CN116396434A - 基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法 - Google Patents
基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116396434A CN116396434A CN202310235478.1A CN202310235478A CN116396434A CN 116396434 A CN116396434 A CN 116396434A CN 202310235478 A CN202310235478 A CN 202310235478A CN 116396434 A CN116396434 A CN 116396434A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polypropylene
- temperature
- polypropylene film
- breakdown performance
- improving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 title claims abstract description 80
- -1 polypropylene Polymers 0.000 title claims abstract description 79
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000012986 modification Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000004048 modification Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 7
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical group C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 39
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 10
- 239000011104 metalized film Substances 0.000 abstract description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- UYLKDZXJEKFFHJ-UHFFFAOYSA-N 2-(furan-2-ylmethylsulfanylmethyl)furan Chemical group C=1C=COC=1CSCC1=CC=CO1 UYLKDZXJEKFFHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005516 deep trap Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002541 furyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F255/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of hydrocarbons as defined in group C08F10/00
- C08F255/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of hydrocarbons as defined in group C08F10/00 on to polymers of olefins having two or three carbon atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/18—Manufacture of films or sheets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2351/00—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
- C08J2351/06—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers grafted on to homopolymers or copolymers of aliphatic hydrocarbons containing only one carbon-to-carbon double bond
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
本发明公开了基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法，包括以下步骤：(1)将聚丙烯与接枝单体、引发剂充分混合后通过挤出机进行熔融反应挤出，制成改性聚丙烯块料混合物；(2)将改性聚丙烯块料混合物进行热压形成聚丙烯混合物薄膜；(3)聚丙烯混合物薄膜自然冷却定型后得到功能化接枝改性聚丙烯薄膜。本发明采用上述的基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法，提升聚丙烯薄膜高温环境下的击穿性能，推进金属化薄膜电容器在高温环境下的正常应用。
Description
技术领域
本发明涉及电容器薄膜技术领域，特别是涉及基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法。
背景技术
金属化薄膜电容器是高压直流输电换流站、电动汽车等先进能源系统的核心器件，聚丙烯(PP)薄膜具有击穿场强高、介质损耗低、自愈性好等优点，是薄膜电容器中应用最广泛的介质材料。近年来，随着电力与电子装备朝着大容量、高功率、小型化方向快速发展，薄膜电容器运行温度不断升高，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。然而聚丙烯薄膜的最高运行温度仅为85℃，传统聚丙烯介质已难以满足高温强场环境下电容器的需求。并且长期处于高温环境致使聚丙烯薄膜的击穿强度下降，电导损耗增加，导致聚丙烯薄膜电容器的性能下降，甚至发生鼓胀和爆炸事故，从而给整个系统带来巨大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法，提升聚丙烯薄膜高温环境下的击穿性能，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，本发明提供了一种基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯与接枝单体、引发剂充分混合后通过挤出机进行熔融反应挤出，制成改性聚丙烯块料混合物；
(2)将改性聚丙烯块料混合物进行热压形成聚丙烯混合物薄膜；
(3)聚丙烯混合物薄膜自然冷却定型后得到功能化接枝改性聚丙烯薄膜。
优选的，步骤(1)中，按重量百分比计光接枝单体添加量为0.01-0.1wt％，引发剂的添加量为0.01-0.04wt％，余量为聚丙烯。
优选的，接枝单体为二糠基硫醚，引发剂为过氧化二异丙苯。
优选的，步骤(1)中，混合温度为190℃，混合时间为10min。
优选的，步骤(2)中，热压温度为190℃，定型时间5min，压强为25MPa。
优选的，步骤(3)中，自然冷却至25℃，冷却时间为20min。
本发明的有益效果：
