[發明專利]具有高環己烷二甲醇份額以及主要和次要二羧酸份額的透明雙軸取向聚酯薄膜及其生產方法及其用途

無效

• 申請號: 201210021290.9
• 申請日: 2012-01-31
• 公開（公告）號: CN102617994A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: H·克利施;O·克萊恩;L·博特;R·庫爾茨
• 申請（專利權）人: 三菱聚酯薄膜有限公司
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08G63/199;C08G63/78;H01B3/42;H01L31/048
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 鄧毅

技術領域

本發明涉及一種雙軸取向薄膜，其厚度優選處于12至600μm范圍內且適用于電絕緣應用，尤其是用于太陽能電池的背面絕緣。所述薄膜主要由聚酯構成，所述聚酯的二醇組分基本上由環己烷二甲醇構成。所述二羧酸組分的顯著(主要)份額由苯二甲酸或萘二甲酸構成，但至少18mol％的二羧酸組分由不同于主要使用的苯二甲酸或萘二甲酸的二羧酸構成。這些薄膜的特征在于其良好的可制造性，非常好的水解能力和良好的電絕緣性能。本發明進一步涉及一種生產所述薄膜的方法及其用途。

背景技術

在所述厚度范圍內的由聚酯制備的雙軸取向薄膜是廣為人知的。

在電絕緣應用中，如電纜、電動機絕緣或太陽能電池組件的背面層壓板的應用中，通常要求部分地處于達到聚對苯二甲酸乙二醇酯(＝PET)(所述聚酯主要用于工業實踐中)的玻璃化轉變溫度范圍(約78℃)的應用溫度下時，若干年的較長耐久性。在這些條件下，聚酯的水解傾向對應用中的耐久性變得很關鍵。盡管影響水解速率的變量如低端羧基含量(CEG含量)已為人所知很長時間了(例如US-A-3,051,212)，工業實踐中用于制備具有低端羧基含量的聚酯的方法仍需要小心翼翼地進行工藝控制和隨后的固態聚合。

如果將薄膜生產的生產廢料(也稱為回收材料或再生料)以盡可能高的量重新引入該薄膜的生產中，這類原料的缺點尤其就顯現出來；在聚酯薄膜的商業生產中，出于經濟原因，這是必需的。在雙軸取向聚酯薄膜的生產過程中，根據工藝要求，通常每kg薄膜需要1.5-2.5kg原料。其余量(0.5-1.5kg/kg薄膜)以邊角料和薄膜廢料形式產生，將其粉碎并隨后直接再引入，或者擠出并重新造粒然后再引入(回收材料，再生料)。但在薄膜的生產過程以及更進一步地在隨后的用于生產再生料的反復擠出過程中，端羧基含量急劇上升并因此限制了再生料的再引入，或者甚至導致完全無法使用再生料。但是，(例如)通過調節聚酯的低端羧基含量而降低水解速率，就其影響而言是有限的，且在沒有其它復雜的添加劑體系的情況下，所得薄膜對許多應用，如太陽能電池組件的背面層壓板而言，仍并非足夠水解穩定的。

通過選擇不同于乙二醇和對苯二甲酸的單體，也可顯著降低PET的水解速率。由以萘二甲酸代替對苯二甲酸作為單體的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，可獲得具有顯著降低的水解速率的薄膜，但它們的適用性受到高原料價格(與PET相比，約為其5倍)以及雙軸取向薄膜的生產要顯著困難(尤其是由約120-125℃的急劇升高的玻璃化轉變溫度所導致)的限制。此外，例如對太陽能電池組件的背面層壓板而言，必須保證與其他不同聚合物(聚酯、EVA等)薄膜的接觸。與使用其他聚酯相比，PEN的較為惰性的性質使得這類層壓板的生產更為復雜。

也已知PCT＝聚對苯二甲酸(1，4-環己烷二甲醇)酯是水解穩定的聚酯，但不商用于雙軸取向薄膜。其原因是該材料的脆性，特別是在降低收縮率所必需的雙軸取向薄膜熱定形之后。因此，PCT大多以PETG(＝具有環己烷二甲醇[CHDM]+乙二醇[EG]作為二醇單體單元的PET，大多具有超過50mol％的EG)銷售。但PETG不再水解穩定，使得其不再適于預期的用途(電絕緣，尤其是太陽能電池組件中的電絕緣)。

在太陽能電池組件的背面層壓板中，至少最外面的層壓層，理想地為整個層壓板，應具有如此高的水解穩定性，以至于即使在25年的戶外應用后，也能確保足夠的絕緣性。目前，這通常通過由聚氟乙烯(PVF)(例如DuPont)和PET制備的層壓板解決，其中至少層壓板的最外側由Tedlar構成，且PET通常處于兩層Tedlar之間以作為絕緣中間層。但是，Tedlar和其他含氟聚合物很昂貴，且將來當達到其壽命終點的太陽能電池組件的數量急劇上升時，也會成為主要的回收問題，因為它們既不能簡單地再生，也不能根據綠色環境的要求處理(例如燃燒)。

發明內容

對于整合至立面的太陽能電池組件而言，通常要求整個組件具有一定的透明度以確保穿過位于其后方的窗口的余光入射，或者以使得能夠透射在建筑構造的范圍內位于其后方的立面元件。盡管為了提高太陽能電池組件的效率，背面絕緣材料的高反射通常是所希望的，但是在上述情況下，出于上述原因這是不可行的。本發明的目的是生產這類透明絕緣材料，即聚酯薄膜。

具體而言，本發明的目的是提供一種透明度＞70％且厚度優選處于12至600μm范圍內的聚酯薄膜，其避免了所述現有技術的缺點且可成本有效地制造，其特征在于良好的電絕緣性，尤其是當用作太陽能電池組件的背面層壓板時，因而適于電絕緣應用的通常用途。