[发明专利]耐水解性聚酯膜

说明书

技术领域

本发明涉及聚酯膜，尤其是聚对苯二甲酸乙二酯（PET）膜，其表现出改善的耐水解性，并涉及其生产方法。

背景技术

聚酯膜优越的机械性能、尺寸稳定性和光学性能是众所周知的。然而，聚酯膜易受水解降解，而导致这种聚合物的本征粘度降低，并因此导致所述膜的一种或多种上述所需的性能，尤其是机械性能劣化。较差的耐水解性在膜用于潮湿条件下和/或升高的温度下和/或在外部应用，如光伏（PV）电池中时尤其问题重重。

为了提高聚酯膜的耐水解性，已知将水解稳定剂并入到膜中。例如，在US-5885709和EP-0838500等中提出了在聚酯组合物中添加碳二亚胺作为封端剂，但这样的添加剂具有排放有害气体副产物的倾向。US-2003/021914-A1报道了使用聚合的碳二亚胺作为水解稳定剂降低气体产生的倾向。US-2002/0065346-A1教导了选自酚类化合物、噁唑啉和/或单体或聚合的碳二亚胺的水解稳定剂可选地与有机亚磷酸酯/盐组合。GB-1048068教导了使用有机羧酸的铜盐作为水解稳定剂。US-3657191和US-3869427教导了通过与碳酸亚乙酯或单官能缩水甘油醚反应的聚酯端基的改性。通过使用含端部环氧基团的化合物稳定的耐水解聚酯也公开于EP-0292251-A中。在EP-1209200中报道了缩水甘油酯和缩水甘油醚的组合在促使缩水甘油基和羧基之间的反应的催化剂存在下提高聚酯的耐水解性，但是该公开内容只涉及结晶远快于PET的聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）以及其在生产注塑成型材料中的应用。US-6498212公开了聚酯，其中水解稳定性通过使用选自环氧乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、环氧苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和氨基聚乙烯共聚物中的聚合物封端剂而提高。在聚酯组合物中使用环氧化脂肪酸烷基酯（如环氧化硬脂酸2-乙基-己基酯）和/或环氧化脂肪酸甘油酯（如环氧化大豆油或环氧化亚麻籽油）作为水解稳定剂公开于CA-2514589-A、US-4540729、US-5589126、US-7229697、US-7241507、US-2005/0137299-Al、US-2007/0238816-A1和US-2007/0237972-A1中。其它改善聚对苯二甲酸乙二酯（PET）膜的水解稳定性的方法包括同步控制参数，如本征粘度、二乙二醇含量和结晶度，如在EP-0738749-A中公开的。控制本征粘度和结晶度，结合抗氧化剂的存在，报道于EP-0620245-A中，因为改善高温（180℃）老化特性，而不损害用作电动马达和电容内绝缘材料的聚酯膜的平面内分层性质。US-4115350和US-4130541教导，聚酯与单羧酸、酰胺和硫代酸的环氧化烷基酯的反应产物会改善纤维和由其制成的绳（软线，cord）的热稳定性。US-3372143教导，聚酯与环氧化烷氧基醚或芳氧基醚的反应产物提高由其制得的纤维的可着色性。

与将水解稳定剂并入聚酯膜相关的问题之一是尽管提高添加剂浓度能够改进耐水解性，但这样做是以聚酯膜熔点的降低和聚酯膜机械性能的劣化为代价的。机械性能降低的后果之一是成膜聚酯的可加工性变差，而膜网的破裂会发生于制作和后续加工期间。

基于环氧化脂肪酸，尤其是环氧化脂肪酸甘油酯的水解稳定剂用于现有技术的聚酯膜中的另一个问题在于这种添加剂在膜制作和加工期间具有发生分解而产生丙烯醛这种剧毒、易燃、恶臭物质的倾向。

使用已知的水解稳定剂，尤其是基于某些环氧化脂肪酸甘油酯和多官能缩水甘油基化合物的那些水解稳定剂的其它问题是，当这种添加剂按照改善耐水解性的有效量并入所述膜中时会降低膜质量和可加工性能。具体而言，这种添加剂会导致聚酯膜中剖面缺陷和不可接受水平的分模线，即，横跨膜网的厚度和/或光透射的均一性较差，而挤出物因为膜网破裂可能变成不能够于膜线（film-line）上处理。认为这样的问题至少部分可归咎于交联和凝胶形成，这会干扰其制作期间膜所经历的拉伸过程。对于使用多官能缩水甘油基化合物作为PET的水解稳定剂的进一步问题是，其较高的聚酯链延伸速率会提高熔体粘度，这进而又降低给定温度下的挤出量，而这是经济上不划算的。虽然粘度理论上可以通过升高熔体温度而降低，但这将导致聚合物和水解稳定剂的降解速率加快并导致凝胶形成。凝胶形成在其它聚酯产品如注塑成型PBT产品的生产中并不太成问题，部分是因为这些产品相比于聚酯膜厚度要大得多。

发明内容