CN115194977B - 一种电容器用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电容器用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法,包括以下步骤:将长链支化聚丙烯与成核剂在双辊机上充分混合,成核剂的质量分数为0.01‑0.07%;将长链支化聚丙烯与成核剂混合物放在平板硫化机熔融,压强为20MPa‑25MPa;保持压强不变,将平板硫化机缓慢冷却至110℃‑130℃;冷却完成后,从平板硫化机上取出长链支化聚丙烯/成核剂改性薄膜试样,在空气中将薄膜自然冷却至20℃‑30℃。本发明通过成核剂添加量的控制,实现了长支链聚丙烯结晶特性调控,达到了提升长链支化聚丙烯薄膜在高温下电气性能的目的,效果良好,操作简单且成本低廉。
Description
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用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法。
背景技术
金属化薄膜电容器具有耐压能力强、自愈性好等优点,在先进电子器件和电力系统中发挥着重要作用。聚丙烯(PP)是金属化薄膜电容器应用最广泛的电介质材料。随着电力电子装备朝着小型化、大容量化发展,金属化薄膜电容器的运行温度不断升高,在高压直流输电换流站、电动汽车以及航天航空等应用领域中其工作温度均能达到100℃以上。然而,聚丙烯的长时稳定运行温度仅为85℃。高温环境下聚丙烯薄膜的击穿强度急剧下降,造成电容器鼓肚、爆炸等故障频发,威胁电力电子装备的安全运行。鉴于以上原因,设计一种电容器用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能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用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法,通过成核剂添加量的控制,实现了长支链聚丙烯结晶特性调控,达到了提升长链支化聚丙烯薄膜在高温下电气性能的目的,推进金属化薄膜电容器在高温环境下的正常应用。
为实现上述目的,本发明提供了一种电容器用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法,包括以下步骤:
(1)将长链支化聚丙烯与成核剂在双辊机上充分混合,成核剂的质量分数为0.01-0.07%,温度为185℃-195℃,混合时间为5min-15min;
(2)将长链支化聚丙烯与成核剂混合物放在平板硫化机熔融,熔融温度为185℃-195℃,熔融时间为3min-5min,压强为20MPa-25MPa;
(3)保持压强为20MPa-25MPa,将平板硫化机缓慢冷却至110℃-130℃,冷却时间为10min-20min;
(4)冷却完成后,从平板硫化机上取出长链支化聚丙烯/成核剂改性薄膜试样,在空气中将薄膜自然冷却至20℃-30℃,冷却时间为10min-20min。
优选的,所述成核剂为山梨醇类α成核剂。
优选的,所述长链支化聚丙烯的熔体流动速率为2.0g/10min。
优选的,包括以下步骤:
(1)将长链支化聚丙烯与山梨醇类α成核剂DMDBS放在双辊机上充分混合,成核剂的质量分数分别为0.01%、0.03%、0.05%、0.07%,混合温度为190℃,混合时间为10min;
(2)将长链支化聚丙烯与成核剂混合物放在平板硫化机上熔融,熔融温度为190℃,熔融时间为3min,压强为22MPa;
(3)保持压强为22MPa,将平板硫化机缓慢从190℃冷却到120℃,冷却时间为14min;
(4)冷却完成后,从平板硫化机上取出长链支化聚丙烯/成核剂改性薄膜试样,在空气中将自然冷却至25℃,冷却时间为20min,可得到长链支化聚丙烯/成核剂改性薄膜。
长链支化聚丙烯(LCBPP)具有较好的耐热性能,引入的长支链结构可以增强分子链缠结并促进异相成核,进而限制高温下载流子的迁移,以达到提升其高温绝缘性能的目的。将微量的不同添加量的成核剂与长链支化聚丙烯混合,实现长链支化聚丙烯结晶形貌的调控。通过改善长链支化聚丙烯薄膜的结晶特性,达到提升薄膜在高温下的电气性能的目的,效果良好,操作简单且成本低廉。
