CN103943359A - 一种能大幅提高金属化薄膜电容器寿命的复合型浸渍剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能大幅提高金属化薄膜电容器寿命的复合型浸渍剂及其制备方法。所述复合型浸渍剂的组成原料及各原料的质量比为：改性大豆油7.0~8.5份，聚异丁烯2.5~4.5份，改性分子筛1.0~3.0份。所述复合型浸渍剂的制备方法包括改性大豆油的制备、改性分子筛的制备和复合型浸渍剂的制备步骤。本发明的复合型浸渍剂能有效降低原材料生产过程以及使用过程中产生的水分，即进一步降低了影响金属化薄膜电容器寿命的负面因素，从而提高了电容器的使用寿命，降低了其故障率，使金属化薄膜电容器的使用更安全可靠。另外，所述复合型浸渍剂还具有更低的介电损耗和热膨胀系数，热稳定性更好，有利于大幅度提高电容器的使用寿命。

Description

一种能大幅提高金属化薄膜电容器寿命的复合型浸渍剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属化薄膜电容器浸渍剂，具体地说涉及一种能大幅提高金属化薄膜电容器寿命的复合型浸渍剂及其制备方法。

背景技术

目前，金属化薄膜电容器使用的浸渍剂一般为蓖麻油、色拉油等植物油或甲基硅油、苯甲基硅油等矿物油。单纯使用油类作为金属化薄膜电容器的浸渍剂最大的缺点就是油类中总会不可避免的包含一些水分，而在金属化薄膜电容器使用的过程中，这些水分会逐步渗入电容器芯子，造成金属化薄膜电容器的聚丙烯膜表层的Zn-Al金属层溶解、脱落或氧化，从而导致电容器的容量衰减较快甚至极易衰减失效，同时也使聚丙烯膜表层易产生薄弱点而易击穿失效等，这使得金属化薄膜电容器的寿命十分不稳定且不可控。不可避免地对金属化薄膜电容器的使用产生极大的困扰。虽然可以对这些油类事先进行真空脱水处理，现在已有部分金属化薄膜电容器的生产厂家已开始这么做，但是这不仅需要较复杂的设备，花费较大，而且最主要的是无法防止这些油类二次受潮，对金属化薄膜电容器的寿命产生不利影响。另外，如果仅以这些油类作为浸渍剂，还存在介电损耗高、热稳定性不良、热膨胀系数高等弊端，这亦会对电容器的寿命产生不利的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种能大幅提高金属化薄膜电容器寿命的复合型浸渍剂及其制备方法，所述复合型浸渍剂能有效降低原材料生产过程以及使用过程中产生的水分，即进一步降低了影响金属化薄膜电容器寿命的负面因素，从而提高了电容器的使用寿命，降低了其故障率，使金属化薄膜电容器的使用更安全可靠。另外，所述复合型浸渍剂还具有更低的介电损耗和热膨胀系数，热稳定性更好，有利于大幅度提高电容器的使用寿命。

按照本发明提供的技术方案：一种能大幅提高金属化薄膜电容器寿命的复合型浸渍剂，其特征在于：所述复合型浸渍剂的组成原料及各原料的质量比为：改性大豆油7.0~8.5份，聚异丁烯2.5~4.5份，改性分子筛1.0~3.0份。

作为本发明的进一步改进，所述复合型浸渍剂的组成原料及各原料的质量比为：改性大豆油8.0份，聚异丁烯4.0份，改性分子筛2.0份。

一种能大幅提高金属化薄膜电容器寿命的复合型浸渍剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）改性大豆油的制备：将普通大豆油置于反应釜中，依次投入双氧水、冰醋酸和98%浓硫酸，加热搅拌反应完全，然后静置分层，保留上层液体，即为改性大豆油；

（2）改性分子筛的制备：将常规分子筛投入高速搅拌釜中，加热搅拌粉碎成超细粉末；将粉末状的分子筛放置于马弗炉中烘焙干燥，即为改性分子筛，然后将改性分子筛氮气冷却并立即保存于干燥器中待用；

（3）复合型浸渍剂的制备：按质量比取改性大豆油7.0~8.5份，聚异丁烯2.5~4.5份，改性分子筛1.0~3.0份，将改性大豆油和聚异丁烯抽入真空罐中，真空完全混合为混合油；将混合油和改性分子筛置于机械搅拌泵中，常温搅拌，完全混合即制得复合型浸渍剂。

