Polipropileno: el material dieléctrico central para los condensadores y su camino de desarrollo

El polipropileno (PP) ha sido el material dieléctrico central para condensador S desde la década de 1980, reemplazar el papel del condensador debido a su alta resistencia a la descomposición, baja pérdida dieléctrica y propiedades de procesamiento. Con una densidad de solo 0.89-0.91 g/cm³, es uno de los plásticos de uso general más ligeros.

Las propiedades del polipropileno están estrechamente relacionadas con la estereoconfiguración de sus cadenas moleculares. En el polipropileno isotáctico (IPP), todos los grupos metilo están en el mismo lado de la cadena molecular, formando una estructura helicoidal altamente regular con una cristalinidad de 50-70%, lo que resulta en alta resistencia a la tracción (35-40MPA) y un alto punto de fusión (160-170 ° C). En PP sindiotáctico (SPP), los grupos metilo alternan a los lados, otorgando alta transparencia y resistencia al impacto. Atactic PP (APP) tiene grupos metilo distribuidos aleatoriamente, es amorfo y a menudo se usa en adhesivos y modificación de asfalto. La isotacticidad de IPP determina directamente su cristalinidad, que a su vez afecta sus propiedades mecánicas: por cada 10% de aumento en la cristalinidad, la resistencia a la tracción aumenta en 15-20MPa.

Como un dieléctrico, el polipropileno funciona excepcionalmente bien: su constante dieléctrica es estable a 2.2-2.36 (1kHz), su factor de disipación es inferior a 0.0002, su resistividad de volumen excede 10^16 Ω · cm, y puede resistir campos altos hasta 600 V/μm. Ofrece estabilidad térmica con un amplio rango de temperatura de funcionamiento continuo (-50 ° C a 120 ° C). Además, la película metalizada basada en PP posee propiedades de autocuración; Tras la descomposición, evapora el electrodo para restaurar el aislamiento, soporta más de 100 descomposiciones por metro cuadrado con menos del 0.5% de pérdida de capacitancia.

Para aumentar la densidad de almacenamiento de energía de los condensadores, las vías tecnológicas actuales se centran principalmente en la innovación de materiales: en primer lugar, optimizar la estructura agregada de PP puro, reducir el contenido de cenizas y la modificación molecular; En segundo lugar, en desarrollo PP compuesto, como nanocompuestos, injerto químico, mezclas y estructuras multicapa; y en tercer lugar, explorando materiales completamente nuevos con altas constantes dieléctricas o resistencia a la alta temperatura. A través de la optimización estructural continua y la composición, el polipropileno continúa avanzando en la tecnología del condensador.