Polypropen: det dielektriska kärnmaterialet för kondensatorer och dess utvecklingsväg

Polypropen (PP) har varit kärnan i dielektriskt material kondensator s sedan 1980-talet, ersätter kondensatorpapper på grund av dess höga genombrottsstyrka, låga dielektriska förluster och bearbetningsegenskaper. Med en densitet på bara 0,89-0,91 g/cm³ är det en av de lättaste plasterna för allmänt bruk.

Egenskaperna hos polypropen är nära relaterade till stereokonfigurationen av dess molekylkedjor. I isotaktisk polypropen (iPP) finns alla metylgrupper på samma sida av molekylkedjan och bildar en mycket regelbunden spiralstruktur med en kristallinitet på 50-70%, vilket resulterar i hög draghållfasthet (35-40MPa) och en hög smältpunkt (160-170°C). I syndiotaktisk PP (sPP) växlar metylgrupperna sidor, vilket ger hög transparens och slagtålighet. Atactic PP (aPP) har slumpmässigt fördelade metylgrupper, är amorft och används ofta i lim och asfaltmodifiering. Isotakticiteten hos iPP bestämmer direkt dess kristallinitet, vilket i sin tur påverkar dess mekaniska egenskaper: för varje 10% ökning av kristalliniteten ökar draghållfastheten med 15-20MPa.

Som dielektrikum presterar polypropen exceptionellt bra: dess dielektricitetskonstant är stabil vid 2,2-2,36 (1kHz), dess dissipationsfaktor är under 0,0002, dess volymresistivitet överstiger 10^16 Ω·cm, och den tål höga fält upp till 600V/μm. Den erbjuder termisk stabilitet med ett brett kontinuerligt driftstemperaturområde (-50°C till 120°C). Dessutom har metalliserad film baserad på PP självläkande egenskaper; vid haveri förångar den elektroden för att återställa isoleringen och klarar över 100 haverier per kvadratmeter med mindre än 0,5 % kapacitansförlust.

För att öka kondensatorernas energilagringstäthet fokuserar nuvarande tekniska vägar främst på materialinnovation: för det första, optimering av den aggregerade strukturen av ren PP, reducering av askhalt och molekylär modifiering; för det andra utveckla komposit PP, såsom nanokompositer, kemisk ympning, blandningar och flerskiktsstrukturer; och för det tredje, att utforska helt nya material med höga dielektriska konstanter eller hög temperaturresistans. Genom kontinuerlig strukturell optimering och sammansättning fortsätter polypropen att utveckla kondensatorteknologin.