作为所述制备方法的进一步改进，所述改性大豆油的制备具体包括如下步骤：

a）将普通大豆油置于反应釜中，依次加入双氧水、冰醋酸和98%浓硫酸，在40~50℃下进行加热搅拌反应，搅拌时间为5~6小时；其中，大豆油、双氧水、冰醋酸和浓硫酸的质量比为：大豆油5.5~7.0份，10~15%的双氧水3.5~4.5份，冰醋酸1.5~2.5份，98%的浓硫酸0.5~1.0份；

b）将搅拌反应完全后的大豆油静置1~2小时，通过反应釜上的视镜进行实时监控，直至反应釜中的大豆油完全分层为止；然后通过反应釜釜底的底阀将下层液体排出，反应釜中保留下来的上层液体即为改性大豆油。

作为所述制备方法的进一步改进，所述改性分子筛的制备具体包括如下步骤：

a）将常规分子筛投入高速搅拌釜中，以转速4200~5500转/分进行加热搅拌2~3小时，直至粉碎成超细粉末；

b）将粉末状的分子筛放置于马弗炉中，在300~400℃、常压下烘焙8~10小时至完全干燥，再置于氮气中冷却至200~250℃，即为改性分子筛，然后立即保存于干燥器中待用。

作为所述制备方法的进一步改进，所述复合型浸渍剂的制备具体包括如下步骤：

a）按质量比取改性大豆油7.0~8.5份，聚异丁烯2.5~4.5份，改性分子筛1.0~3.0份，将改性大豆油和聚异丁烯抽入真空罐中，在80~100℃，压强不大于200MPa的条件下，真空混合8~10小时，直至完全混合为止，得到混合油；

b）将混合油和改性分子筛置于机械搅拌泵中，常温搅拌2~3小时，完全混合即制得复合型浸渍剂。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

（1）在生产过程中，该种复合型浸渍剂，与原来单纯用油类作为浸渍剂相比，其水分含量由100~250ppm降低至30~50ppm，即将浸渍剂中的水分含量降低至一个理想的区间范围内，从而降低浸渍剂中水分对金属化薄膜电容器寿命的负面影响；

（2）在电容器的使用过程中，该种复合型浸渍剂仍可进一步吸收浸渍剂及电容器内部各零部件中带入的水分，以防止二次受潮；在此同时，该种复合型浸渍剂还会对电容器使用过程中所产生的水分、杂质以及电容器元件发生局部自愈时生成的气体进行了吸收，避免其对电容器的使用寿命产生不良影响；

（3）由于该种复合型浸渍剂中的改性分子筛呈弱碱性，而改性大豆油则为弱酸性，酸碱中和后，使得这种新型浸渍剂几乎呈现中性，从而避免了原浸渍剂的弱酸性腐蚀镀层而产生易击穿点，影响电容器寿命的不良现象；

（4）该种复合型浸渍剂与以往单纯用油类作为浸渍剂相比，具有更低的介电损耗和热膨胀系数，更高的介电常数以及更好的热稳定性，有利于电容器寿命的增加。

具体实施方式

下面结合具体附实施例对本发明作进一步说明。

试验材料：大豆油（购自太仓市天盈化工有限公司）；分子筛（购自上海化工研究院精细化工所分子筛研发中心）；聚异丁烯（购自杭州顺达集团高分子材料有限公司）；双氧水、冰醋酸、98%浓硫酸以及氮气（均购自南京化学试剂有限公司）。 

试验设备：反应釜（自制，也可直接外购）；高速搅拌釜（购自上海翔驰新能源设备科技有限公司，GHD系列超大功率高速搅拌釜）；机械搅拌釜（购自上海索维机电设备有限公司，SJB-Y型桨叶式搅拌设备）；马弗炉（购自北京独创科技有限公司， DC-B-1）。

实施例1

（1）改性大豆油的制备：

a）将普通大豆油置于反应釜中，依次加入双氧水、冰醋酸和98%浓硫酸，在45℃下进行加热搅拌反应，搅拌时间为6小时；其中，大豆油、双氧水、冰醋酸和浓硫酸的质量比为：大豆油6.0份，15%的双氧水3.5份，冰醋酸2.0份，98%的浓硫酸0.6份；

b）将搅拌反应完全后的大豆油静置2小时，通过反应釜上的视镜进行实时监控，直至反应釜中的大豆油完全分层为止；然后通过反应釜釜底的底阀将下层液体排出，反应釜中保留下来的上层液体即为改性大豆油；

