一种高介电常数的塑料薄膜及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种高介电常数的塑料薄膜，其特征在于：它包括有机塑料、氧化钽及氧化铌；氧化钽、氧化铌均匀分布于有机塑料中；氧化钽与氧化铌的体积比含量占有机塑料、氧化钽及氧化铌的总体积的10％‑70％；氧化铌的体积比含量占氧化钽与氧化铌总体积的10％‑90％。本发明专利技术解决现有高介电常数的塑料薄膜的基础上如何进一步提高塑料薄膜的介电常数，同时又能减小由塑料薄膜制成电容器体积和重量的问题。

A plastic film with high dielectric constant and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种高介电常数的塑料薄膜及其制造方法
本专利技术涉及电容器用塑料薄膜
，尤其涉及一种高介电常数的塑料薄膜及其制造方法。
技术介绍
目前所用电容器主要为有机薄膜电容器、电解电容器、陶瓷电容器三大类电容器。有机薄膜电容器具有温度范围宽、耐压高、介质损耗小、性能稳定、寿命长、可靠性高等优点，但产品体积大。电解电容器具有体积小、容量大、成本低的特点，但产品耐压低、损耗大、寿命短。陶瓷电容器体积小、绝缘性好，但容量比较小、损耗大，稳定性差。随着社会发展，对电容器产品的可靠性、稳定性及产品体积要求越来越高。特别是随着新能源汽车的快速发展，对电容器要求进一步提升，要求大容量、产品性能稳定可靠，且要减小产品体积及重量。目前适合新能源汽车的电容器均采用有机薄膜电容器，虽然性能满足要求，但存在产品体积大，重量重的缺点。目前性能稳定、较常用的电容器介质材料为聚丙烯薄膜。聚丙烯性能稳定，吸水率低(0.01％)，结晶性高，结构规整，具有优良的力学性能，且具有良好的耐热性、化学稳定性、电性能、耐候性等优良性能，是目前广泛应用的电容器介质材料。用于电容器的聚丙烯薄膜的介电强度高达400V/μm以上，且介质损耗因数较小，只有0.0002,非常适合制作电容器。但由于聚丙烯塑料介电常数较小，介电常数只有2.2，制作的电容器体积较大。而电容器行业中的钽电解电容器介质为氧化钽，氧化钽膜的化学性能稳定，损耗因数较氧化铝小，而且温度稳定性良好，其介电常数比氧化铝大，通常为28,因而产品体积很小，且电性性能稳定。但因其介电强度较小，只能制作直流低压电容器(通常只有十伏左右)。要制作高压钽电解电容器只能通过内部串联形式，但这样则造成产品容量减小，体积增大，即使这样产品的电压也只能达到300Vdc左右，严重限制了产品的电压使用范围。本公司曾专利技术并申请了一种高介电常数的塑料薄膜及其制造方法专利技术专利，专利申请号为201910395940.8，该专利产品由氧化钽均匀分布于有机塑中组成，产品具有介电常数高、性能安全可靠、体积小等优点。但由于氧化钽的密度较大(约为8.53g/cm3),是聚丙烯密度(约为0.91g/cm3)的9.37倍，由氧化钽、聚丙烯组成的材料的密度相对也较大，虽然由其制成的电容器产品的总体重量有所减小，但总体而言产品在重量方面的优势并不十分突出。因此，在本公司申请的一种高介电常数的塑料薄膜及其制造方法专利技术专利(专利申请号为201910395940.8)基础上，如何进一步提高塑料薄膜的介电常数，同时又能减小由塑料薄膜制成电容器体积和重量，成为目前急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高介电常数的塑料薄膜及其制造方法，主要解决上述现有技术中存在的问题一：如何进一步提高塑料薄膜的介电常数的问题；问题二，如何利用这种高介电常数的塑料薄膜制作电容器，在得到塑料薄膜电容器的可靠性能时，可大大减小有机薄膜电容器的体积及重量的问题，而提供的一种高介电常数的塑料薄膜及其制造方法。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种高介电常数的塑料薄膜，其特征在于：它包括有机塑料、氧化钽及氧化铌；氧化钽、氧化铌均匀分布于有机塑料中；氧化钽与氧化铌的体积比含量占有机塑料、氧化钽及氧化铌的总体积的10％-70％；氧化铌的体积比含量占氧化钽与氧化铌总体积的10％-90％。进一步，所述氧化钽、氧化铌以纳米级状态均匀分布于有机塑料中。进一步，所述的有机塑料为聚丙烯或聚乙烯或聚四氟乙烯或聚苯乙烯或聚酯或聚碳酸酯。