本發(fā)明屬于高壓設(shè)備，尤其涉及基于界面改性的電容器用聚丙烯復(fù)合薄膜及制備方法。

背景技術(shù)：

1、金屬化薄膜電容器是現(xiàn)代電力系統(tǒng)和可再生能源系統(tǒng)的核心設(shè)備，依靠電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)，它具有眾多優(yōu)點(diǎn)，如體積小、重量輕、電感小和自愈功能等。在薄膜電容器中，聚丙烯(pp)是一種常用的介質(zhì)材料，因其可靠的絕緣性能和出色的充放電效率而被廣泛采用。然而，隨著電壓水平的不斷提高，其絕緣性能嚴(yán)重惡化，最終可能導(dǎo)致金屬化薄膜電容器的整機(jī)性能下降，從而降低整個(gè)直流輸電系統(tǒng)的性能和效率。

2、本發(fā)明提出一種基于界面改性和體改性的聚丙烯薄膜介電性能提升方法，通過(guò)在聚丙烯薄膜表面接枝馬來(lái)酸酐，使電極/薄膜界面上的電荷濃度增加，從而削弱界面電場(chǎng)，抑制電荷注入。此外，對(duì)聚丙烯薄膜進(jìn)行紫外輻照交聯(lián)改性，交聯(lián)反應(yīng)可以增強(qiáng)聚丙烯薄膜內(nèi)部大分子鏈的纏結(jié)，從而改變聚丙烯(pp)的晶體形態(tài)，降低載流子的遷移速率，從電荷輸運(yùn)的角度提高電容器薄膜的介電性能，該方法效果良好，操作簡(jiǎn)單且成本低廉。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明以電容器用聚丙烯薄膜為研究對(duì)象，目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有聚丙烯材料在介電性能方面的不足，提出了一種基于界面改性和體改性的具有高介電性能的電容器聚丙烯薄膜及其制備方法，改性方法采用表面接枝和輻照交聯(lián)，表面接枝單體采用馬來(lái)酸酐，輻照交聯(lián)采用紫外輻照交聯(lián)，在調(diào)控聚丙烯薄膜電荷注入和載流子遷移的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚丙烯擊穿場(chǎng)強(qiáng)和儲(chǔ)能特性的提升，可以提高電容器介質(zhì)的介電性能，進(jìn)而提高金屬化薄膜電容器的整機(jī)性能。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、基于界面改性和體改性的電容器聚丙烯膜制備方法，包括如下步驟：

4、將線性聚丙烯粒料與紫外光引發(fā)劑、交聯(lián)劑混合，在180℃-190℃的雙輥裝置上加熱10-20分鐘，壓力設(shè)置為18-22mpa，自然冷卻20到30分鐘得到含有線性聚丙烯、1.5wt％三甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)和1wt％二苯甲酮的混合膜；

5、用紫外光照射混合膜45-60s，得到交聯(lián)改性后的聚丙烯薄膜；

6、將n，n-二甲基甲酰胺(dmf)和二甲苯按3：1的體積比例溶解獲得混合有機(jī)溶劑，將馬來(lái)酸酐和二苯甲酮溶入混合有機(jī)溶劑獲得混合液，然后將混合液滴到交聯(lián)聚丙烯薄膜上表面，得到交聯(lián)接枝改性的聚丙烯薄膜。

7、進(jìn)一步的，所述紫外光引發(fā)劑采用二苯甲酮。

8、進(jìn)一步的，所述交聯(lián)劑采用三甲基丙烷三丙烯酸酯tmpta。

9、進(jìn)一步的，所述的改性聚丙烯薄膜的長(zhǎng)和寬相等，均為9cm×9cm。

10、進(jìn)一步的，所述的改性聚丙烯薄膜的厚度為20±5μm。

11、基于上述的制備方法制得的基于界面改性和體改性的電容器聚丙烯膜。

12、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

13、本發(fā)明的方法表面接枝馬來(lái)酸酐和紫外輻照交聯(lián)對(duì)聚丙烯進(jìn)行了改性，該方法提高了聚丙烯表面的極性，增強(qiáng)了聚丙烯薄膜內(nèi)部大分子鏈的纏結(jié)，改善了聚丙烯表面電荷注入和內(nèi)部載流子遷移情況，提高了聚丙烯的介電特性，能夠更好的滿足金屬化薄膜電容器實(shí)際運(yùn)行的需要，并對(duì)直流輸電系統(tǒng)整體效率和可靠性有重要的價(jià)值和意義；該方法設(shè)計(jì)合理，易于操作。

技術(shù)特征：

1.基于界面改性和體改性的電容器聚丙烯膜制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于界面改性的電容器用聚丙烯復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于：所述紫外光引發(fā)劑采用二苯甲酮。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于界面改性的電容器用聚丙烯復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于：所述交聯(lián)劑采用三甲基丙烷三丙烯酸酯tmpta。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于界面改性的電容器用聚丙烯復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于：所述的改性聚丙烯薄膜的長(zhǎng)和寬相等，均為9cm×9cm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于界面改性的電容器用聚丙烯復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于：所述的改性聚丙烯薄膜的厚度為20±5μm。

6.基于根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的制備方法制得的基于界面改性和體改性的電容器聚丙烯膜。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及基于界面改性和體改性的電容器聚丙烯膜制備方法，包括如下步驟：將線性聚丙烯粒料與紫外光引發(fā)劑、交聯(lián)劑混合，在180℃?190℃的雙輥裝置上加熱10?20分鐘，壓力設(shè)置為18?22MPa，自然冷卻20到30分鐘得到含有交聯(lián)劑、1.5wt％交聯(lián)劑和1wt％紫外光引發(fā)劑的混合膜；用紫外光照射混合膜45?60s，得到交聯(lián)改性后的聚丙烯薄膜；將N，N?二甲基甲酰胺(DMF)和二甲苯按3：1的體積比例溶解獲得混合有機(jī)溶劑，將馬來(lái)酸酐和二苯甲酮溶入混合有機(jī)溶劑獲得混合液，然后將混合液滴到交聯(lián)聚丙烯薄膜上表面，得到交聯(lián)接枝改性的聚丙烯薄膜；本發(fā)明能夠更好的滿足金屬化薄膜電容器實(shí)際運(yùn)行的需要。

技術(shù)研發(fā)人員：胡益菲,張?chǎng)?路菲,李少雄,魏顯鑒,司威,張恩杰,陳志華,許皖寧,寧琦,李琳,李楠,李蘇雅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)網(wǎng)天津市電力公司濱海供電分公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30