Polypropylen: Det dielektriske kernemateriale til kondensatorer og dets udviklingsvej

Polypropylen (PP) har været det centrale dielektriske materiale til kondensator s siden 1980'erne, erstatter kondensatorpapir på grund af dets høje nedbrydningsstyrke, lave dielektriske tab og forarbejdningsegenskaber. Med en densitet på kun 0,89-0,91 g/cm³ er det en af ​​de letteste almene plasttyper.

Polypropylens egenskaber er tæt forbundet med stereokonfigurationen af ​​dets molekylære kæder. I isotaktisk polypropylen (iPP) er alle methylgrupper på samme side af molekylkæden og danner en meget regelmæssig spiralstruktur med en krystallinitet på 50-70%, hvilket resulterer i høj trækstyrke (35-40MPa) og et højt smeltepunkt (160-170°C). I syndiotaktisk PP (sPP) skifter methylgrupperne sider, hvilket giver høj gennemsigtighed og slagfasthed. Ataktisk PP (aPP) har tilfældigt fordelte methylgrupper, er amorf og bruges ofte i klæbemidler og asfaltmodifikation. IPP's isotaktiske egenskaber bestemmer direkte dets krystallinitet, hvilket igen påvirker dets mekaniske egenskaber: for hver 10% stigning i krystallinitet øges trækstyrken med 15-20MPa.

Som dielektrikum klarer polypropylen sig usædvanligt godt: dens dielektricitetskonstant er stabil ved 2,2-2,36 (1kHz), dens dissipationsfaktor er under 0,0002, dens volumenresistivitet overstiger 10^16 Ω·cm, og den kan modstå høje felter op til 600V/μm. Den tilbyder termisk stabilitet med et bredt kontinuerligt driftstemperaturområde (-50°C til 120°C). Desuden besidder metalliseret film baseret på PP selvhelbredende egenskaber; ved nedbrud fordamper den elektroden for at genoprette isoleringen og modstår over 100 nedbrud pr. kvadratmeter med mindre end 0,5 % kapacitanstab.

For at øge kondensatorernes energilagringstæthed fokuserer nuværende teknologiske veje primært på materialeinnovation: for det første optimering af den aggregerede struktur af ren PP, reduktion af askeindhold og molekylær modifikation; for det andet udvikling af komposit PP, såsom nanokompositter, kemisk podning, blandinger og flerlagsstrukturer; og for det tredje, at udforske helt nye materialer med høje dielektriske konstanter eller høj temperatur modstand. Gennem kontinuerlig strukturel optimering og sammensætning fortsætter polypropylen med at fremme kondensatorteknologien.