CN112216515A - 一种超薄电容膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了技术领域的一种薄电容膜及其制备方法,所述超薄电容膜包括外表层、里层和内表层，外表层，采用表面覆盖有TiO2的铝电极箔，铝电极箔由纯度为99.99％低压电解容器阳极腐蚀扩面制得；里层，所述里层与外表层设有高介电材料；内表层，由石墨粉、酸性溶液以及氧化剂制成的，本发明由外表层氧化膜，内层电容膜以及内表层的氧化膜的复合膜结构设置，使电容膜具有表面质量高、厚度均匀等优点，同时还具有较好的绝缘性能，且耐温耐压性能高，不容易受到外界环境的干扰而损坏的问题，各向同性和耐压性，纵横向收缩率降低，弓形效应减小，机械性能良好，能够满足电容器大容量、微型化的需求，散热性能好，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明公开了一种超薄电容膜及其制备方法，具体为薄膜材料技术领域。
背景技术
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薄膜，从两端重叠后，卷绕成圆筒状的构造之电容器。而依塑料薄膜的种类又被分别称为聚乙酯电容，聚丙烯电容，聚苯乙烯电容和聚碳酸酯电容。
聚乙烯薄膜具有稳定的物理性能、优良的机械强度和优异的电气绝缘性能，特别是经双向拉伸生产的聚乙烯薄膜，具有质轻、损耗小、耐压击穿场强高、电绝缘性和机械性能优良等特点，使其特别适合用做工频下强电领域的薄膜电容器，如电力电容器、电气设备电容器、电力机车电容器、混合动力汽车电容器等。
随着电气装置向小型化和元件密集化方向发展，对电容器的体积、耐温、耐压和可靠性等指标提出了更高的要求。用于交流电路的电容器，不仅要考虑使用环境温度，而且要考虑电容器元件的内部发热，聚乙烯薄膜电容器的使用温度需要进一步提高，这就对聚乙烯介质薄膜的高温稳定性能提出了进一步要求。
目前市场上的电容膜存在耐温耐压性能低，容易受到外界环境的影响而出现结构损坏的问题，且薄膜由于厚度很薄，厚片吸附效果较差，易出现厚片表面质量不好及厚度不良现象，温度升高较快，容易影响电容器的正常作业，为此，我们提出了一种超薄电容膜及其制备方法投入使用，以解决上述问题。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种超薄电容膜及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种超薄电容膜，所述超薄电容膜包括外表层、里层和内表层，
外表层，采用表面覆盖有TiO2的铝电极箔，铝电极箔由纯度为99.99％低压电解容器阳极腐蚀扩面制得；
里层，采用高纯度的聚乙烯原料，灰分含量小于10ppm，分子量分布系数3.5-4.5，熔融指数3.0-3.3g/15min，所述里层与外表层设有高介电材料；
内表层，由石墨粉、酸性溶液以及氧化剂制成的，所述内表层与里层之间通过粘合剂和抗静电剂贴合连接。
进一步地，所述电解容器的厚度为100μm，所述铝电极箔的腐蚀扩面在钛离子浓度为0.02mol/L的无机盐溶液中进行。
进一步地，所述高介电材料采用由氧化铝、钛酸钡、氧化锆或二氧化钛其中至少两个混合组成，且所述高介电材料占里层总重量的0.05％-0.08％。
进一步地，所述酸性溶液为稀硫酸，所述氧化剂为高锰酸钾。
进一步地，所述外表层的膜厚为0.3-1.0μm，所述里层的膜厚为1.2-7.5μm，所述内表层的膜厚为0.5-0.9μm。
进一步地，所述粘合剂的厚度为0.06-0.09μm，所述抗静电剂采用乙氧基月桂酷胺或甘油硬脂酸酯。
