CN116494623B - 介电复合膜及在薄膜电容器中的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及介电复合膜技术领域，具体涉及一种介电复合膜及在薄膜电容器中的用途，介电复合膜包括基膜，所述基膜的组分中包含质量分数40‑60%的聚偏氟乙烯，以及质量分数不少于20%的聚丙烯；所述基膜的上表面和下表面覆有聚丙烯层，所述聚丙烯层的组分中包含质量分数不少于70%的聚丙烯。介电复合膜的储能密度最高至6.4J/cm3、充放电效率与纯聚丙烯薄膜接近，能够满足工业需求。
Description
技术领域
本发明涉及介电复合膜技术领域，具体涉及一种介电复合膜及在薄膜电容器中的用途。
背景技术
常见的薄膜介质材料通常为单相材料，例如聚丙烯（PP）、聚偏氟乙烯（PVDF）等，PP材料的介电常数较低，导致生产的薄膜电容器的储能密度不高，而PVDF具有高介电常数，现有技术中已有将聚丙烯（PP）与聚偏氟乙烯（PVDF）共混的方法来提高薄膜材料的储能密度，然而共混制得的薄膜的充放电效率确无法满足工业需求，因此，如何在提高能量密度的同时保持高的充放电效率是一个亟需解决的问题。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题。
本发明的一个发明目的在于提供一种介电复合膜，基膜表面覆以高击穿强度的聚丙烯组分为主，基膜则以高介电常数的聚偏氟乙烯组分为主，来改进介电复合膜的储能密度，并通过调节基膜、以及基膜上、下表面的聚丙烯层中的组分比例，保证在提高介电复合膜能量密度的同时保持高的充放电效率。
本发明提供了一种介电复合膜，包括基膜，所述基膜的组分中包含质量分数40-60%的聚偏氟乙烯，以及质量分数不少于20%的聚丙烯；所述基膜的上表面和下表面覆有聚丙烯层，所述聚丙烯层的组分中包含质量分数不少于70%的聚丙烯。
根据本公开的实施例，所述基膜的组分中还包括质量分数不大于30%的无机纳米颗粒。
根据本公开的实施例，所述无机纳米颗粒选自氮化硼、氧化铝、二氧化硅、钛酸钡中的一种或几种。
根据本公开的实施例，所述聚丙烯层的组分中还包括质量分数不大于30%的接枝改性的聚丙烯。
根据本公开的实施例，所述接枝改性所用的单体为甲基丙烯酸单体或者马来酸酐单体。
根据本公开的实施例，所述甲基丙烯酸单体选自甲基丙烯酸甲酯或者三氟甲基丙烯酸乙酯。
根据本公开的实施例，所述聚丙烯层的厚度不大于5μm；和/或，所述基膜的厚度不大于4μm。
根据本公开的实施例，所述聚丙烯层的组分中还包括质量分数不大于20%的聚偏氟乙烯。
根据本公开的实施例，以质量分数计，所述聚丙烯层的组分包括：70-80%的聚丙烯、10-20%的甲基丙烯酸单体改性的聚丙烯以及5-20%的聚偏氟乙烯；所述基膜的组分包括：40-60%的聚偏氟乙烯、20-30%的聚丙烯以及20-30%的钛酸钡。
本发明还提供了一种如上述任一项所述的介电复合膜在薄膜电容器中的用途。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明实施例提供的介电复合膜，包括基膜，所述基膜的组分中包含质量分数40-60%的聚偏氟乙烯，以及质量分数不少于20%的聚丙烯；所述基膜的上表面和下表面覆有聚丙烯层，所述聚丙烯层的组分中包含质量分数不少于70%的聚丙烯。介电复合膜的储能密度最高至6.4J/cm3、充放电效率与纯聚丙烯薄膜接近，能够满足工业需求。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但可以理解的是，这些具体实例将不以任何方式限制本发明的范围。需要说明的是，如无特别提及，在下述实施例中使用的原料均为市售商品，且其质量符合国家标准。
本发明中各实施例和对比例中采用的化学物品来源或测试手段如下所述，在各个实施例中不再赘述。
储能密度与充放电效率：通过Sawyer-Tower电路法来测试D-E曲线计算得到，即将标准电容Co与测试电容并联（其中标准电容的电容值远大于测试电容），并与示波器相连，对样品施加交流电压（三角波或正弦波），收集测试电容上的电压与标准电容Co上的电压关系即可得到D-E曲线。测量D-E曲线可以简单直观地表征电介质材料的充、放电能量密度，通过积分计算得到充放电效率参数。
本发明实施例提供了一种介电复合膜，包括基膜，所述基膜的组分中包含质量分数40-60%的聚偏氟乙烯，以及质量分数不少于20%的聚丙烯；所述基膜的上表面和下表面覆有聚丙烯层，所述聚丙烯层的组分中包含质量分数不少于70%的聚丙烯。
根据本公开的实施例，所述基膜的组分中还包括质量分数不大于30%的无机纳米颗粒。
