CN106543656B - 一种性能优良的电容器用薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种性能优良的电容器用薄膜，属于电子元件技术领域，具体由下列物质制成：改性聚对苯二甲酸二乙酯、聚酰亚胺、改性硅藻土、双酚A型环氧树脂、纳米二氧化硅、纳米硼纤维、二甲基甲酰胺、三聚氰酸三烯丙酯、聚苯乙烯、二乙二醇二甲醚、抗氧剂、热稳定剂、紫外线吸收剂。本薄膜在实际使用中表现出了优异的耐拉伸特性和耐高温特性，且薄膜与镀层间附着结合的紧密、稳定，减少了内部空气的残留，进而降低了高压状态下产生空气击穿的概率，最终可将电容器的使用寿命延长30%以上。
Description
技术领域
本发明属于电子元件技术领域，具体涉及一种性能优良的电容器用薄膜。
背景技术
薄膜电容器由于具有无极性、绝缘阻抗很高、频率特性优异(频率响应宽广)，而且介质损失很小等优良特性而被大量使用在模拟电路上。薄膜电容器是以金属箔当电极，将其和聚乙酯，聚丙烯，聚苯乙烯或聚碳酸酯等塑料基膜，从两端重叠后，卷绕成圆筒状的构造之电容器；由于金属箔厚度较厚，随着电器元件越来越精细化的发展，却代之的是金属镀层，即在原来的薄膜表层上镀覆一层金属膜，这样可显著改善元器件的尺寸问题。
目前，常见的用于制造薄膜电容器的金属化薄膜均为复合锌铝金属化薄膜。即先在薄膜上镀铝，虽然其在空气中容易被氧化而形成以三氧化二铝为主要成份致密氧化层，可阻止金属化薄膜进一步被氧化，但是在交流高压大电流下工作时，该氧化层会导致电容器的容量迅速下降；为此，在金属化薄膜镀铝的基础上再镀一层锌能够很好地防止内层镀铝层形成氧化层，从而不会发生电容器的容量迅速下降的情况，但是金属化薄膜镀锌层还原性更强，在空气中被氧化的速率更快且氧化形成的氧化锌具有蓬松的结构，难以阻止进一步氧化的发生，因此金属化薄膜镀锌层不仅在加工时难以处理，而且容易导致电容器发生发热甚至击穿的事故；为此，还需要在金属化薄膜镀铝镀锌的基础上再镀一层铝，从而起到保护金属化薄膜镀锌层的作用。由此可以发现，现有的镀覆过程较为复杂，且为了提高其镀覆效果，通常还需要对薄膜进行电晕等特殊的表面处理，无疑增加了制造成本，即使如此，在实际的使用中仍存在两层脱落，产生孔隙，影响电容器性能的问题发生。
此外，由薄膜配合金属镀覆而成的电容芯子是电容器的心脏，因此电容器制造芯子材质必须具有耐高频，耐高温，能承受大电流冲击的特性，用此类薄膜作为介质，才能保证整机长期稳定地工作。但目前大多数薄膜电容器的聚酯基膜耐温特性一般，亟需进一步改善。
发明内容
本发明旨在提供一种性能优良的电容器用薄膜，即能满足金属镀膜的吸附稳定性，又能增强电容器的耐温、耐冲击等性能。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种性能优良的电容器用薄膜，由如下重量份的物质制成：
180~200份改性聚对苯二甲酸二乙酯、20~25份聚酰亚胺、15~20份改性硅藻土、5~10份双酚A型环氧树脂、5~8份纳米二氧化硅、6~10份纳米硼纤维、5~7份二甲基甲酰胺、2~4份三聚氰酸三烯丙酯、7~12份聚苯乙烯、3~5份二乙二醇二甲醚、2~3份抗氧剂、1~3份热稳定剂、1~3份紫外线吸收剂；所述改性聚对苯二甲酸二乙酯由如下重量份的物质制成：160~180份聚对苯二甲酸二乙酯、4~8份四氢呋喃、5~7份硅烷偶联剂、12~16份聚丙烯接枝马来酸酐、3~6份硫脲树脂、3~5份胺基羧酸树脂、2~5份聚甲基丙烯酸甲酯、3~6份十二烷基磺酸钠；所述改性硅藻土由如下重量份的物质制成：100~120份硅藻土、5~10份硬脂酸钙、3~5份中性二壬基萘磺酸钡、2~4份甲基三乙酰氧基硅烷、3~6份二氧化铈、4~6份氯化石蜡、4~7份醋酸丁酸纤维素。