一种超薄电容膜的制备方法，包括以下步骤，
将低压电解容器阳极腐蚀扩面制得铝电极箔，调整pH为1.5，控制水浴恒温锅的温度为70℃，浸渍处理15min，氧化物水解沉积在铝电极箔表面微孔内，取出样品水洗后，通过550℃的高温处理；
在250℃-260℃下，将聚乙烯原料经熔融塑化，形成熔融均匀的粘流态熔体通过过滤器，滤去粘流态熔体中的杂质和未熔物，然后挤入T形模头，形成薄片，模头温度控制在270℃-280℃；
将石墨粉、酸性溶液以及氧化剂混合，磁力搅拌1.5h，水浴过程中加入去离子水并离心，抽滤洗涤后得到氧化膜；
将上述的三层组成膜样品紧密贴合，得到初步铸片，将铸片在纵向拉伸机上进行纵向拉伸处理，纵向拉伸的温度为110℃-130℃，纵向拉伸比为3.5-5.5，经过纵向拉伸后，再进行横向拉伸处理，所述横向拉伸的温度为100℃-120℃，横向拉伸比为3.0-5.0；165-170℃下热定型，26-30℃下冷却定型得到薄膜。
进一步地，所述氧化膜制备成型前且洗涤后置于65℃的真空环境下干燥得出，且以AAO膜为滤膜进行抽滤作业。
进一步地，所述熔融共挤的温度为300℃-320℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明由外表层氧化膜，内层电容膜以及内表层的氧化膜的复合膜结构设置，使电容膜具有表面质量高、厚度均匀等优点，同时还具有较好的绝缘性能，且耐温耐压性能高，不容易受到外界环境的干扰而损坏的问题，各向同性和耐压性，纵横向收缩率降低，弓形效应减小，机械性能良好，能够满足电容器大容量、微型化的需求，散热性能好，使用寿命长。
具体实施方式
下面本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：本发明提供一种超薄电容膜，超薄电容膜包括外表层、里层和内表层，外表层，采用表面覆盖有TiO2的铝电极箔，铝电极箔由纯度为99.99％低压电解容器阳极腐蚀扩面制得；里层，采用高纯度的聚乙烯原料，灰分含量小于10ppm，分子量分布系数3.5-4.5，熔融指数3.0-3.3g/15min，里层与外表层设有高介电材料；内表层，由石墨粉、酸性溶液以及氧化剂制成的，内表层与里层之间通过粘合剂和抗静电剂贴合连接。
电解容器的厚度为100μm，铝电极箔的腐蚀扩面在钛离子浓度为0.02mol/L的无机盐溶液中进行。
高介电材料采用由钛酸钡和氧化锆混合组成，且高介电材料占里层总重量的0.06％。
酸性溶液为稀硫酸，氧化剂为高锰酸钾。
外表层的膜厚为0.5μm，里层的膜厚为3.4μm，内表层的膜厚为0.6μm。
粘合剂的厚度为0.06-0.09μm，抗静电剂采用乙氧基月桂酷胺或甘油硬脂酸酯。
上述超薄电容膜制备方法包括以下步骤，
将低压电解容器阳极腐蚀扩面制得铝电极箔，调整pH为1.5，控制水浴恒温锅的温度为70℃，浸渍处理15min，氧化物水解沉积在铝电极箔表面微孔内，取出样品水洗后，通过550℃的高温处理；
在250℃-260℃下，将聚乙烯原料经熔融塑化，形成熔融均匀的粘流态熔体通过过滤器，滤去粘流态熔体中的杂质和未熔物，然后挤入T形模头，形成薄片，模头温度控制在270℃-280℃；
将石墨粉、酸性溶液以及氧化剂混合，磁力搅拌1.5h，水浴过程中加入去离子水并离心，抽滤洗涤后得到氧化膜；
将上述的三层组成膜样品紧密贴合，得到初步铸片，将铸片在纵向拉伸机上进行纵向拉伸处理，纵向拉伸的温度为110℃-130℃，纵向拉伸比为3.5-5.5，经过纵向拉伸后，再进行横向拉伸处理，横向拉伸的温度为100℃-120℃，横向拉伸比为3.0-5.0；165-170℃下热定型，26-30℃下冷却定型得到薄膜。
