CN107718608A - 一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：首先选取原料；然后将原料投入挤出机中加热熔融，经过粗过滤器和精过滤器两级过滤后挤出熔体；再对挤出的熔体进行铸片；再对的铸片进行预热、双向同步拉伸和热定型，形成薄膜；将同步拉伸后的薄膜进行冷却、厚度测量、切边和电晕处理；接着对电晕处理后的薄膜进行收卷；对收卷后的薄膜进行第一次时效处理；最后对第一次时效处理后的薄膜进行第二次时效处理。本发明合理的BOPP双向拉伸工艺，降低薄膜的热收缩率，提高薄膜的耐温性能，生产的聚丙烯薄膜具有超薄、厚薄均匀性好、耐高温、且成膜性好，机械性能和电气性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及电容薄膜技术领域，尤其涉及一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法。
背景技术
为满足电气装置小型化和元件密集化的发展要求，提高聚丙烯薄膜电容器的最高使用温度，特别是在交流回路上使用的电容器，不仅要抑制电容器元件的内部发热，而且要考虑使用的环境温度。
在要求高精度、高稳定性的直流应用场合，耐高温电容器用聚丙烯薄膜具有极其广泛的市场。一般来说，相同电气参数聚丙烯电容器因介电常数较低比聚酯电容器体积大，价格高。使用耐高温聚丙烯薄膜制作的电容器广泛应用于电磁灶、微波炉、电动机、彩电、液晶显示器、灯具、仪表、通讯设备、电子电容、高压电容、集成电路板、混合动力汽车等诸多方面，使原先较大的电路板，因电容器体积的缩小而缩小，整机可靠性也得到提高。为整机生产厂家节约了成本，社会效益显著，其市场前景不可限量。
随着对聚丙烯电容薄膜电气性能和机械性能有更高的要求, 对其耐高温性能和厚薄均匀性要求也越来越高，耐高温电容薄膜的厚度和耐高温特性将取得重大突破，将填补国内空白，为实现电容器微型化、性能优越且耐高温的目标，提供升级换代的新型专用绝缘介质材料，具有显著的社会意义。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：
选取原料；将原料投入挤出机中，经过两级过滤器过滤后挤出熔体；对挤出的熔体进行铸片；对的铸片进行预热、双向同步拉伸和热定型，形成薄膜；将同步拉伸后的薄膜进行冷却、厚度测量、切边和电晕处理；对电晕处理后的薄膜进行收卷；对收卷后的薄膜进行第一次时效处理；对第一次时效处理后的薄膜进行第二次时效处理。
进一步的，所述选取原料要求聚丙烯原材料的等规度99％以上，灰分含量小于15ppm，熔融指数3.2-3.7g/10min，分子量分布系数4.5-5.5。
进一步的，将原料投入挤出机中，经过两级过滤器过滤后挤出熔体：原料经过温度为210-230℃的加料段、240-260℃的熔融段、250-260℃的均化段熔融塑化，然后至计量泵、经精过滤器、再经挤出机模头挤出；挤出系统的P2压力控制为50-60bar，挤出机的物料挤出量为220kg/h。
进一步的，所述铸片为将挤出的熔体引至75-90℃的激冷辊上冷却成形，激冷辊的直径为4.0米，激冷辊的转速为35-42m/min，激冷辊上附加的气刀加热装置对准激冷辊吹气使熔体粘附、贴合于激冷辊上实现熔体冷却，气刀的加热温度为70-85℃，熔体在激冷辊上冷却后得到铸片。
进一步的，所述对的铸片进行预热、双向同步拉伸和热定型，预热温度为145-160℃；拉伸温度为158-162℃，热定型温度为165-170℃；横向通过机械轨道导向延展厚片形成薄膜，纵向通过线性电机驱动带磁性的夹子，通过改变不同夹子的速度来形成夹子与夹子之间的速差，从而实现纵向拉伸，形成横向拉伸倍率为8-8.3倍，纵向拉伸倍率为5.5-6.5倍的薄膜。