优选的，由如下重量份的物质制成：
190份改性聚对苯二甲酸二乙酯、23份聚酰亚胺、18份改性硅藻土、8份双酚A型环氧树脂、6份纳米二氧化硅、8份纳米硼纤维、6份二甲基甲酰胺、3份三聚氰酸三烯丙酯、10份聚苯乙烯、4份二乙二醇二甲醚、2份抗氧剂、2份热稳定剂、2份紫外线吸收剂；所述改性聚对苯二甲酸二乙酯由如下重量份的物质制成：170份聚对苯二甲酸二乙酯、6份四氢呋喃、6份硅烷偶联剂、13份聚丙烯接枝马来酸酐、5份硫脲树脂、4份胺基羧酸树脂、3份聚甲基丙烯酸甲酯、5份十二烷基磺酸钠；所述改性硅藻土由如下重量份的物质制成：110份硅藻土、8份硬脂酸钙、4份中性二壬基萘磺酸钡、3份甲基三乙酰氧基硅烷、5份二氧化铈、6份氯化石蜡、5份醋酸丁酸纤维素。
进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂164、抗氧剂DLTP中的任意一种。
进一步的，所述热稳定剂为亚磷酸三苯酯、磷酸三苯酯中的任意一种。
进一步的，所述紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的任意一种。
进一步的，所述改性聚对苯二甲酸二乙酯的制备方法为：将聚对苯二甲酸二乙酯放入反应釜中，控制反应釜内的温度为273~278℃，压力为120~150Pa，然后将四氢呋喃、硅烷偶联剂、聚丙烯接枝马来酸酐、硫脲树脂、胺基羧酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、十二烷基磺酸钠共同混合加入，并以1500~1800转/分钟的转速不断搅拌2~3h后即可。
进一步的，所述改性硅藻土的制备方法包括如下步骤：
（1）将硅藻土放入质量分数为10%的盐酸溶液中浸泡处理1~2h，取出后再放入质量分数为10%的氢氧化钠溶液中浸泡处理1~2h，最后取出用去离子水冲洗干净后备用；
（2）将步骤（1）处理后的硅藻土放入温度为900~950℃的条件下煅烧处理2~3h后取出，自然冷却至室温备用；
（3）将步骤（2）煅烧处理后的硅藻土同硬脂酸钙、中性二壬基萘磺酸钡、甲基三乙酰氧基硅烷、二氧化铈、氯化石蜡、醋酸丁酸纤维素共同混合后，保持环境温度为75~80℃，不断研磨粉碎后过500目即可。对硅藻土进行酸碱处理、煅烧处理后，其比表面积得到提升，吸附性能增强，耐温特性提高，改性处理后的硅藻土与其余成分的相容性高、分散性好，配合纳米硼纤维的添加，能协同改善薄膜的耐温特性，同时又能增强电容器的低温局部放电性能。
一种性能优良的电容器用薄膜的制备方法，具体步骤为：将所有的物料成分共同混合均匀，挤出塑化，采用下吹法，加入吹塑机吹塑成膜，控制具体工艺参数为：机筒：加料区135~140℃、塑化区150~155℃、均化区160~165℃；辅助区：模具连接颈155~160℃、成型模具160~165℃；控制吹胀比为2~3。
本发明具有如下有益效果：
本发明以聚对苯二甲酸二乙酯为主要原料成分，再将其与聚丙烯接枝马来酸酐、硫脲树脂、胺基羧酸树脂等共同混合改性处理，改变了其极性基团的种类和数量，使其对金属锌镀层有很好的亲和性，同时添加的纳米二氧化硅、纳米硼纤维、改性硅藻土等成分提高了薄膜耐温特性，进一步保证了电容器工作时薄膜与金属锌镀层间的粘合稳定性。在各成分的综合作用下，本发明材料制成的薄膜与金属锌镀层的附着性好，可采用锌—铝两层镀膜的结构形式，简化了现有电容器用金属化薄膜金属层铝—锌—铝三层镀膜的结构，从而有利于提高生产效率，降低了生产成本，在实际使用过程中，本薄膜表现出了优异的耐拉伸特性和耐高温特性，且薄膜与镀层间附着结合的紧密、稳定，减少了内部空气的残留，进而降低了高压状态下产生空气击穿的概率，最终可将电容器的使用寿命延长30%以上。
具体实施方式
实施例1
一种性能优良的电容器用薄膜，由如下重量份的物质制成：
200份改性聚对苯二甲酸二乙酯、25份聚酰亚胺、20份改性硅藻土、10份双酚A型环氧树脂、8份纳米二氧化硅、10份纳米硼纤维、7份二甲基甲酰胺、4份三聚氰酸三烯丙酯、12份聚苯乙烯、5份二乙二醇二甲醚、3份抗氧剂、3份热稳定剂、3份紫外线吸收剂；所述改性聚对苯二甲酸二乙酯由如下重量份的物质制成：180份聚对苯二甲酸二乙酯、8份四氢呋喃、7份硅烷偶联剂、16份聚丙烯接枝马来酸酐、6份硫脲树脂、5份胺基羧酸树脂、5份聚甲基丙烯酸甲酯、6份十二烷基磺酸钠；所述改性硅藻土由如下重量份的物质制成：120份硅藻土、10份硬脂酸钙、5份中性二壬基萘磺酸钡、4份甲基三乙酰氧基硅烷、6份二氧化铈、6份氯化石蜡、7份醋酸丁酸纤维素。
进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂164。
进一步的，所述热稳定剂为磷酸三苯酯。
进一步的，所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。
进一步的，所述改性聚对苯二甲酸二乙酯的制备方法为：将聚对苯二甲酸二乙酯放入反应釜中，控制反应釜内的温度为275~278℃，压力为130~140Pa，然后将四氢呋喃、硅烷偶联剂、聚丙烯接枝马来酸酐、硫脲树脂、胺基羧酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、十二烷基磺酸钠共同混合加入，并以1700转/分钟的转速不断搅拌2.5h后即可。
进一步的，所述改性硅藻土的制备方法包括如下步骤：
（1）将硅藻土放入质量分数为10%的盐酸溶液中浸泡处理2h，取出后再放入质量分数为10%的氢氧化钠溶液中浸泡处理2h，最后取出用去离子水冲洗干净后备用；
（2）将步骤（1）处理后的硅藻土放入温度为940~950℃的条件下煅烧处理3h后取出，自然冷却至室温备用；
（3）将步骤（2）煅烧处理后的硅藻土同硬脂酸钙、中性二壬基萘磺酸钡、甲基三乙酰氧基硅烷、二氧化铈、氯化石蜡、醋酸丁酸纤维素共同混合后，保持环境温度为80℃，不断研磨粉碎后过500目即可。
一种性能优良的电容器用薄膜的制备方法，具体步骤为：将所有的物料成分共同混合均匀，挤出塑化，采用下吹法，加入吹塑机吹塑成膜，控制具体工艺参数为：机筒：加料区138~140℃、塑化区153~155℃、均化区162~165℃；辅助区：模具连接颈157~160℃、成型模具162~165℃；控制吹胀比为3。
实施例2
一种性能优良的电容器用薄膜，由如下重量份的物质制成：
190份改性聚对苯二甲酸二乙酯、23份聚酰亚胺、18份改性硅藻土、8份双酚A型环氧树脂、6份纳米二氧化硅、8份纳米硼纤维、6份二甲基甲酰胺、3份三聚氰酸三烯丙酯、10份聚苯乙烯、4份二乙二醇二甲醚、2份抗氧剂、2份热稳定剂、2份紫外线吸收剂；所述改性聚对苯二甲酸二乙酯由如下重量份的物质制成：170份聚对苯二甲酸二乙酯、6份四氢呋喃、6份硅烷偶联剂、13份聚丙烯接枝马来酸酐、5份硫脲树脂、4份胺基羧酸树脂、3份聚甲基丙烯酸甲酯、5份十二烷基磺酸钠；所述改性硅藻土由如下重量份的物质制成：110份硅藻土、8份硬脂酸钙、4份中性二壬基萘磺酸钡、3份甲基三乙酰氧基硅烷、5份二氧化铈、6份氯化石蜡、5份醋酸丁酸纤维素。其余的方法步骤与实施例1相同。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，不对聚对苯二甲酸二乙酯做任何改性处理，即用等重量份的普通聚对苯二甲酸二乙酯代替改性聚对苯二甲酸二乙酯，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，不对硅藻土做任何改性处理，即用等重量份的普通硅藻土代替改性硅藻土，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有市售常见的东丽C60聚酯薄膜。