本发明将一定含量的接枝单体二糠基硫醚(FS)和引发剂过氧化二异丙苯(DCP)与聚丙烯混合，通过熔融反应法制备功能化接枝聚丙烯。引发剂引发聚丙烯自由基聚合反应接枝呋喃基官能团，改善非晶区特性进而减少高温载流子数目与自由体积，同时在聚丙烯内部形成深陷阱，增强对载流子的捕获能力，抑制载流子的迁移，达到从两方面协同提升聚丙烯高温绝缘性能的目的。并且通过对接枝单体和引发剂添加量的控制，避免添加量过小难以实现接枝效果或添加量过大导致基团团聚形成电介质弱点，以实现高温环境下聚丙烯薄膜击穿性能的提升，推进金属化薄膜电容器在高温环境下的正常应用。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为聚丙烯和二糠基硫醚的态密度和能级分布图；
图2为聚丙烯与功能化接枝聚丙烯的聚集态结构图；
图3为125℃时聚丙烯薄膜和改性聚丙烯薄膜击穿性能的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步描述。
实施例1
将聚丙烯与二糠基硫醚、过氧化二异丙苯充分混合后通过挤出机进行熔融反应挤出，制成改性聚丙烯块料混合物；按重量百分比计二糠基硫醚添加量为0.01wt％，过氧化二异丙苯的添加量为0.01wt％，余量为聚丙烯。混合温度为190℃，混合时间为10min。
将改性聚丙烯块料混合物置于在平板热压机上熔融热压定型，定型时间5min，温度为190℃，压强为25MPa，热压形成聚丙烯混合物薄膜。保持压强不变，将平板热压机缓慢从190℃冷却到120℃，冷却时间为14min。
冷却完成后，从平板热压机上取出聚丙烯混合物薄膜试样，在空气中自然冷却至25℃，冷却时间为20min，得到最终的功能化接枝改性聚丙烯薄膜。
实施例2
将聚丙烯与二糠基硫醚、过氧化二异丙苯充分混合后通过挤出机进行熔融反应挤出，制成改性聚丙烯块料混合物；按重量百分比计二糠基硫醚添加量为0.05wt％，过氧化二异丙苯的添加量为0.02wt％，余量为聚丙烯。混合温度为190℃，混合时间为10min。
将改性聚丙烯块料混合物置于在平板热压机上熔融热压定型，定型时间5min，温度为190℃，压强为25MPa，热压形成聚丙烯混合物薄膜。保持压强不变，将平板热压机缓慢从190℃冷却到120℃，冷却时间为14min。
冷却完成后，从平板热压机上取出聚丙烯混合物薄膜试样，在空气中自然冷却至25℃，冷却时间为20min，得到最终的功能化接枝改性聚丙烯薄膜。
实施例3
将聚丙烯与二糠基硫醚、过氧化二异丙苯充分混合后通过挤出机进行熔融反应挤出，制成改性聚丙烯块料混合物；按重量百分比计二糠基硫醚添加量为0.1wt％，过氧化二异丙苯的添加量为0.04wt％，余量为聚丙烯。混合温度为190℃，混合时间为10min。
将改性聚丙烯块料混合物置于在平板热压机上熔融热压定型，定型时间5min，温度为190℃，压强为25MPa，热压形成聚丙烯混合物薄膜。保持压强不变，将平板热压机缓慢从190℃冷却到120℃，冷却时间为14min。
冷却完成后，从平板热压机上取出聚丙烯混合物薄膜试样，在空气中自然冷却至25℃，冷却时间为20min，得到最终的功能化接枝改性聚丙烯薄膜。
对比例
将聚丙烯通过挤出机进行熔融挤出，制成聚丙烯块料。熔融温度为190℃，熔融时间为10min。将聚丙烯块料混合物置于在平板热压机上熔融热压定型，定型时间5min，温度为190℃，压强为25MPa，热压形成聚丙烯薄膜。保持压强不变，将平板热压机缓慢从190℃冷却到120℃，冷却时间为14min。
冷却完成后，从平板热压机上取出聚丙烯薄膜试样，在空气中自然冷却至25℃，冷却时间为20min，得到最终聚丙烯薄膜。
性能检测
将实施例2和对比例制成的薄膜进行在温度为125℃的条件下进行直流击穿实验，结果如图3所示，实施例2制得的改性聚丙烯薄膜相比于对比例在高温下的击穿性能均有显著提升，提升幅度最高达17.5％。
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 (6)
1.基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯与接枝单体、引发剂充分混合后通过挤出机进行熔融反应挤出，制成改性聚丙烯块料混合物；
(2)将改性聚丙烯块料混合物进行热压形成聚丙烯混合物薄膜；
(3)聚丙烯混合物薄膜自然冷却定型后得到功能化接枝改性聚丙烯薄膜。
2.根据权利要求1所述的基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法，其特征在于：步骤(1)中，按重量百分比计光接枝单体添加量为0.01-0.1wt％，引发剂的添加量为0.01-0.04wt％，余量为聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法，其特征在于：接枝单体为二糠基硫醚，引发剂为过氧化二异丙苯。
4.根据权利要求1所述的基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法，其特征在于：步骤(1)中，混合温度为190℃，混合时间为10min。
5.根据权利要求1所述的基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法，其特征在于：步骤(2)中，热压温度为190℃，定型时间5min，压强为25MPa。
6.根据权利要求1所述的基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法，其特征在于：步骤(3)中，自然冷却至25℃，冷却时间为20min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310235478.1A CN116396434A (zh) | 2023-03-13 | 2023-03-13 | 基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310235478.1A CN116396434A (zh) | 2023-03-13 | 2023-03-13 | 基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116396434A true CN116396434A (zh) | 2023-07-07 |
Family
ID=87018859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310235478.1A Pending CN116396434A (zh) | 2023-03-13 | 2023-03-13 | 基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116396434A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003286347A (ja) * | 2002-03-28 | 2003-10-10 | Toray Ind Inc | 鎖状熱可塑性樹脂およびその製造方法 |
| US20130059958A1 (en) * | 2010-01-15 | 2013-03-07 | Reliance Industries Limited | Concurrent solid & melt state grafting of coagents for making long chain branched polypropylene via direct reactive extrusion process |
| JP2014084413A (ja) * | 2012-10-24 | 2014-05-12 | Hitachi Metals Ltd | 架橋ゴム組成物及びそれを用いたゴムケーブル |
