Polypropylen: Vật liệu điện môi cốt lõi cho các tụ điện và con đường phát triển của nó

Polypropylen (PP) là vật liệu điện môi cốt lõi cho tụ điện S từ những năm 1980, thay thế giấy tụ điện do cường độ phân hủy cao, tổn thất điện môi thấp và tính chất xử lý. Với mật độ chỉ 0,89-0,91 g/cm³, đây là một trong những loại nhựa đa năng nhẹ nhất.

Các tính chất của polypropylen có liên quan chặt chẽ đến cấu hình lập thể của các chuỗi phân tử của nó. Trong polypropylen đẳng hướng (IPP), tất cả các nhóm methyl đều ở cùng một phía của chuỗi phân tử, tạo thành cấu trúc xoắn ốc thường xuyên với tinh thể 50-70%, dẫn đến độ bền kéo cao (35-40MPa) và điểm nóng chảy cao (160-170 ° C). Trong Syndiotactic PP (SPP), các nhóm methyl thay thế các mặt, cấp độ trong suốt cao và khả năng chống va đập. PP (APP) không hoạt động có các nhóm methyl phân phối ngẫu nhiên, vô định hình và thường được sử dụng trong chất kết dính và điều chỉnh nhựa đường. Tính toán học của IPP trực tiếp xác định độ kết tinh của nó, từ đó ảnh hưởng đến tính chất cơ học của nó: cứ tăng 10% về độ tinh thể, cường độ kéo tăng 15-20MPa.

Là một điện môi, polypropylen thực hiện đặc biệt tốt: hằng số điện môi của nó ổn định ở mức 2,2-2,36 (1KHz), hệ số phân tán của nó dưới 0,0002, điện trở suất của nó vượt quá 10^16 · cm, và nó có thể chịu được các trường cao lên tới 600V/μm. Nó cung cấp độ ổn định nhiệt với phạm vi nhiệt độ hoạt động liên tục rộng (-50 ° C đến 120 ° C). Hơn nữa, phim kim loại dựa trên PP sở hữu các đặc tính tự phục hồi; Sau khi phá vỡ, nó làm bay hơi điện cực để khôi phục cách điện, chịu được hơn 100 sự cố trên mỗi mét vuông với tổn thất điện dung dưới 0,5%.

Để tăng mật độ lưu trữ năng lượng của các tụ điện, các con đường công nghệ hiện tại tập trung chủ yếu vào sự đổi mới vật liệu: trước tiên, tối ưu hóa cấu trúc tổng hợp của PP thuần túy, giảm hàm lượng tro và sửa đổi phân tử; thứ hai, phát triển pp composite, như nanocomposites, ghép hóa học, hỗn hợp và cấu trúc đa lớp; và thứ ba, khám phá các vật liệu hoàn toàn mới với hằng số điện môi cao hoặc điện trở nhiệt độ cao. Thông qua tối ưu hóa cấu trúc và tổng hợp liên tục, polypropylen tiếp tục thúc đẩy công nghệ tụ điện.