一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法

1.本发明涉及聚丙烯薄膜技术领域，尤其是涉及一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法。


背景技术：

2.金属化薄膜电容器已被广泛应用于电动汽车、智能电网以及航空航天等多个领域之中。近年来，电力电子装备呈现小型化、大容量化的发展趋势，薄膜电容器的运行温度不断升高，能够达到100℃以上。聚丙烯（pp）由于击穿强度高、电导损耗小，是目前薄膜电容器应用最广泛的介质材料。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出现剧烈下降，容易造成电容器鼓肚、爆炸等故障，这限制了薄膜电容器在高温环境下的应用。鉴于以上原因，设计一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法是很有必要的。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，将具有不同玻璃化转变温度的环烯烃共聚物与聚丙烯共混，通过改善聚丙烯的微观结构、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电气性能的目的，效果良好，成本低廉。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，包括以下步骤：（1）将玻璃化转变温度为70℃-180℃的环烯烃共聚物颗粒放入烤箱中干燥，温度设置为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，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热压定型，定型时间为3min-5min，温度为185℃-195℃，压强为20mpa-25mpa；（4）保持压强为20mpa-25mpa，使用冷却装置使得温度冷却至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10min-20min，冷却至20℃-30℃，得到环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜。
5.优选的，所述环烯烃共聚物的掺杂质量为聚丙烯和环烯烃共聚物总质量的0-20%。
6.优选的，所述环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜的厚度为25
µ
m-30
µ
m，大小为9cm
×
9cm。
7.优选的，一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法包括以下步骤：（1）将玻璃化转变温度为78℃、110℃、134℃、178℃的环烯烃共聚物颗粒分别放入烤箱中干燥，温度设置为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，环烯烃共聚物的掺杂
质量为聚丙烯和环烯烃共聚物总质量的20%，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热压定型，定型时间为5min，温度为190℃，压强为24mpa；（4）保持压强为24mpa，使用冷却装置使得温度从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15min，冷却至25℃，得到环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜。
8.环烯烃共聚物的玻璃化转变温度由环烯烃的比例控制。通过改变环烯烃共聚物的玻璃化转变温度，控制环状结构的引入量及分布，调节分子间作用力，调控共混体系的结晶特性及分子链刚性，限制高温环境下载流子迁移的自由体积。
9.因此，本发明采用上述一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，将具有不同玻璃化转变温度的环烯烃共聚物与聚丙烯共混，通过改善聚丙烯的微观结构、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电气性能的目的，效果良好，成本低廉。
10.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
11.图1为本发明不同玻璃化转变温度环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜的微观结构；图2为本发明85℃下，不同玻璃化转变温度环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜的高温击穿强度；图3为本发明105℃下，不同玻璃化转变温度环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜的高温击穿强度；图4为本发明125℃下，不同玻璃化转变温度环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜的高温击穿强度；图5为不同玻璃化转变温度环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜的储能密度。
具体实施方式
12.本发明提供了一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，包括以下步骤：（1）将玻璃化转变温度为70℃-180℃的环烯烃共聚物颗粒放入烤箱中干燥，温度设置为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，环烯烃共聚物的掺杂质量为聚丙烯和环烯烃共聚物总质量的0-20%，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热压定型，定型时间为3min-5min，温度为185℃-195℃，压强为20mpa-25mpa；（4）保持压强为20mpa-25mpa，使用冷却装置使得温度冷却至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10min-20min，冷却至20℃-30℃，得到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25
µ
m-30
µ
m，大小为9cm
×
9cm。
13.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。
14.实施例1一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，包括以下步骤：（1）将玻璃化转变温度为78℃的环烯烃共聚物颗粒分别放入烤箱中干燥，温度设置为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，环烯烃共聚物的掺杂质量为聚丙烯和环烯烃共聚物总质量的10%，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热压定型，定型时间为5min，温度为190℃，压强为24mpa；（4）保持压强为24mpa，使用冷却装置使得温度从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15min，冷却至25℃，得到环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，为样品pp1。
15.实施例2一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，包括以下步骤：（1）将玻璃化转变温度为78℃的环烯烃共聚物颗粒分别放入烤箱中干燥，温度设置为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，环烯烃共聚物的掺杂质量为聚丙烯和环烯烃共聚物总质量的20%，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热压定型，定型时间为5min，温度为190℃，压强为24mpa；（4）保持压强为24mpa，使用冷却装置使得温度从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15min，冷却至25℃，得到环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，为样品pp2。
16.实施例3一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，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分别放入烤箱中干燥，温度设置为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，环烯烃共聚物的掺杂质量为聚丙烯和环烯烃共聚物总质量的10%，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热压定型，定型时间为5min，温度为190℃，压强为24mpa；（4）保持压强为24mpa，使用冷却装置使得温度从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15min，冷却至25℃，得到环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，为样品pp3。
17.实施例4一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，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分别放入烤箱中干燥，温度设置为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，环烯烃共聚物的掺杂
质量为聚丙烯和环烯烃共聚物总质量的20%，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热压定型，定型时间为5min，温度为190℃，压强为24mpa；（4）保持压强为24mpa，使用冷却装置使得温度从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15min，冷却至25℃，得到环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，为样品pp4。
18.实施例5一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，包括以下步骤：（1）将玻璃化转变温度为134℃的环烯烃共聚物颗粒分别放入烤箱中干燥，温度设置为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，环烯烃共聚物的掺杂质量为聚丙烯和环烯烃共聚物总质量的10%，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热压定型，定型时间为5min，温度为190℃，压强为24mpa；（4）保持压强为24mpa，使用冷却装置使得温度从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15min，冷却至25℃，得到环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，为样品pp5。
19.实施例6一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，包括以下步骤：（1）将玻璃化转变温度为134℃的环烯烃共聚物颗粒分别放入烤箱中干燥，温度设置为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，环烯烃共聚物的掺杂质量为聚丙烯和环烯烃共聚物总质量的20%，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热压定型，定型时间为5min，温度为190℃，压强为24mpa；（4）保持压强为24mpa，使用冷却装置使得温度从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15min，冷却至25℃，得到环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，为样品pp6。
20.实施例7一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，包括以下步骤：（1）将玻璃化转变温度为178℃的环烯烃共聚物颗粒分别放入烤箱中干燥，温度设置为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，环烯烃共聚物的掺杂质量为聚丙烯和环烯烃共聚物总质量的10%，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热压定型，定型时间为5min，温度为190℃，压强为24mpa；（4）保持压强为24mpa，使用冷却装置使得温度从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15min，冷却至25℃，得到环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，为样品pp7。
21.实施例8一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，包括以下步骤：（1）将玻璃化转变温度为178℃的环烯烃共聚物颗粒分别放入烤箱中干燥，温度设置为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，环烯烃共聚物的掺杂质量为聚丙烯和环烯烃共聚物总质量的20%，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热压定型，定型时间为5min，温度为190℃，压强为24mpa；（4）保持压强为24mpa，使用冷却装置使得温度从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15min，冷却至25℃，得到环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，为样品pp8。
22.实施例9一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，包括以下步骤：（1）将聚丙烯放在双辊机上加热，温度为190℃，时间为10min；（3）将聚丙烯放在平板硫化机热压定型，定型时间为5min，温度为190℃，压强为24mpa；（4）保持压强为24mpa，使用冷却装置使得温度从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15min，冷却至25℃，得到环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜，为样品pp。
23.实施例1-9聚丙烯和环烯烃共聚物（coc）的质量分数比及环烯烃共聚物（coc）的玻璃转化温度表，如表1。
24.实施例1-9得到的环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜的高温击穿强度如表2.
因此，本发明采用上述一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，将具有不同玻璃化转变温度的环烯烃共聚物与聚丙烯共混，通过改善聚丙烯的微观结构、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电气性能的目的，效果良好，成本低廉。
25.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。

技术特征：
1.一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将玻璃化转变温度为70℃-180℃的环烯烃共聚物颗粒放入烤箱中干燥，温度设置为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，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热压定型，定型时间为3min-5min，温度为185℃-195℃，压强为20mpa-25mpa；（4）保持压强为20mpa-25mpa，使用冷却装置使得温度冷却至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10min-20min，冷却至20℃-30℃，得到环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜。2.根据权利要求1所述的一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，其特征在于：所述环烯烃共聚物的掺杂质量为聚丙烯和环烯烃共聚物总质量的0-20%。3.根据权利要求1所述的一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，其特征在于：所述环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜的厚度为25
µ
m-30
µ
m，大小为9cm
×
9cm。4.根据权利要求1所述的一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将玻璃化转变温度为78℃、110℃、134℃、178℃的环烯烃共聚物颗粒分别放入烤箱中干燥，温度设置为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，环烯烃共聚物的掺杂质量为聚丙烯和环烯烃共聚物总质量的20%，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热压定型，定型时间为5min，温度为190℃，压强为24mpa；（4）保持压强为24mpa，使用冷却装置使得温度从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15min，冷却至25℃，得到环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜。

技术总结
本发明公开了一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，包括以下步骤：将不同玻璃化转变温度的环烯烃共聚物颗粒放入烤箱中干燥；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热压定型；使用冷却装置冷却；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，得到环烯烃共聚物改性聚丙烯薄膜。本发明采用上述一种电容器用聚丙烯薄膜高温介电性能的提升方法，将具有不同玻璃化转变温度的环烯烃共聚物与聚丙烯共混，通过改善聚丙烯的微观结构、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电气性能的目的，效果良好，成本低廉。成本低廉。成本低廉。


技术研发人员：肖萌 张梦蝶 范凯伦 杜伯学 冉昭玉 刘浩梁
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2022.02.07
技术公布日：2022/3/8