| CN107474235A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-12-15 | 大连理工大学 | 功能化/热可逆交联氯醚橡胶及其制备方法 |
| CN107531825A (zh) * | 2015-04-24 | 2018-01-02 | 阿克苏诺贝尔化学品国际有限公司 | 改性聚合物的方法 |
| CN111051365A (zh) * | 2017-07-13 | 2020-04-21 | 埃克森美孚化学专利公司 | 应变硬化聚丙烯的制备方法 |
-
2023
- 2023-03-13 CN CN202310235478.1A patent/CN116396434A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003286347A (ja) * | 2002-03-28 | 2003-10-10 | Toray Ind Inc | 鎖状熱可塑性樹脂およびその製造方法 |
| US20130059958A1 (en) * | 2010-01-15 | 2013-03-07 | Reliance Industries Limited | Concurrent solid & melt state grafting of coagents for making long chain branched polypropylene via direct reactive extrusion process |
| JP2014084413A (ja) * | 2012-10-24 | 2014-05-12 | Hitachi Metals Ltd | 架橋ゴム組成物及びそれを用いたゴムケーブル |
| CN107531825A (zh) * | 2015-04-24 | 2018-01-02 | 阿克苏诺贝尔化学品国际有限公司 | 改性聚合物的方法 |
| CN111051365A (zh) * | 2017-07-13 | 2020-04-21 | 埃克森美孚化学专利公司 | 应变硬化聚丙烯的制备方法 |
| CN107474235A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-12-15 | 大连理工大学 | 功能化/热可逆交联氯醚橡胶及其制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| E. BORSIG等: "Long chain branching on linear polypropylene by solid state reactions", EUROPEAN POLYMER JOURNAL, vol. 44, no. 1, pages 200 - 212, XP022409011, DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2007.10.008 * |
| KYUNG HWA YOON等: "Study of the rheological properties and crystallization behavior of branched PP/silicate composites", THE SOCIETY OF POLYMER SCIENCE, vol. 44, no. 11, pages 1098 * |
| Y. S. ZHAO等: "High-temperature Breakdown Performance Improvement of Polypropylene Films Based on Furfuryl Sulfide Graft Modification", IEEE * |
| 段海军;王益龙;连志辉;: "用普通单螺杆挤出机改善聚丙烯熔体性能的研究", 塑料, vol. 38, no. 02, pages 64 - 66 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110003656B (zh) | 一种硅橡胶复合材料及其制备方法 | |
| CN111393785B (zh) | 一种抗氧剂接枝型高压直流电缆交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法 | |
| CN109880133B (zh) | 一种含氟树脂混合物薄膜及覆铜板制备方法 | |
| CN111234382A (zh) | 一种聚丙烯复合电介质材料及其制备方法 | |
| AU2020102276A4 (en) | Preparation method of cable insulating layer material having polyolefin grafting polar group | |
| CN114350096A (zh) | 耐高温型二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法 | |
| CN113736167A (zh) | 一种耐候性硅烷交联聚乙烯架空绝缘料及其制备方法 | |
| CN116396434A (zh) | 基于功能化接枝改性提升聚丙烯薄膜高温击穿性能的方法 | |
| CN115195004A (zh) | 一种基于γ射线辐照交联改性的电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能提升方法 | |
| CN114106375A (zh) | 一种电容器聚丙烯薄膜高温击穿性能的提升方法 | |
| CN109096620B (zh) | 一种三元乙丙橡胶基直流电缆附件材料及其制备方法 | |
| CN109546161B (zh) | 一种燃料电池用复合双极板及其制备方法与应用 | |
| CN109206748B (zh) | 聚丙烯基复合绝缘材料及制备方法 | |
| CN108017860B (zh) | 以橡胶组分添加制备高击穿强度和高储能密度的复合材料薄膜的方法 | |
| CN109825022B (zh) | 一种可逆交联三元乙丙橡胶及其制备方法 | |
| CN114790324B (zh) | 一种提升氧化铝/环氧树脂复合材料击穿强度的方法 | |
| Liang et al. | Preparation and electrical properties of 4-allyloxy-2-hydroxybenzophenone grafted polypropylene for HVDC cables | |
| CN113321863A (zh) | 一种在直流电缆用Al2O3/XLPE复合材料的制备方法 | |
| CN115322478A (zh) | 一种超薄耐高温聚丙烯电容器薄膜及其制造方法 | |
| CN111675851B (zh) | 一种聚丙烯-氮-苯基马来酰胺酸接枝聚丙烯-纳米氧化锆复合材料的制备方法 | |
| CN110137499B (zh) | 一种高功率型锂离子电池导电剂的制备方法及锂离子电池 | |
| CN113831638A (zh) | 一种抗老化bopp薄膜及其制备方法和应用 | |
| CN114437489A (zh) | 一种采用连续法改性的氮化硼制备的半固化片，及高导热热固型高频覆铜板 | |
| CN107353473B (zh) | 一种小分子化合物充填高压交联聚乙烯电缆料及其制备方法 | |
| CN111100371A (zh) | 一种电力电缆用均聚聚丙烯材料及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |