Polypropylen: Det dielektriske kjernematerialet for kondensatorer og dets utviklingsvei

Polypropylen (PP) har vært kjernen dielektrisk materiale for kondensator s siden 1980-tallet, og erstattet kondensatorpapir på grunn av dets høye nedbrytningsstyrke, lave dielektriske tap og prosesseringsegenskaper. Med en tetthet på bare 0,89-0,91 g/cm³, er det en av de letteste plastene for generell bruk.

Egenskapene til polypropylen er nært knyttet til stereokonfigurasjonen av dets molekylkjeder. I isotaktisk polypropylen (iPP) er alle metylgrupper på samme side av molekylkjeden, og danner en svært regelmessig spiralstruktur med en krystallinitet på 50-70%, noe som resulterer i høy strekkfasthet (35-40MPa) og et høyt smeltepunkt (160-170°C). I syndiotaktisk PP (sPP) veksler metylgruppene på sider, noe som gir høy gjennomsiktighet og slagfasthet. Atactic PP (aPP) har tilfeldig fordelte metylgrupper, er amorf, og brukes ofte i lim og asfaltmodifikasjoner. Isotaktisiteten til iPP bestemmer direkte dens krystallinitet, som igjen påvirker dens mekaniske egenskaper: for hver 10% økning i krystallinitet øker strekkstyrken med 15-20MPa.

Som et dielektrikum yter polypropylen eksepsjonelt godt: dens dielektrisitetskonstant er stabil på 2,2-2,36 (1kHz), dens spredningsfaktor er under 0,0002, dens volumresistivitet overstiger 10^16 Ω·cm, og den tåler høye felt opp til 600V/μm. Den tilbyr termisk stabilitet med et bredt kontinuerlig driftstemperaturområde (-50°C til 120°C). Videre har metallisert film basert på PP selvhelbredende egenskaper; ved sammenbrudd fordamper den elektroden for å gjenopprette isolasjonen, og tåler over 100 sammenbrudd per kvadratmeter med mindre enn 0,5 % kapasitanstap.

For å øke energilagringstettheten til kondensatorer, fokuserer dagens teknologiske veier først og fremst på materialinnovasjon: for det første, optimalisering av den aggregerte strukturen til ren PP, reduksjon av askeinnhold og molekylær modifikasjon; for det andre, utvikling av kompositt-PP, slik som nanokompositter, kjemisk poding, blandinger og flerlagsstrukturer; og for det tredje, å utforske helt nye materialer med høye dielektriske konstanter eller motstand mot høye temperaturer. Gjennom kontinuerlig strukturell optimalisering og kompositering, fortsetter polypropylen å fremme kondensatorteknologi.