进一步的，所述将同步拉伸后的薄膜进行冷却、厚度测量、切边和电晕处理冷却温度为25-30℃，切边测厚，薄膜的厚度为2-3μm，然后进行薄膜表面的电晕处理,电晕处理的强度为14W·min/m2。
进一步的，所述收卷为电晕处理后的薄膜进行收卷，收卷张力20-30N/m,收卷压力150-200N/m。
进一步的，所述第一次时效处理为将收卷后的薄膜在26-30℃、湿度小于60％、净化等级1万级环境下进行时效处理，时效时间72小时。
进一步的，所述第二次时效处理为将第一次时效处理后的薄膜在26-30℃、湿度小于60％、净化等级1万级环境下进行时效处理，时效时间8小时。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明合理的BOPP双向拉伸工艺，横向通过机械轨道导向延展厚片形成薄膜，纵向通过线性电机驱动带磁性的夹子，通过改变不同夹子的速度来形成夹子与夹子之间的速差，从而实现纵向拉伸，形成横向拉伸倍率为8-8.3倍，纵向拉伸倍率为5.5-6.5倍的薄膜，降低薄膜的热收缩率，提高薄膜的耐温性能，生产的聚丙烯薄膜具有超薄、厚薄均匀性好、耐高温、且成膜性好，机械性能和电气性能优异。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中。
图1为本发明一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法的工艺流程图。
图2为本发明实施例的薄膜物理性图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1、选取原料：要求聚丙烯原材料的等规度99％以上，灰分含量小于15ppm，熔融指数3.2-3.7g/10min，分子量分布系数4.5-5.5；
2、将原料投入挤出机中，经过两级过滤器过滤后挤出熔体：原料经过温度为210-230℃的加料段、240-260℃的熔融段、250-260℃的均化段熔融塑化，然后至计量泵、经精过滤器、再经挤出机模头挤出；挤出系统的P2压力控制为50-60bar，挤出机的物料挤出量为220kg/h；
3、对挤出的熔体进行铸片：将挤出的熔体引至75-90℃的激冷辊上冷却成形，激冷辊的直径为4.0米，激冷辊的转速为35-42m/min，激冷辊上附加的气刀加热装置对准激冷辊吹气使熔体粘附、贴合于激冷辊上实现熔体冷却，气刀的加热温度为70-85℃，熔体在激冷辊上冷却后得到铸片；
4、对的铸片进行预热、双向同步拉伸和热定型，形成薄膜：预热温度为145-160℃；拉伸温度为158-162℃，热定型温度为165-170℃；横向通过机械轨道导向延展厚片形成薄膜，纵向通过线性电机驱动带磁性的夹子，通过改变不同夹子的速度来形成夹子与夹子之间的速差，从而实现纵向拉伸，形成横向拉伸倍率为8-8.3倍，纵向拉伸倍率为5.5-6.5倍的薄膜；
5、将同步拉伸后的薄膜进行冷却、厚度测量、切边和电晕处理：冷却温度为25-30℃，切边测厚，厚度测量为将同步拉伸后的薄膜进行切边测量，薄膜的厚度为2-3μm，然后进行薄膜表面的电晕处理,电晕处理的强度为14W·min/m2；
6、对电晕处理后的薄膜进行收卷：收卷张力20-30N/m,收卷压力150-200N/m；
7、对收卷后的薄膜进行第一次时效处理：将收卷后的薄膜在26-30℃、湿度小于60％、净化等级1万级环境下进行时效处理，时效时间72小时；
8、对第一次时效处理后的薄膜进行第二次时效处理:将第一次时效处理后的薄膜在26-30℃、湿度小于60％、净化等级1万级环境下进行时效处理，时效时间8小时。