（2）改性分子筛的制备：

a）将常规分子筛投入高速搅拌釜中，以转速4800转/分进行加热搅拌3小时，直至粉碎成超细粉末；

b）将粉末状的分子筛放置于马弗炉中，在320℃、常压下烘焙10小时至完全干燥，再置于氮气中冷却至250℃，即为改性分子筛，然后立即保存于干燥器中待用；

（3）复合型浸渍剂的制备：

a）按质量比取改性大豆油8.0份，聚异丁烯4.0份，改性分子筛2.0份，将改性大豆油和聚异丁烯抽入真空罐中，在80℃，195MPa的条件下，真空混合10小时，直至完全混合为止，得到混合油；

b）将混合油和改性分子筛置于机械搅拌泵中，常温搅拌3小时，完全混合即制得复合型浸渍剂。

对上述实施例1制得的复合型浸渍剂进行性能测试，数据监测如下：

该复合型浸渍剂中的水分含量为34ppm，在1.35Un、80℃下做连续耐久性试验536小时后，电容器中该种复合型浸渍剂的水分含量为50ppm，介电损耗为0.026%，介电强度为286KV/cm，在120℃时无老化及热胀冷缩现象出现，热稳定性良好；另外，使用上述实施例1制得的复合型浸渍剂的金属化薄膜电容器寿命性能大约能提高36%，效果显著。

 

实施例2

（1）改性大豆油的制备：

a）将普通大豆油置于反应釜中，依次加入双氧水、冰醋酸和98%浓硫酸，在40℃下进行加热搅拌反应，搅拌时间为6小时；其中，大豆油、双氧水、冰醋酸和浓硫酸的质量比为：大豆油7.0份，15%的双氧水3.5份，冰醋酸1.5份，98%的浓硫酸1.0份；

b）将搅拌反应完全后的大豆油静置1小时，通过反应釜上的视镜进行实时监控，直至反应釜中的大豆油完全分层为止；然后通过反应釜釜底的底阀将下层液体排出，反应釜中保留下来的上层液体即为改性大豆油；

（2）改性分子筛的制备：

a）将常规分子筛投入高速搅拌釜中，以转速4200转/分进行加热搅拌3小时，直至粉碎成超细粉末；

b）将粉末状的分子筛放置于马弗炉中，在300℃、常压下烘焙10小时至完全干燥，再置于氮气中冷却至220℃，即为改性分子筛，然后立即保存于干燥器中待用；

（3）复合型浸渍剂的制备：

a）按质量比取改性大豆油7.0份，聚异丁烯4.5份，改性分子筛3.0份，将改性大豆油和聚异丁烯抽入真空罐中，在90℃，195MPa的条件下，真空混合9小时，直至完全混合为止，得到混合油；

b）将混合油和改性分子筛置于机械搅拌泵中，常温搅拌3小时，完全混合即制得复合型浸渍剂。

对上述实施例2制得的复合型浸渍剂进行性能测试，数据监测如下：

该复合型浸渍剂中的水分含量为28ppm，在1.35Un、80℃下做连续耐久性试验536小时后，电容器中该种复合型浸渍剂的水分含量为45ppm，介电损耗为0.025%，介电强度为291KV/cm，在120℃时无老化及热胀冷缩现象出现，热稳定性良好；另外，使用上述实施例1制得的复合型浸渍剂的金属化薄膜电容器寿命性能大约能提高39%，效果显著。

 

实施例3

（1）改性大豆油的制备：

a）将普通大豆油置于反应釜中，依次加入双氧水、冰醋酸和98%浓硫酸，在50℃下进行加热搅拌反应，搅拌时间为5小时；其中，大豆油、双氧水、冰醋酸和浓硫酸的质量比为：大豆油5.5份，10%的双氧水4.5份，冰醋酸2.5份，98%的浓硫酸0.5份；

b）将搅拌反应完全后的大豆油静置1小时，通过反应釜上的视镜进行实时监控，直至反应釜中的大豆油完全分层为止；然后通过反应釜釜底的底阀将下层液体排出，反应釜中保留下来的上层液体即为改性大豆油；

（2）改性分子筛的制备：

a）将常规分子筛投入高速搅拌釜中，以转速5500转/分进行加热搅拌2小时，直至粉碎成超细粉末；

b）将粉末状的分子筛放置于马弗炉中，在400℃、常压下烘焙8小时至完全干燥，再置于氮气中冷却至200℃，即为改性分子筛，然后立即保存于干燥器中待用；

（3）复合型浸渍剂的制备：

a）按质量比取改性大豆油8.5份，聚异丁烯2.5份，改性分子筛3.0份，将改性大豆油和聚异丁烯抽入真空罐中，在100℃，180MPa的条件下，真空混合8小时，直至完全混合为止，得到混合油；

b）将混合油和改性分子筛置于机械搅拌泵中，常温搅拌2小时，完全混合即制得复合型浸渍剂。

对上述实施例3制得的复合型浸渍剂进行性能测试，数据监测如下：

该复合型浸渍剂中的水分含量为36ppm，在1.35Un、80℃下做连续耐久性试验536小时后，电容器中该种复合型浸渍剂的水分含量为56ppm，介电损耗为0.031%，介电强度为282KV/cm，在120℃时无老化及热胀冷缩现象出现，热稳定性良好；另外，使用上述实施例1制得的复合型浸渍剂的金属化薄膜电容器寿命性能大约能提高30%，效果显著。

Claims (6)

1. 一种能大幅提高金属化薄膜电容器寿命的复合型浸渍剂，其特征在于：所述复合型浸渍剂的组成原料及各原料的质量比为：改性大豆油7.0~8.5份，聚异丁烯2.5~4.5份，改性分子筛1.0~3.0份。

2.如权利要求1所述的能大幅提高金属化薄膜电容器寿命的复合型浸渍剂，其特征在于：所述复合型浸渍剂的组成原料及各原料的质量比为：改性大豆油8.0份，聚异丁烯4.0份，改性分子筛2.0份。

3.一种能大幅提高金属化薄膜电容器寿命的复合型浸渍剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）改性大豆油的制备：将普通大豆油置于反应釜中，依次投入双氧水、冰醋酸和98%浓硫酸，加热搅拌反应完全，然后静置分层，保留上层液体，即为改性大豆油；

（2）改性分子筛的制备：将常规分子筛投入高速搅拌釜中，加热搅拌粉碎成超细粉末；将粉末状的分子筛放置于马弗炉中烘焙干燥，即为改性分子筛，然后将改性分子筛氮气冷却并立即保存于干燥器中待用；

（3）复合型浸渍剂的制备：按质量比取改性大豆油7.0~8.5份，聚异丁烯2.5~4.5份，改性分子筛1.0~3.0份，将改性大豆油和聚异丁烯抽入真空罐中，真空完全混合为混合油；将混合油和改性分子筛置于机械搅拌泵中，常温搅拌，完全混合即制得复合型浸渍剂。

4.如权利要求3所述的能大幅提高金属化薄膜电容器寿命的复合型浸渍剂的制备方法，其特征在于：所述改性大豆油的制备具体包括如下步骤：

a）将普通大豆油置于反应釜中，依次加入双氧水、冰醋酸和98%浓硫酸，在40~50℃下进行加热搅拌反应，搅拌时间为5~6小时；其中，大豆油、双氧水、冰醋酸和浓硫酸的质量比为：大豆油5.5~7.0份，10~15%的双氧水3.5~4.5份，冰醋酸1.5~2.5份，98%的浓硫酸0.5~1.0份；

b）将搅拌反应完全后的大豆油静置1~2小时，通过反应釜上的视镜进行实时监控，直至反应釜中的大豆油完全分层为止；然后通过反应釜釜底的底阀将下层液体排出，反应釜中保留下来的上层液体即为改性大豆油。

5.如权利要求3所述的能大幅提高金属化薄膜电容器寿命的复合型浸渍剂的制备方法，其特征在于：所述改性分子筛的制备具体包括如下步骤：

a）将常规分子筛投入高速搅拌釜中，以转速4200~5500转/分进行加热搅拌2~3小时，直至粉碎成超细粉末；

b）将粉末状的分子筛放置于马弗炉中，在300~400℃、常压下烘焙8~10小时至完全干燥，再置于氮气中冷却至200~250℃，即为改性分子筛，然后立即保存于干燥器中待用。

6.如权利要求3所述的能大幅提高金属化薄膜电容器寿命的复合型浸渍剂的制备方法，其特征在于：所述复合型浸渍剂的制备具体包括如下步骤：

a）按质量比取改性大豆油7.0~8.5份，聚异丁烯2.5~4.5份，改性分子筛1.0~3.0份，将改性大豆油和聚异丁烯抽入真空罐中，在80~100℃，压强不大于200MPa的条件下，真空混合8~10小时，直至完全混合为止，得到混合油；

b）将混合油和改性分子筛置于机械搅拌泵中，常温搅拌2~3小时，完全混合即制得复合型浸渍剂。