氧化膜制备成型前且洗涤后置于65℃的真空环境下干燥得出，且以AAO膜为滤膜进行抽滤作业。
熔融共挤的温度为300℃-320℃。
实施例二：实施例一：本发明提供一种超薄电容膜，超薄电容膜包括外表层、里层和内表层，外表层，采用表面覆盖有TiO2的铝电极箔，铝电极箔由纯度为99.99％低压电解容器阳极腐蚀扩面制得；里层，采用高纯度的聚乙烯原料，灰分含量小于10ppm，分子量分布系数3.5-4.5，熔融指数3.0-3.3g/15min，里层与外表层设有高介电材料；内表层，由石墨粉、酸性溶液以及氧化剂制成的，内表层与里层之间通过粘合剂和抗静电剂贴合连接。
电解容器的厚度为100μm，铝电极箔的腐蚀扩面在钛离子浓度为0.02mol/L的无机盐溶液中进行。
高介电材料采用由氧化铝和钛酸钡混合组成，且高介电材料占里层总重量的0.07％。
酸性溶液为稀硫酸，氧化剂为高锰酸钾。
外表层的膜厚为0.75μm，里层的膜厚为5.3μm，内表层的膜厚为0.8μm。
粘合剂的厚度为0.06-0.09μm，抗静电剂采用乙氧基月桂酷胺或甘油硬脂酸酯。
上述超薄电容膜制备方法包括以下步骤，
将低压电解容器阳极腐蚀扩面制得铝电极箔，调整pH为1.5，控制水浴恒温锅的温度为70℃，浸渍处理15min，氧化物水解沉积在铝电极箔表面微孔内，取出样品水洗后，通过550℃的高温处理；
在250℃-260℃下，将聚乙烯原料经熔融塑化，形成熔融均匀的粘流态熔体通过过滤器，滤去粘流态熔体中的杂质和未熔物，然后挤入T形模头，形成薄片，模头温度控制在270℃-280℃；
将石墨粉、酸性溶液以及氧化剂混合，磁力搅拌1.5h，水浴过程中加入去离子水并离心，抽滤洗涤后得到氧化膜；
将上述的三层组成膜样品紧密贴合，得到初步铸片，将铸片在纵向拉伸机上进行纵向拉伸处理，纵向拉伸的温度为110℃-130℃，纵向拉伸比为3.5-5.5，经过纵向拉伸后，再进行横向拉伸处理，横向拉伸的温度为100℃-120℃，横向拉伸比为3.0-5.0；165-170℃下热定型，26-30℃下冷却定型得到薄膜。
氧化膜制备成型前且洗涤后置于65℃的真空环境下干燥得出，且以AAO膜为滤膜进行抽滤作业。
熔融共挤的温度为300℃-320℃。
实施例三：实施例一：本发明提供一种超薄电容膜，超薄电容膜包括外表层、里层和内表层，外表层，采用表面覆盖有TiO2的铝电极箔，铝电极箔由纯度为99.99％低压电解容器阳极腐蚀扩面制得；里层，采用高纯度的聚乙烯原料，灰分含量小于10ppm，分子量分布系数3.5-4.5，熔融指数3.0-3.3g/15min，里层与外表层设有高介电材料；内表层，由石墨粉、酸性溶液以及氧化剂制成的，内表层与里层之间通过粘合剂和抗静电剂贴合连接。
电解容器的厚度为100μm，铝电极箔的腐蚀扩面在钛离子浓度为0.02mol/L的无机盐溶液中进行。
高介电材料采用由氧化铝和氧化锆两个混合组成，且高介电材料占里层总重量的0.08％。
酸性溶液为稀硫酸，氧化剂为高锰酸钾。
外表层的膜厚为0.9μm，里层的膜厚为6.5μm，内表层的膜厚为0.85μm。
粘合剂的厚度为0.06-0.09μm，抗静电剂采用乙氧基月桂酷胺或甘油硬脂酸酯。
上述超薄电容膜制备方法包括以下步骤，
将低压电解容器阳极腐蚀扩面制得铝电极箔，调整pH为1.5，控制水浴恒温锅的温度为70℃，浸渍处理15min，氧化物水解沉积在铝电极箔表面微孔内，取出样品水洗后，通过550℃的高温处理；
在250℃-260℃下，将聚乙烯原料经熔融塑化，形成熔融均匀的粘流态熔体通过过滤器，滤去粘流态熔体中的杂质和未熔物，然后挤入T形模头，形成薄片，模头温度控制在270℃-280℃；
将石墨粉、酸性溶液以及氧化剂混合，磁力搅拌1.5h，水浴过程中加入去离子水并离心，抽滤洗涤后得到氧化膜；
