CN114106375A - 一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，包括以下步骤：将环烯烃共聚物颗粒放入烤箱中干燥，除去材料中的水分；将干燥后的环烯烃共聚物与聚丙烯放在双辊机上混合；将聚丙烯与环烯烃共聚物的混合物放在平板硫化机上热压定型；使用冷却装置将温度冷却至110℃‑130℃；从平板硫化机上取出环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，使用冷却装置将薄膜冷却。本发明采用上述一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，将不同添加量的环烯烃共聚物与聚丙烯混合，通过改善环烯烃共聚物与聚丙烯的相容性、调控薄膜的微观结构、抑制高温环境下分子链的运动，达到提升聚丙烯薄膜在高温下的绝缘性能的目的，效果良好，操作简单且成本低廉。

Description

一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法
技术领域
本发明涉及金属化薄膜电容器技术领域，尤其是涉及一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法。
背景技术
金属化薄膜电容器由于击穿场强高、介电损耗低、功率密度高、自愈性好等优点是高压直流输电换流站、电动汽车以及高功率密度脉冲电源等装备的核心器件。聚丙烯（PP）是目前薄膜电容器中应用最广泛的介质材料。近年来，随着电力电子装备朝着小型化、大容量化发展，薄膜电容器的运行温度不断升高，能够达到100℃以上。然而聚丙烯的稳定运行温度仅为85℃，高温环境下聚丙烯薄膜的击穿强度急剧下降、电导损耗急剧升高，容易引发电容器鼓肚、爆炸等故障，威胁电力电子装备的安全运行。鉴于以上原因，设计一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，将不同添加量的环烯烃共聚物与聚丙烯混合，通过改善环烯烃共聚物与聚丙烯的相容性、调控薄膜的微观结构、抑制高温环境下分子链的运动，达到提升聚丙烯薄膜在高温下的绝缘性能的目的，效果良好，操作简单且成本低廉。
为实现上述目的，本发明提供了一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，包括以下步骤：
（1）将环烯烃共聚物颗粒放入烤箱中干燥，干燥温度为60℃-80℃，干燥时间为20min-40min，除去材料中的水分；
（2）将干燥后的环烯烃共聚物与聚丙烯放在双辊机上混合，混合温度为185℃-195℃，混合时间为5min-15min；
（3）将聚丙烯与环烯烃共聚物的混合物放在平板硫化机上热压定型，定型时间为3min-5min，定型温度为185℃-195℃，压强为20MPa-25MPa；
（4）保持压强为20MPa-25MPa不变，使用冷却装置将温度冷却至110℃-130℃；
（5）冷却完成后，从平板硫化机上取出环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，使用冷却装置将薄膜冷却,冷却时间为10min-20min，冷却至20℃-30℃，得到最终的环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜。
优选的，所述环烯烃共聚物的掺杂质量分数为0-50%。
优选的，所述环烯烃共聚物的玻璃化转变温度为70-170℃。
优选的，所述环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜的厚度为25µm-30µm，大小为9cm×9cm。
优选的，一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，包括以下步骤：
（1）将玻璃化转变温度为110℃的环烯烃共聚物颗粒放入烤箱中干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为30min，除去材料中的水分；
（2）将干燥后的环烯烃共聚物与聚丙烯放在双辊机上混合，环烯烃共聚物的质量分数分别为10%，20%，30%，40%，50%，混合温度为190℃，混合时间为10min；
（3）将聚丙烯与环烯烃共聚物的混合物放在平板硫化机上热压定型，定型时间为5min，定型温度为190℃，压强为24MPa；
（4）保持压强为24MPa不变，使用冷却装置将温度从190℃冷却至120℃；
（5）冷却完成后，从平板硫化机上取出环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，使用冷却装置将薄膜冷却,冷却时间为15min，冷却至25℃，得到最终的环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜。
环烯烃共聚物的烯烃特性使其与聚丙烯具有良好的相容性，通过改变环烯烃共聚物的添加量，控制环状结构的引入量，调节分子间作用力，进而调控共混体系的相容性、结晶特性及分子链刚性，降低损耗并减小温度对自由体积的影响。
因此，本发明采用上述一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，将不同添加量的环烯烃共聚物与聚丙烯混合，通过改善环烯烃共聚物与聚丙烯的相容性、调控薄膜的微观结构、抑制高温环境下分子链的运动，达到提升聚丙烯薄膜在高温下的绝缘性能的目的，效果良好，操作简单且成本低廉。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明不同含量环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜的结晶结构；
图2为本发明25℃时，不同含量环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜的直流击穿场强；
图3为本发明105℃时，不同含量环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜的直流击穿场强。
具体实施方式
本发明提供了一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，包括以下步骤：
（1）将玻璃化转变温度为70-170℃的环烯烃共聚物颗粒（COC）放入烤箱中干燥，干燥温度为60℃-80℃，干燥时间为20min-40min，除去材料中的水分；
（2）将干燥后的环烯烃共聚物与聚丙烯（PP）放在双辊机上混合，环烯烃共聚物的掺杂质量分数为0-50%，混合温度为185℃-195℃，混合时间为5min-15min；
（3）将聚丙烯与环烯烃共聚物的混合物放在平板硫化机上热压定型，定型时间为3min-5min，定型温度为185℃-195℃，压强为20MPa-25MPa；
（4）保持压强为20MPa-25MPa不变，使用冷却装置将温度冷却至110℃-130℃；
（5）冷却完成后，从平板硫化机上取出环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，使用冷却装置将薄膜冷却,冷却时间为10min-20min，冷却至20℃-30℃，得到最终的环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，所述环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜的厚度为25µm-30µm，大小为9cm×9cm。
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，包括以下步骤：
（1）将玻璃化转变温度为110℃的环烯烃共聚物颗粒放入烤箱中干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为30min，除去材料中的水分；
（2）将干燥后的环烯烃共聚物与聚丙烯放在双辊机上混合，环烯烃共聚物的质量分数为10%，混合温度为190℃，混合时间为10min；
（3）将聚丙烯与环烯烃共聚物的混合物放在平板硫化机上热压定型，定型时间为5min，定型温度为190℃，压强为24MPa；
（4）保持压强为24MPa不变，使用冷却装置将温度从190℃冷却至120℃；
（5）冷却完成后，从平板硫化机上取出环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，使用冷却装置将薄膜冷却,冷却时间为15min，冷却至25℃，得到最终的环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜。
实施例2
一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，包括以下步骤：
（1）将玻璃化转变温度为110℃的环烯烃共聚物颗粒放入烤箱中干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为30min，除去材料中的水分；
（2）将干燥后的环烯烃共聚物与聚丙烯放在双辊机上混合，环烯烃共聚物的质量分数为20%，混合温度为190℃，混合时间为10min；
（3）将聚丙烯与环烯烃共聚物的混合物放在平板硫化机上热压定型，定型时间为5min，定型温度为190℃，压强为24MPa；
（4）保持压强为24MPa不变，使用冷却装置将温度从190℃冷却至120℃；
（5）冷却完成后，从平板硫化机上取出环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，使用冷却装置将薄膜冷却,冷却时间为15min，冷却至25℃，得到最终的环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜。
实施例3
一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，包括以下步骤：
（1）将玻璃化转变温度为110℃的环烯烃共聚物颗粒放入烤箱中干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为30min，除去材料中的水分；
（2）将干燥后的环烯烃共聚物与聚丙烯放在双辊机上混合，环烯烃共聚物的质量分数为30%，混合温度为190℃，混合时间为10min；
（3）将聚丙烯与环烯烃共聚物的混合物放在平板硫化机上热压定型，定型时间为5min，定型温度为190℃，压强为24MPa；
（4）保持压强为24MPa不变，使用冷却装置将温度从190℃冷却至120℃；
（5）冷却完成后，从平板硫化机上取出环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，使用冷却装置将薄膜冷却,冷却时间为15min，冷却至25℃，得到最终的环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜。
实施例4
一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，包括以下步骤：
（1）将玻璃化转变温度为110℃的环烯烃共聚物颗粒放入烤箱中干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为30min，除去材料中的水分；
（2）将干燥后的环烯烃共聚物与聚丙烯放在双辊机上混合，环烯烃共聚物的质量分数为40%，混合温度为190℃，混合时间为10min；
（3）将聚丙烯与环烯烃共聚物的混合物放在平板硫化机上热压定型，定型时间为5min，定型温度为190℃，压强为24MPa；
（4）保持压强为24MPa不变，使用冷却装置将温度从190℃冷却至120℃；
（5）冷却完成后，从平板硫化机上取出环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，使用冷却装置将薄膜冷却,冷却时间为15min，冷却至25℃，得到最终的环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜。
实施例5
一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，包括以下步骤：
（1）将玻璃化转变温度为110℃的环烯烃共聚物颗粒放入烤箱中干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为30min，除去材料中的水分；
（2）将干燥后的环烯烃共聚物与聚丙烯放在双辊机上混合，环烯烃共聚物的质量分数为50%，混合温度为190℃，混合时间为10min；
（3）将聚丙烯与环烯烃共聚物的混合物放在平板硫化机上热压定型，定型时间为5min，定型温度为190℃，压强为24MPa；
（4）保持压强为24MPa不变，使用冷却装置将温度从190℃冷却至120℃；
（5）冷却完成后，从平板硫化机上取出环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，使用冷却装置将薄膜冷却,冷却时间为15min，冷却至25℃，得到最终的环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜。
实施例6
一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，包括以下步骤：
（1）将玻璃化转变温度为110℃的100%环烯烃共聚物颗粒放入烤箱中干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为30min，除去材料中的水分；
（2）将干燥后的环烯烃共聚物放在双辊机上，温度为190℃，时间为10min；
（3）将环烯烃共聚物放在平板硫化机上热压定型，定型时间为5min，定型温度为190℃，压强为24MPa；
（4）保持压强为24MPa不变，使用冷却装置将温度从190℃冷却至120℃；
（5）冷却完成后，从平板硫化机上取出环烯烃共聚物，使用冷却装置将薄膜冷却,冷却时间为15min，冷却至25℃，得到最终的环烯烃共聚物薄膜。
实施例7
一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，包括以下步骤：
（1）将聚丙烯放在双辊机上，温度为190℃，时间为10min；
（3）将聚丙烯放在平板硫化机上热压定型，定型时间为5min，定型温度为190℃，压强为24MPa；
（4）保持压强为24MPa不变，使用冷却装置将温度从190℃冷却至120℃；
（5）冷却完成后，从平板硫化机上取出聚丙烯薄膜，使用冷却装置将薄膜冷却,冷却时间为15min，冷却至25℃，得到最终的聚丙烯薄膜。
通过改变环烯烃共聚物的添加量，调控共混体系的相容性、结晶特性及分子链刚性，降低损耗并减小温度对自由体积的影响。
实施例1-7环烯烃共聚物（COC）和聚丙烯（PP）的加入量表格如表1.
表1 不同含量的环烯烃共聚物与聚丙烯
Figure 313366DEST_PATH_IMAGE002
因此，本发明采用上述一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，将不同添加量的环烯烃共聚物与聚丙烯混合，通过改善环烯烃共聚物与聚丙烯的相容性、调控薄膜的微观结构、抑制高温环境下分子链的运动，达到提升聚丙烯薄膜在高温下的绝缘性能的目的，效果良好，操作简单且成本低廉。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将环烯烃共聚物颗粒放入烤箱中干燥，干燥温度为60℃-80℃，干燥时间为20min-40min，除去材料中的水分；
（2）将干燥后的环烯烃共聚物与聚丙烯放在双辊机上混合，混合温度为185℃-195℃，混合时间为5min-15min；
（3）将聚丙烯与环烯烃共聚物的混合物放在平板硫化机上热压定型，定型时间为3min-5min，定型温度为185℃-195℃，压强为20MPa-25MPa；
（4）保持压强为20MPa-25MPa不变，使用冷却装置将温度冷却至110℃-130℃；
（5）冷却完成后，从平板硫化机上取出环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，使用冷却装置将薄膜冷却,冷却时间为10min-20min，冷却至20℃-30℃，得到最终的环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，其特征在于：所述环烯烃共聚物的掺杂质量分数为0-50%。
3.根据权利要求1所述的一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，其特征在于：所述环烯烃共聚物的玻璃化转变温度为70-170℃。
4.根据权利要求1所述的一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，其特征在于：所述环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜的厚度为25µm-30µm，大小为9cm×9cm。
5.根据权利要求1所述的一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将玻璃化转变温度为110℃的环烯烃共聚物颗粒放入烤箱中干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为30min，除去材料中的水分；
（2）将干燥后的环烯烃共聚物与聚丙烯放在双辊机上混合，环烯烃共聚物的质量分数分别为10%，20%，30%，40%，50%，混合温度为190℃，混合时间为10min；
（3）将聚丙烯与环烯烃共聚物的混合物放在平板硫化机上热压定型，定型时间为5min，定型温度为190℃，压强为24MPa；
（4）保持压强为24MPa不变，使用冷却装置将温度从190℃冷却至120℃；
（5）冷却完成后，从平板硫化机上取出环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，使用冷却装置将薄膜冷却,冷却时间为15min，冷却至25℃，得到最终的环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜。
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