薄膜的耐温性能与薄膜的热收缩率密不可分，高的薄膜热收缩率可导致收卷后膜卷硬度过大，卷绕过紧，从而使薄膜易粘结或在高速分切情况下破裂；在蒸镀Al或Zn时会因过高的热能转换导致薄膜收缩造成金属层皲裂。因此，研究用薄膜的热收缩率指标来衡量聚丙烯薄膜的耐温性能，提高薄膜耐温性。分子链的刚柔表征链运动的自由性，链愈柔顺，链段愈容易运动、分离，熔点低，耐热愈差。大多数高分子链具有柔性，高分子聚丙烯也不例外，在不受外力作用时自发趋于卷曲形状。电容器用双向拉伸聚丙烯薄膜是通过在一定温度下对聚丙烯粒子的挤出、铸片成型、纵向拉伸、横向拉伸、收卷等过程完成的。聚丙烯薄膜的热收缩率受其柔性影响，首先表现为薄膜应力的松弛，刚收卷的薄膜热收缩率较时效后的薄膜大；其次，聚丙烯薄膜在纵向和横向拉伸过程中的分子取向无法做到完全的规整排列，薄膜中存在晶区和非晶区，非晶区域也即薄膜中的空洞，给薄膜的收缩提供了空间，薄膜在120℃温度环境下，聚丙烯分子获得能量，使其足于克服主链单键旋转位垒时，链段和整个分子的运动加剧，分子链再次趋于卷曲，出现热收缩。在拉伸过程中，原来卷曲的分子链伸展开来，其构象大大减少，分子排列有序性提高，拉伸后的熵S非晶比拉伸前的熵非晶为小，因此，拉伸取向有利于结晶。
本发明合理的BOPP双向拉伸工艺，横向通过机械轨道导向延展厚片形成薄膜，纵向通过线性电机驱动带磁性的夹子，通过改变不同夹子的速度来形成夹子与夹子之间的速差，从而实现纵向拉伸，形成横向拉伸倍率为8-8.3倍，纵向拉伸倍率为5.5-6.5倍的薄膜，降低薄膜的热收缩率，提高薄膜的耐温性能，生产的聚丙烯薄膜具有超薄、厚薄均匀性好、耐高温、且成膜性好，机械性能和电气性能优异。
采用本发明聚丙烯薄膜生产的电容器使用温度可达到110℃，产品使用寿命长，可达3万小时以上，应用领域广，可应用于消费类电子、电器、电源、电动机与电气设备等领域。
实施例1
一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1、选取原料：要求聚丙烯原材料的等规度99％以上，灰分含量小于15ppm，熔融指数3.2-3.7g/10min，分子量分布系数4.5-5.5；
2、将原料投入挤出机中，经过两级过滤器过滤后挤出熔体：原料经过温度为210-230℃的加料段、240-260℃的熔融段、250-260℃的均化段熔融塑化，然后至计量泵、经精过滤器、再经挤出机模头挤出；挤出系统的P2压力控制为50-60bar，挤出机的物料挤出量为220kg/h；
3、对挤出的熔体进行铸片：将挤出的熔体引至80-90℃的激冷辊上冷却成形，激冷辊的直径为4.0米，激冷辊的转速为35-42m/min，激冷辊上附加的气刀加热装置对准激冷辊吹气使熔体粘附、贴合于激冷辊上实现熔体冷却，气刀的加热温度为70-85℃，熔体在激冷辊上冷却后得到铸片；
4、对的铸片进行预热、双向同步拉伸和热定型，形成薄膜：预热温度为145-160℃；拉伸温度为158-162℃，热定型温度为165-170℃；横向通过机械轨道导向延展厚片形成薄膜，纵向通过线性电机驱动带磁性的夹子，通过改变不同夹子的速度来形成夹子与夹子之间的速差，从而实现纵向拉伸，形成横向拉伸倍率为(8-8.3)倍，纵向拉伸倍率为(5.5-6.5)倍的薄膜；
5、将同步拉伸后的薄膜进行冷却、厚度测量、切边和电晕处理：冷却温度为25-30℃，切边测厚，厚度测量为将同步拉伸后的薄膜进行切边测量，薄膜的厚度为2.45μm，然后进行薄膜表面的电晕处理,电晕处理的强度为14W·min/m2；
6、对电晕处理后的薄膜进行收卷：收卷张力20N/m,收卷压力150N/m；
7、对收卷后的薄膜进行第一次时效处理：将收卷后的薄膜在26-30℃、湿度小于60％、净化等级1万级环境下进行时效处理，时效时间72小时；
8、对第一次时效处理后的薄膜进行第二次时效处理:将第一次时效处理后的薄膜在26-30℃、湿度小于60％、净化等级1万级环境下进行时效处理，时效时间8小时。
实施例2