为了对比本发明效果，对上述五种方式所述的薄膜进行性能检测，具体对比数据如下表1所示：
表1
| 横向热收缩率（%） | 横向拉伸强度（MPa） | 纵向拉伸强度（MPa） | |
| 实施例1 | 0.06 | 265 | 251 |
| 实施例2 | 0.05 | 270 | 256 |
| 对比实施例1 | 0.14 | 243 | 227 |
| 对比实施例2 | 0.10 | 256 | 235 |
| 对照组 | 0.2 | 230 | 210 |
注：上表1中所述的横向热收缩率是将对应的膜放入300℃下静置20min时所测的横向热收缩率。
由上表1可以发现，本发明所制得的电容器基膜的耐热特性更好，耐拉伸特性更优异。
为了进一步的对比本发明效果，将实施例1、实施例2、对比实施例1、对比实施例2所述材料制成的薄膜进行锌—铝两层镀膜处理，将对照组薄膜进行铝—锌—铝三层镀膜处理，然后分别制成规格相同的薄膜电容器，除金属化薄膜外的所有物料成分均相同，进行相应的寿命等试验，下表2为相应的对比数据：
表2
| 寿命时长（比值） | 击穿概率（比值） | |
| 实施例1 | 1.31 | 0.34 |
| 实施例2 | 1.33 | 0.32 |
| 对比实施例1 | 1.10 | 0.86 |
| 对比实施例2 | 1.22 | 0.65 |
| 对照组 | 1 | 1 |
注：上表2中的寿命时长和击穿概率均是以对照组的统计数值为基准，所计算出的比值；其中所述的击穿概率是指因薄膜与镀层间脱落而发生空气击穿的几率。
由上表2可以看出，本发明材料制成的电容器薄膜具有良好的金属附着性，能很好的延长电容器的使用寿命，提高其使用的稳定性。
Claims (8)
1.一种性能优良的电容器用薄膜，其特征在于，由如下重量份的物质制成：
180~200份改性聚对苯二甲酸二乙酯、20~25份聚酰亚胺、15~20份改性硅藻土、5~10份双酚A型环氧树脂、5~8份纳米二氧化硅、6~10份纳米硼纤维、5~7份二甲基甲酰胺、2~4份三聚氰酸三烯丙酯、7~12份聚苯乙烯、3~5份二乙二醇二甲醚、2~3份抗氧剂、1~3份热稳定剂、1~3份紫外线吸收剂；所述改性聚对苯二甲酸二乙酯由如下重量份的物质制成：160~180份聚对苯二甲酸二乙酯、4~8份四氢呋喃、5~7份硅烷偶联剂、12~16份聚丙烯接枝马来酸酐、3~6份硫脲树脂、3~5份胺基羧酸树脂、2~5份聚甲基丙烯酸甲酯、3~6份十二烷基磺酸钠；所述改性硅藻土由如下重量份的物质制成：100~120份硅藻土、5~10份硬脂酸钙、3~5份中性二壬基萘磺酸钡、2~4份甲基三乙酰氧基硅烷、3~6份二氧化铈、4~6份氯化石蜡、4~7份醋酸丁酸纤维素。
2.根据权利要求1所述的一种性能优良的电容器用薄膜，其特征在于，由如下重量份的物质制成：
190份改性聚对苯二甲酸二乙酯、23份聚酰亚胺、18份改性硅藻土、8份双酚A型环氧树脂、6份纳米二氧化硅、8份纳米硼纤维、6份二甲基甲酰胺、3份三聚氰酸三烯丙酯、10份聚苯乙烯、4份二乙二醇二甲醚、2份抗氧剂、2份热稳定剂、2份紫外线吸收剂；所述改性聚对苯二甲酸二乙酯由如下重量份的物质制成：170份聚对苯二甲酸二乙酯、6份四氢呋喃、6份硅烷偶联剂、13份聚丙烯接枝马来酸酐、5份硫脲树脂、4份胺基羧酸树脂、3份聚甲基丙烯酸甲酯、5份十二烷基磺酸钠；所述改性硅藻土由如下重量份的物质制成：110份硅藻土、8份硬脂酸钙、4份中性二壬基萘磺酸钡、3份甲基三乙酰氧基硅烷、5份二氧化铈、6份氯化石蜡、5份醋酸丁酸纤维素。
