Polypropyleen: het diëlektrische kernmateriaal voor condensatoren en het ontwikkelingspad ervan

Polypropyleen (PP) is het diëlektrische kernmateriaal geweest condensator s sinds de jaren tachtig, ter vervanging van condensatorpapier vanwege de hoge doorslagsterkte, het lage diëlektrische verlies en de verwerkingseigenschappen. Met een dichtheid van slechts 0,89-0,91 g/cm³ is het een van de lichtste kunststoffen voor algemeen gebruik.

De eigenschappen van polypropyleen hangen nauw samen met de stereoconfiguratie van de moleculaire ketens. In isotactisch polypropyleen (iPP) bevinden alle methylgroepen zich aan dezelfde kant van de moleculaire keten en vormen een zeer regelmatige spiraalvormige structuur met een kristalliniteit van 50-70%, wat resulteert in een hoge treksterkte (35-40 MPa) en een hoog smeltpunt (160-170°C). In syndiotactisch PP (sPP) wisselen de methylgroepen elkaar af, wat een hoge transparantie en slagvastheid oplevert. Atactisch PP (aPP) heeft willekeurig verdeelde methylgroepen, is amorf en wordt vaak gebruikt in lijmen en asfaltmodificatie. De isotacticiteit van iPP bepaalt direct de kristalliniteit ervan, wat op zijn beurt de mechanische eigenschappen beïnvloedt: voor elke 10% toename van de kristalliniteit neemt de treksterkte toe met 15-20 MPa.

Als diëlektricum presteert polypropyleen uitzonderlijk goed: de diëlektrische constante is stabiel op 2,2-2,36 (1 kHz), de dissipatiefactor ligt onder de 0,0002, de volumeweerstand is groter dan 10^16 Ω·cm en het is bestand tegen hoge velden tot 600 V/μm. Het biedt thermische stabiliteit met een breed continu bedrijfstemperatuurbereik (-50°C tot 120°C). Bovendien bezit gemetalliseerde folie op basis van PP zelfherstellende eigenschappen; bij defect verdampt de elektrode om de isolatie te herstellen, waarbij meer dan 100 defecten per vierkante meter worden doorstaan ​​met minder dan 0,5% capaciteitsverlies.

Om de energieopslagdichtheid van condensatoren te vergroten, richten de huidige technologische trajecten zich primair op materiaalinnovatie: ten eerste het optimaliseren van de geaggregeerde structuur van puur PP, het verminderen van het asgehalte en moleculaire modificatie; ten tweede de ontwikkeling van composiet-PP, zoals nanocomposieten, chemische enting, mengsels en meerlaagse structuren; en ten derde het onderzoeken van geheel nieuwe materialen met hoge diëlektrische constanten of hoge temperatuurbestendigheid. Door voortdurende structurele optimalisatie en samenstelling blijft polypropyleen de condensatortechnologie vooruit helpen.