一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1、选取原料：要求聚丙烯原材料的等规度99％以上，灰分含量小于15ppm，熔融指数3.2-3.7g/10min，分子量分布系数4.5-5.5；
2、将原料投入挤出机中，经过两级过滤器过滤后挤出熔体：原料经过温度为210-230℃的加料段、240-260℃的熔融段、250-260℃的均化段熔融塑化，然后至计量泵、经精过滤器、再经挤出机模头挤出；挤出系统的P2压力控制为50-60bar，挤出机的物料挤出量为240kg/h；
3、对挤出的熔体进行铸片：将挤出的熔体引至78-88℃的激冷辊上冷却成形，激冷辊的直径为4.0米，激冷辊的转速为35-42m/min，激冷辊上附加的气刀加热装置对准激冷辊吹气使熔体粘附、贴合于激冷辊上实现熔体冷却，气刀的加热温度为70-85℃，熔体在激冷辊上冷却后得到铸片；
4、对的铸片进行预热、双向同步拉伸和热定型，形成薄膜：预热温度为145-163℃；拉伸温度为158-163℃，热定型温度为165-170℃；横向通过机械轨道导向延展厚片形成薄膜，纵向通过线性电机驱动带磁性的夹子，通过改变不同夹子的速度来形成夹子与夹子之间的速差，从而实现纵向拉伸，形成横向拉伸倍率为8-8.3倍，纵向拉伸倍率为5.5-6.5倍的薄膜；
5、将同步拉伸后的薄膜进行冷却、厚度测量、切边和电晕处理：冷却温度为25-30℃，切边测厚，厚度测量为将同步拉伸后的薄膜进行切边测量，薄膜的厚度为2.7μm，然后进行薄膜表面的电晕处理,电晕处理的强度为14W·min/m2；
6、对电晕处理后的薄膜进行收卷：收卷张力25N/m,收卷压力180N/m；
7、对收卷后的薄膜进行第一次时效处理：将收卷后的薄膜在26-30℃、湿度小于60％、净化等级1万级环境下进行时效处理，时效时间72小时；
8、对第一次时效处理后的薄膜进行第二次时效处理:将第一次时效处理后的薄膜在26-30℃、湿度小于60％、净化等级1万级环境下进行时效处理，时效时间8小时。
实施例3
一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1、选取原料：要求聚丙烯原材料的等规度99％以上，灰分含量小于15ppm，熔融指数3.2-3.7g/10min，分子量分布系数4.5-5.5；
2、将原料投入挤出机中，经过两级过滤器过滤后挤出熔体：原料经过温度为210-230℃的加料段、240-260℃的熔融段、250-260℃的均化段熔融塑化，然后至计量泵、经精过滤器、再经挤出机模头挤出；挤出系统的P2压力控制为60bar，挤出机的物料挤出量为270kg/h；
3、对挤出的熔体进行铸片：将挤出的熔体引至75-85℃的激冷辊上冷却成形，激冷辊的直径为4.0米，激冷辊的转速为35-42m/min，激冷辊上附加的气刀加热装置对准激冷辊吹气使熔体粘附、贴合于激冷辊上实现熔体冷却，气刀的加热温度为70-85℃，熔体在激冷辊上冷却后得到铸片；
4、对的铸片进行预热、双向同步拉伸和热定型，形成薄膜：预热温度为145-163℃；拉伸温度为158-163℃，热定型温度为165-170℃；横向通过机械轨道导向延展厚片形成薄膜，纵向通过线性电机驱动带磁性的夹子，通过改变不同夹子的速度来形成夹子与夹子之间的速差，从而实现纵向拉伸，形成横向拉伸倍率为8-8.3倍，纵向拉伸倍率为5.5-6.5倍的薄膜；
5、将同步拉伸后的薄膜进行冷却、厚度测量、切边和电晕处理：冷却温度为25-30℃，切边测厚，厚度测量为将同步拉伸后的薄膜进行切边测量，薄膜的厚度为2.9μm，然后进行薄膜表面的电晕处理,电晕处理的强度为14W·min/m2；
6、对电晕处理后的薄膜进行收卷：收卷张力27N/m,收卷压力200N/m；
7、对收卷后的薄膜进行第一次时效处理：将收卷后的薄膜在26-30℃、湿度小于60％、净化等级1万级环境下进行时效处理，时效时间72小时；
