирующую пленку по любому из пп.1-9.
МПК / Метки
МПК: B32B 27/32, H01B 3/44, H01G 4/30
Метки: пленка, ориентированная, электроизолирующая, двухосно
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-16729-dvuhosno-orientirovannaya-elektroizoliruyushhaya-plenka.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Двухосно ориентированная электроизолирующая пленка</a>
Предыдущий патент: Фармацевтическая композиция
Следующий патент: Окислительный внутренний разжижитель для вязкоупругих поверхностно-активных жидкостей
Случайный патент: Способ получения гидразингидрата