根据本公开的实施例，所述无机纳米颗粒选自氮化硼、氧化铝、二氧化硅、钛酸钡中的一种或几种。
根据本公开的实施例，所述聚丙烯层的组分中还包括质量分数不大于30%的接枝改性的聚丙烯。
根据本公开的实施例，所述接枝改性所用的单体为甲基丙烯酸单体或者马来酸酐单体。
根据本公开的实施例，所述甲基丙烯酸单体选自甲基丙烯酸甲酯或者三氟甲基丙烯酸乙酯。
根据本公开的实施例，所述聚丙烯层的厚度不大于5μm；和/或，所述基膜的厚度不大于4μm。
根据本公开的实施例，所述聚丙烯层的组分中还包括质量分数不大于20%的聚偏氟乙烯。
根据本公开的实施例，以质量分数计，所述聚丙烯层的组分包括：70-80%的聚丙烯、10-20%的甲基丙烯酸单体改性的聚丙烯以及5-20%的聚偏氟乙烯；所述基膜的组分包括：40-60%的聚偏氟乙烯、20-30%的聚丙烯以及20-30%的钛酸钡。
本发明还提供了一种如上述任一项所述的介电复合膜在薄膜电容器中的用途。
下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
将纯聚丙烯（未接枝改性）在250℃融化后，经过滤器处理，再用模头挤出，95℃冷却固化后得到1-2mm铸片，经逐步双向拉伸后制得3μm的聚丙烯层。按照质量比4:6称取聚偏氟乙烯、聚丙烯原料，将其溶解后混合搅拌均匀，经球磨后过滤制得涂布液。将涂布液涂布在表面处理（电晕处理或等离子处理）后的聚丙烯层上，涂布厚度为2μm，并在烘箱中干燥得具有涂层的聚丙烯层。将两片具有涂层的聚丙烯层进行热压，其中涂层一侧面向放置，制得本发明的介电复合膜。
实施例2
按照质量比7:3称取纯聚丙烯（未接枝改性）、聚偏氟乙烯原料，将其在250℃融化后，经过滤器处理，再用模头挤出，95℃冷却固化后得到1-2mm铸片，经逐步双向拉伸后制得3μm的聚丙烯层。按照质量比4:6称取聚偏氟乙烯、聚丙烯原料，将其溶解后混合搅拌均匀，经球磨后过滤制得涂布液。将涂布液涂布在表面处理（电晕处理或等离子处理）后的聚丙烯层上，涂布厚度为2μm，并在烘箱中干燥得具有涂层的聚丙烯层。将两片具有涂层的聚丙烯层进行热压，其中涂层一侧面向放置，制得本发明的介电复合膜。
实施例3
按照质量比7:3称取纯聚丙烯（未接枝改性）、聚偏氟乙烯原料，将其在250℃融化后，经过滤器处理，再用模头挤出，95℃冷却固化后得到1-2mm铸片，经逐步双向拉伸后制得3μm的聚丙烯层。按照质量比4:3:3称取聚偏氟乙烯、聚丙烯、钛酸钡原料，将其溶解后混合搅拌均匀，经球磨后过滤制得涂布液。将涂布液涂布在表面处理（电晕处理或等离子处理）后的聚丙烯层上，涂布厚度为2μm，并在烘箱中干燥得具有涂层的聚丙烯层。将两片具有涂层的聚丙烯层进行热压，其中涂层一侧面向放置，制得本发明的介电复合膜。
实施例4
按照质量比7:3称取纯聚丙烯（未接枝改性）、聚偏氟乙烯原料，将其在250℃融化后，经过滤器处理，再用模头挤出，95℃冷却固化后得到1-2mm铸片，经逐步双向拉伸后制得3μm的聚丙烯层。按照质量比6:4称取聚偏氟乙烯、聚丙烯原料，将其溶解后混合搅拌均匀，经球磨后过滤制得涂布液。将涂布液涂布在表面处理（电晕处理或等离子处理）后的聚丙烯层上，涂布厚度为2μm，并在烘箱中干燥得具有涂层的聚丙烯层。将两片具有涂层的聚丙烯层进行热压，其中涂层一侧面向放置，制得本发明的介电复合膜。
实施例5
按照质量比8:1.5:0.5称取纯聚丙烯（未接枝改性）、甲基丙烯酸单体改性的聚丙烯、聚偏氟乙烯原料，将其在250℃融化后，经过滤器处理，再用模头挤出，95℃冷却固化后得到1-2mm铸片，经逐步双向拉伸后制得3μm的聚丙烯层。按照质量比4:6称取聚偏氟乙烯、聚丙烯原料，将其溶解后混合搅拌均匀，经球磨后过滤制得涂布液。将涂布液涂布在表面处理（电晕处理或等离子处理）后的聚丙烯层上，涂布厚度为2μm，并在烘箱中干燥得具有涂层的聚丙烯层。将两片具有涂层的聚丙烯层进行热压，其中涂层一侧面向放置，制得本发明的介电复合膜。
实施例6
按照质量比8:1.5:0.5称取纯聚丙烯（未接枝改性）、甲基丙烯酸单体改性的聚丙烯、聚偏氟乙烯原料，将其在250℃融化后，经过滤器处理，再用模头挤出，95℃冷却固化后得到1-2mm铸片，经逐步双向拉伸后制得3μm的聚丙烯层。按照质量比4:3:3称取聚偏氟乙烯、聚丙烯、钛酸钡原料，将其溶解后混合搅拌均匀，经球磨后过滤制得涂布液。将涂布液涂布在表面处理（电晕处理或等离子处理）后的聚丙烯层上，涂布厚度为2μm，并在烘箱中干燥得具有涂层的聚丙烯层。将两片具有涂层的聚丙烯层进行热压，其中涂层一侧面向放置，制得本发明的介电复合膜。
实施例7