3.根据权利要求1或2所述的一种性能优良的电容器用薄膜，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂164、抗氧剂DLTP中的任意一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种性能优良的电容器用薄膜，其特征在于，所述热稳定剂为亚磷酸三苯酯、磷酸三苯酯中的任意一种。
5.根据权利要求1或2所述的一种性能优良的电容器用薄膜，其特征在于，所述紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的任意一种。
6.根据权利要求1或2所述的一种性能优良的电容器用薄膜，其特征在于，所述改性聚对苯二甲酸二乙酯的制备方法为：将聚对苯二甲酸二乙酯放入反应釜中，控制反应釜内的温度为273~278℃，压力为120~150Pa，然后将四氢呋喃、硅烷偶联剂、聚丙烯接枝马来酸酐、硫脲树脂、胺基羧酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、十二烷基磺酸钠共同混合加入，并以1500~1800转/分钟的转速不断搅拌2~3h后即可。
7.根据权利要求1或2所述的一种性能优良的电容器用薄膜，其特征在于，所述改性硅藻土的制备方法包括如下步骤：
（1）将硅藻土放入质量分数为10%的盐酸溶液中浸泡处理1~2h，取出后再放入质量分数为10%的氢氧化钠溶液中浸泡处理1~2h，最后取出用去离子水冲洗干净后备用；
（2）将步骤（1）处理后的硅藻土放入温度为900~950℃的条件下煅烧处理2~3h后取出，自然冷却至室温备用；
（3）将步骤（2）煅烧处理后的硅藻土同硬脂酸钙、中性二壬基萘磺酸钡、甲基三乙酰氧基硅烷、二氧化铈、氯化石蜡、醋酸丁酸纤维素共同混合后，保持环境温度为75~80℃，不断研磨粉碎后过500目即可。
8.一种如权利要求1或2所述的性能优良的电容器用薄膜的制备方法，其特征在于，具体步骤为：将所有的物料成分共同混合均匀，挤出塑化，采用下吹法，加入吹塑机吹塑成膜，控制具体工艺参数为：机筒：加料区135~140℃、塑化区150~155℃、均化区160~165℃；辅助区：模具连接颈155~160℃、成型模具160~165℃；控制吹胀比为2~3。
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| CN101990554A (zh) * | 2008-04-11 | 2011-03-23 | 杜邦帝人薄膜美国有限合伙公司 | 具有高击穿电压的塑料膜 |
| CN104419046A (zh) * | 2013-08-29 | 2015-03-18 | 合肥杰事杰新材料股份有限公司 | 一种耐撕裂、高含量矿物填充pe包装材料及其制备方法 |
| CN104893262A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-09-09 | 铜陵方正塑业科技有限公司 | 高强度食品袋及其制备方法 |
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2016
- 2016-10-26 CN CN201610946380.7A patent/CN106543656B/zh active Active
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