8、对第一次时效处理后的薄膜进行第二次时效处理:将第一次时效处理后的薄膜在26-30℃、湿度小于60％、净化等级1万级环境下进行时效处理，时效时间8小时。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
选取原料；
将原料投入挤出机中，经过两级过滤器过滤后挤出熔体；
对挤出的熔体进行铸片；
对的铸片进行预热、双向同步拉伸和热定型，形成薄膜；
将同步拉伸后的薄膜进行冷却、厚度测量、切边和电晕处理；
对电晕处理后的薄膜进行收卷；
对收卷后的薄膜进行第一次时效处理；
对第一次时效处理后的薄膜进行第二次时效处理。
2.根据权利要求1所述一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述选取原料要求聚丙烯原材料的等规度99％以上，灰分含量小于15ppm，熔融指数3.2-3.7g/10min，分子量分布系数4.5-5.5。
3.根据权利要求1所述一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：将原料投入挤出机中，经过两级过滤器过滤后挤出熔体：原料经过温度为210-230℃的加料段、240-260℃的熔融段、250-260℃的均化段熔融塑化，然后至计量泵、经精过滤器、再经挤出机模头挤出；挤出系统的P2压力控制为50-60bar，挤出机的物料挤出量为220kg/h。
4.根据权利要求1所述一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述铸片为将挤出的熔体引至75-90℃的激冷辊上冷却成形，激冷辊的直径为4.0米，激冷辊的转速为35-42m/min，激冷辊上附加的气刀加热装置对准激冷辊吹气使熔体粘附、贴合于激冷辊上实现熔体冷却，气刀的加热温度为70-85℃，熔体在激冷辊上冷却后得到铸片。
5.根据权利要求1所述一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述对的铸片进行预热、双向同步拉伸和热定型，预热温度为145-160℃；拉伸温度为158-162℃，热定型温度为165-170℃；横向通过机械轨道导向延展厚片形成薄膜，纵向通过线性电机驱动带磁性的夹子，通过改变不同夹子的速度来形成夹子与夹子之间的速差，从而实现纵向拉伸，形成横向拉伸倍率为8-8.3倍，纵向拉伸倍率为5.5-6.5倍的薄膜。
6.根据权利要求1所述一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述将同步拉伸后的薄膜进行冷却、厚度测量、切边和电晕处理冷却温度为25-30℃，切边测厚，薄膜的厚度为2-3μm，然后进行薄膜表面的电晕处理,电晕处理的强度为14W·min/m2。
7.根据权利要求1所述一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述收卷为电晕处理后的薄膜进行收卷，收卷张力20-30N/m,收卷压力150-200N/m。
8.根据权利要求1所述一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述第一次时效处理为将收卷后的薄膜在26-30℃、湿度小于60％、净化等级1万级环境下进行时效处理，时效时间72小时。
9.根据权利要求1所述一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述第二次时效处理为将第一次时效处理后的薄膜在26-30℃、湿度小于60％、净化等级1万级环境下进行时效处理，时效时间8小时。
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