因此,本发明采用上述一种电容器用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法,通过成核剂添加量的控制,实现了长支链聚丙烯结晶特性调控,达到了提升长链支化聚丙烯薄膜在高温下电气性能的目的,推进金属化薄膜电容器在高温环境下的正常应用。
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为本发明聚丙烯以及成核剂含量不同的改性长链支化聚丙烯薄膜微观结构;
图2为本发明25℃时,聚丙烯以及成核剂含量不同的改性长链支化聚丙烯薄膜的直流击穿场强;
图3为本发明125℃时,聚丙烯以及成核剂含量不同的改性长链支化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用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法,包括以下步骤:
(1)将长链支化聚丙烯与成核剂在双辊机上充分混合,成核剂的质量分数为0.01-0.07%,温度为185℃-195℃,混合时间为5min-15min,长链支化聚丙烯的熔体流动速率为2.0g/10min;
(2)将长链支化聚丙烯与山梨醇类α成核剂混合物放在平板硫化机熔融,熔融温度为185℃-195℃,熔融时间为3min-5min,压强为20MPa-25MPa;
(3)保持压强为20MPa-25MPa,将平板硫化机缓慢冷却至110℃-130℃,冷却时间为10min-20min;
(4)冷却完成后,从平板硫化机上取出长链支化聚丙烯/成核剂改性薄膜试样,在空气中将薄膜自然冷却至20℃-30℃,冷却时间为10min-20min。
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
本发明提供了一种电容器用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法,包括以下步骤:
(1)将长链支化聚丙烯与山梨醇类α成核剂DMDBS放在双辊机上充分混合,成核剂的质量分数为0.01%,混合温度为190℃,混合时间为10min;
(2)将长链支化聚丙烯与山梨醇类α成核剂DMDBS混合物放在平板硫化机上熔融,熔融温度为190℃,熔融时间为3min,压强为22MPa;
(3)保持压强为22MPa,将平板硫化机缓慢从190℃冷却到120℃,冷却时间为14min;
(4)冷却完成后,从平板硫化机上取出长链支化聚丙烯/成核剂改性薄膜试样,在空气中将自然冷却至25℃,冷却时间为20min,可得到长链支化聚丙烯/成核剂改性薄膜。
实施例2
本发明提供了一种电容器用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法,包括以下步骤:
(1)将长链支化聚丙烯与山梨醇类α成核剂DMDBS放在双辊机上充分混合,成核剂的质量分数为0.03%,混合温度为190℃,混合时间为10min;
(2)将长链支化聚丙烯与山梨醇类α成核剂DMDBS混合物放在平板硫化机上熔融,熔融温度为190℃,熔融时间为3min,压强为22MPa;
(3)保持压强为22MPa,将平板硫化机缓慢从190℃冷却到120℃,冷却时间为14min;
(4)冷却完成后,从平板硫化机上取出长链支化聚丙烯/成核剂改性薄膜试样,在空气中将自然冷却至25℃,冷却时间为20min,可得到长链支化聚丙烯/成核剂改性薄膜。
实施例3
本发明提供了一种电容器用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法,包括以下步骤:
(1)将长链支化聚丙烯与山梨醇类α成核剂DMDBS放在双辊机上充分混合,成核剂的质量分数为0.05%,混合温度为190℃,混合时间为10min;
(2)将长链支化聚丙烯与山梨醇类α成核剂DMDBS混合物放在平板硫化机上熔融,熔融温度为190℃,熔融时间为3min,压强为22MPa;
(3)保持压强为22MPa,将平板硫化机缓慢从190℃冷却到120℃,冷却时间为14min;
(4)冷却完成后,从平板硫化机上取出长链支化聚丙烯/成核剂改性薄膜试样,在空气中将自然冷却至25℃,冷却时间为20min,可得到长链支化聚丙烯/成核剂改性薄膜。
实施例4