按照质量比7:2:1称取纯聚丙烯（未接枝改性）、甲基丙烯酸单体改性的聚丙烯、聚偏氟乙烯原料，将其在250℃融化后，经过滤器处理，再用模头挤出，95℃冷却固化后得到1-2mm铸片，经逐步双向拉伸后制得3μm的聚丙烯层。按照质量比5.5:2.5:2称取聚偏氟乙烯、聚丙烯、钛酸钡原料，将其溶解后混合搅拌均匀，经球磨后过滤制得涂布液。将涂布液涂布在表面处理（电晕处理或等离子处理）后的聚丙烯层上，涂布厚度为1μm，并在烘箱中干燥得具有涂层的聚丙烯层。将两片具有涂层的聚丙烯层进行热压，其中涂层一侧面向放置，制得本发明的介电复合膜。
实施例8
按照质量比7:1:2称取纯聚丙烯（未接枝改性）、甲基丙烯酸单体改性的聚丙烯、聚偏氟乙烯原料，将其在250℃融化后，经过滤器处理，再用模头挤出，95℃冷却固化后得到1-2mm铸片，经逐步双向拉伸后制得2μm的聚丙烯层。按照质量比6:2:3称取聚偏氟乙烯、聚丙烯、钛酸钡原料，将其溶解后混合搅拌均匀，经球磨后过滤制得涂布液。将涂布液涂布在表面处理（电晕处理或等离子处理）后的聚丙烯层上，涂布厚度为1μm，并在烘箱中干燥得具有涂层的聚丙烯层。将两片具有涂层的聚丙烯层进行热压，其中涂层一侧面向放置，制得本发明的介电复合膜。
实施例9
按照质量比8:1.5:0.5称取纯聚丙烯（未接枝改性）、甲基丙烯酸单体改性的聚丙烯、聚偏氟乙烯原料，将其在250℃融化后，经过滤器处理，再用模头挤出，95℃冷却固化后得到1-2mm铸片，经逐步双向拉伸后制得3μm的聚丙烯层。按照质量比6:4称取聚偏氟乙烯、聚丙烯原料，将其溶解后混合搅拌均匀，经球磨后过滤制得涂布液。将涂布液涂布在表面处理（电晕处理或等离子处理）后的聚丙烯层上，涂布厚度为2μm，并在烘箱中干燥得具有涂层的聚丙烯层。将两片具有涂层的聚丙烯层进行热压，其中涂层一侧面向放置，制得本发明的介电复合膜。
对比例1
聚丙烯薄膜。
对比例2
聚偏氟乙烯薄膜。
对本发明实施例1-9以及对比例1、2的薄膜在450MV/m电场下的储能密度以及充放电效率进行评价，具体评价结果如下表所示。
由上表可以看出，介电复合膜的储能密度最高至6.4J/cm3、充放电效率与纯聚丙烯薄膜接近，能够满足工业需求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (4)
1.一种介电复合膜，其特征在于，包括基膜，以质量分数计，所述基膜的组分中包含40-60％的聚偏氟乙烯、20-30％的聚丙烯以及20-30％的钛酸钡；所述基膜的上表面和下表面覆有聚丙烯层，所述聚丙烯层的组分包括：70-80％的聚丙烯、10-20％的甲基丙烯酸单体改性的聚丙烯以及5-20％的聚偏氟乙烯。
2.一种介电复合膜，其特征在于，包括基膜，以质量分数计，所述基膜的组分中包含40％的聚偏氟乙烯、60％的聚丙烯；所述基膜的上表面和下表面覆有聚丙烯层，所述聚丙烯层的组分包括：80％的聚丙烯、15％的甲基丙烯酸单体改性的聚丙烯以及5％的聚偏氟乙烯。
3.根据权利要求1或2所述的介电复合膜，其特征在于，所述聚丙烯层的厚度不大于5μm；和/或，所述基膜的厚度不大于4μm。
4.如权利要求1-3任一项所述的介电复合膜在薄膜电容器中的用途。
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| CN (1) | CN116494623B (zh) |
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-
2023
- 2023-06-30 CN CN202310789131.1A patent/CN116494623B/zh active Active
Patent Citations (8)
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| Title |
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| Improving mechanical and dielectric properties of polypropylene/poly (vinylidene fluoride) blends using polypropylene-graft-maleic anhydride and hybrid fillers;Chaoqun Li等;J Mater Sci: Mater Electron;第25991-26004页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| CN116494623A (zh) | 2023-07-28 |
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