将上述的三层组成膜样品紧密贴合，得到初步铸片，将铸片在纵向拉伸机上进行纵向拉伸处理，纵向拉伸的温度为110℃-130℃，纵向拉伸比为3.5-5.5，经过纵向拉伸后，再进行横向拉伸处理，横向拉伸的温度为100℃-120℃，横向拉伸比为3.0-5.0；165-170℃下热定型，26-30℃下冷却定型得到薄膜。
氧化膜制备成型前且洗涤后置于65℃的真空环境下干燥得出，且以AAO膜为滤膜进行抽滤作业。
熔融共挤的温度为300℃-320℃。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种超薄电容膜，其特征在于：所述超薄电容膜包括外表层、里层和内表层，
外表层，采用表面覆盖有TiO2的铝电极箔，铝电极箔由纯度为99.99％低压电解容器阳极腐蚀扩面制得；
里层，采用高纯度的聚乙烯原料，灰分含量小于10ppm，分子量分布系数3.5-4.5，熔融指数3.0-3.3g/15min，所述里层与外表层设有高介电材料；
内表层，由石墨粉、酸性溶液以及氧化剂制成的，所述内表层与里层之间通过粘合剂和抗静电剂贴合连接。
2.根据权利要求1所述的一种超薄电容膜，其特征在于：所述电解容器的厚度为100μm，所述铝电极箔的腐蚀扩面在钛离子浓度为0.02mol/L的无机盐溶液中进行。
3.根据权利要求1所述的一种超薄电容膜，其特征在于：所述高介电材料采用由氧化铝、钛酸钡、氧化锆或二氧化钛其中至少两个混合组成，且所述高介电材料占里层总重量的0.05％-0.08％。
4.根据权利要求1所述的一种超薄电容膜，其特征在于：所述酸性溶液为稀硫酸，所述氧化剂为高锰酸钾。
5.根据权利要求1所述的一种超薄电容膜，其特征在于：所述外表层的膜厚为0.3-1.0μm，所述里层的膜厚为1.2-7.5μm，所述内表层的膜厚为0.5-0.9μm。
6.根据权利要求1所述的一种超薄电容膜，其特征在于：所述粘合剂的厚度为0.06-0.09μm，所述抗静电剂采用乙氧基月桂酷胺或甘油硬脂酸酯。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种超薄电容膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
将低压电解容器阳极腐蚀扩面制得铝电极箔，调整pH为1.5，控制水浴恒温锅的温度为70℃，浸渍处理15min，氧化物水解沉积在铝电极箔表面微孔内，取出样品水洗后，通过550℃的高温处理；
在250℃-260℃下，将聚乙烯原料经熔融塑化，形成熔融均匀的粘流态熔体通过过滤器，滤去粘流态熔体中的杂质和未熔物，然后挤入T形模头，形成薄片，模头温度控制在270℃-280℃；
将石墨粉、酸性溶液以及氧化剂混合，磁力搅拌1.5h，水浴过程中加入去离子水并离心，抽滤洗涤后得到氧化膜；
将上述的三层组成膜样品紧密贴合，得到初步铸片，将铸片在纵向拉伸机上进行纵向拉伸处理，纵向拉伸的温度为110℃-130℃，纵向拉伸比为3.5-5.5，经过纵向拉伸后，再进行横向拉伸处理，所述横向拉伸的温度为100℃-120℃，横向拉伸比为3.0-5.0；165-170℃下热定型，26-30℃下冷却定型得到薄膜。
8.根据权利要求7所述的一种超薄电容膜的制备方法，其特征在于：所述氧化膜制备成型前且洗涤后置于65℃的真空环境下干燥得出，且以AAO膜为滤膜进行抽滤作业。
9.根据权利要求7所述的一种超薄电容膜的制备方法，其特征在于：所述熔融共挤的温度为300℃-320℃。
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