本发明提供了一种电容器用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法,包括以下步骤:
(1)将长链支化聚丙烯与山梨醇类α成核剂DMDBS放在双辊机上充分混合,成核剂的质量分数为0.07%,混合温度为190℃,混合时间为10min;
(2)将长链支化聚丙烯与山梨醇类α成核剂DMDBS混合物放在平板硫化机上熔融,熔融温度为190℃,熔融时间为3min,压强为22MPa;
(3)保持压强为22MPa,将平板硫化机缓慢从190℃冷却到120℃,冷却时间为14min;
(4)冷却完成后,从平板硫化机上取出长链支化聚丙烯/成核剂改性薄膜试样,在空气中将自然冷却至25℃,冷却时间为20min,可得到长链支化聚丙烯/成核剂改性薄膜。
对比例1
一种电容器用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法,包括以下步骤:
(1)将长链支化聚丙烯(LCBPP)放在平板硫化机上熔融,熔融温度为190℃,熔融时间为3min,压强为22MPa;
(3)保持压强为22MPa,将平板硫化机缓慢从190℃冷却到120℃,冷却时间为14min;
(4)冷却完成后,从平板硫化机上取出长链支化聚丙烯薄膜试样,在空气中将自然冷却至25℃,冷却时间为20min,可得到长链支化聚丙烯薄膜。
对比例2
一种电容器用聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法,包括以下步骤:
(1)将聚丙烯(PP)放在平板硫化机上熔融,熔融温度为190℃,熔融时间为3min,压强为22MPa;
(3)保持压强为22MPa,将平板硫化机缓慢从190℃冷却到120℃,冷却时间为14min;
(4)冷却完成后,从平板硫化机上取出长链支化聚丙烯薄膜试样,在空气中将自然冷却至25℃,冷却时间为20min,可得到长链支化聚丙烯薄膜。
本发明通过添加微量的不同含量的成核剂,改善长链支化聚丙烯微观结构,提升高温下的电气性能。表1所示为成核剂含量不同的改性长链支化聚丙烯薄膜编号,如下表。
表1成核剂含量不同的改性长链支化聚丙烯薄膜编号
图1所示为聚丙烯以及成核剂含量不同的改性长链支化聚丙烯薄膜微观结构。图2和图3所示为25℃和125℃时,聚丙烯以及成核剂含量不同的改性长链支化聚丙烯薄膜的直流击穿场强。从图中可知长链支化聚丙烯(LCBPP)具有较好的耐热性能,引入的长支链结构可以增强分子链缠结并促进异相成核,进而限制高温下载流子的迁移,以达到提升其高温绝缘性能的目的。
因此,本发明采用上述一种电容器用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法,通过成核剂添加量的控制,实现了长支链聚丙烯结晶特性调控,达到了提升长链支化聚丙烯薄膜在高温下电气性能的目的,推进金属化薄膜电容器在高温环境下的正常应用。
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 (3)
1.一种电容器用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将长链支化聚丙烯与成核剂在双辊机上充分混合,成核剂的质量分数为0.05%,温度为185℃-195℃,混合时间为5min-15min;
(2)将长链支化聚丙烯与成核剂混合物放在平板硫化机熔融,熔融温度为185℃-195℃,熔融时间为3min-5min,压强为20MPa-25MPa;
(3)保持压强为20MPa-25MPa,将平板硫化机缓慢冷却至110℃-130℃,冷却时间为10min-20min;
(4)冷却完成后,从平板硫化机上取出长链支化聚丙烯/成核剂改性薄膜试样,在空气中将薄膜自然冷却至20℃-30℃,冷却时间为10min-20min。
2.根据权利要求1所述的一种电容器用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法,其特征在于:所述成核剂为山梨醇类α成核剂。
3.根据权利要求1所述的一种电容器用长链支化聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法,其特征在于:所述长链支化聚丙烯的熔体流动速率为2.0g/10min。
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