进一步，所述氧化钽与氧化铌的体积比含量占有机塑料、氧化钽及氧化铌的总体积的30％-50％。进一步，所述氧化铌的体积比含量占氧化钽与氧化铌总体积的25％-75％。进一步，所述的有机塑料为聚丙烯。进一步，所述高介电常数的塑料薄膜还包括相容剂。一种高介电常数的塑料薄膜的制造方法，其特征在于：所述纳米级氧化钽、纳米级氧化铌按照比例通过小尺寸效应、表面或界面效应作用通过机械共混均匀分布在有机塑料熔融物中，通过挤出成型形成金属氧化物有机塑料粒子；然后金属氧化物有机塑料粒子采用挤出成型工艺，在挤压成型形成厚度均匀的金属氧化物聚丙烯塑料薄膜。一种高介电常数的塑料薄膜的制造方法，其特征在于：所述纳米级氧化钽、纳米级氧化铌按照比例通过小尺寸效应、表面或界面效应作用与相容剂结合后再通过机械共混均匀分布在有机塑料熔融物中，通过挤出成型形成金属氧化物有机塑料粒子；然后金属氧化物有机塑料粒子采用挤出成型工艺，在挤压成型形成厚度均匀的金属氧化物聚丙烯塑料薄膜。进一步，所述金属氧化物有机塑料粒子采用挤出成型工艺，在挤压成型并双向拉伸加工形成厚度均匀的金属氧化物聚丙烯塑料薄膜。鉴于上述技术特征，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术产品采用了将高介电常数的无机金属氧化物—氧化钽、氧化铌按照一定的体积比均匀分布于性能优良的有机塑料薄膜中，产品兼顾了有机塑料薄膜的温度范围宽、耐压高、介质损耗小、性能稳定、寿命长、可靠性高等优点，同时提高了塑料薄膜的介电常数，可使采用这种塑料薄膜制成的电容器的体积大大减小。1、电容器产品尺寸大小与介质的介电常数紧密相关，聚丙烯塑料介电常数较小，介电常数只有2.2，制作的电容器体积较大。而氧化钽介电常数约为28，氧化铌的介电常数约为45，远大于电容器用塑料介质的介电常数。将总体积比10％—70％的氧化钽、氧化铌混合物均匀分布于聚丙烯塑料中，可将聚丙烯塑料的介电常数调整到2.85—17.60，明显优于纯氧化钽均匀分布于聚丙烯塑料中的介电常数(10％—70％的氧化钽对应介电常为2.84—13.05)(见表A1、表A2)，可有效减小电容器的体积。表A1氧化钽氧化铌聚丙烯介质介电常数表A2氧化钽聚丙烯介质介电常数氧化钽含量10％70％介电常数2.8413.052、电容器产品的重量与所用介质材料的介电常数与密度相关，相同容量的电容器，介电常数越大，所用材料越少，介质密度越小，所用材料重量越轻。采用氧化钽、氧化铌组成的混合物加入聚丙烯与单一氧化钽加入聚丙烯相比，材料的密度可有效减少(见表A3、表A4)。表A3氧化钽氧化铌聚丙烯介质密度表A4氧化钽聚丙烯介质密度氧化钽含量10％70％密度1.676.243、将纳米级的按一定比例氧化钽、氧化铌组成的混合物均匀分布于聚丙烯塑料中，在提升聚丙烯塑料的介电常数同时，利用聚丙烯稳定的电性能及机械性能(比如抗张性、柔软性)制成氧化钽氧化铌金属氧化物聚丙烯塑料薄膜，在减小产品体积、减小产品重量的同时，利用聚丙烯性能满足产品耐压需求，可制成耐压几百、甚至几千伏的电容器，也就是说添加氧化钽、氧化铌后，聚丙烯电性能及机械性能仍旧满足电容器的耐压需求。4、本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高介电常数的塑料薄膜，其特征在于：它包括有机塑料、氧化钽及氧化铌；氧化钽、氧化铌均匀分布于有机塑料中；氧化钽与氧化铌的体积比含量占有机塑料、氧化钽及氧化铌的总体积的10％-70％；氧化铌的体积比含量占氧化钽与氧化铌总体积的10％-90％。/n

【技术特征摘要】
1.一种高介电常数的塑料薄膜，其特征在于：它包括有机塑料、氧化钽及氧化铌；氧化钽、氧化铌均匀分布于有机塑料中；氧化钽与氧化铌的体积比含量占有机塑料、氧化钽及氧化铌的总体积的10％-70％；氧化铌的体积比含量占氧化钽与氧化铌总体积的10％-90％。


2.根据权利要求1所述的高介电常数的塑料薄膜，其特征在于：所述氧化钽、氧化铌以纳米级状态均匀分布于有机塑料中。


3.根据权利要求2所述的高介电常数的塑料薄膜，其特征在于：所述的有机塑料为聚丙烯或聚乙烯或聚四氟乙烯或聚苯乙烯或聚酯或聚碳酸酯。


4.根据权利要求3所述的高介电常数的塑料薄膜，其特征在于：所述氧化钽与氧化铌的体积比含量占有机塑料、氧化钽及氧化铌的总体积的30％-50％。


5.根据权利要求4所述的高介电常数的塑料薄膜，其特征在于：所述氧化铌的体积比含量占氧化钽与氧化铌总体积的25％-75％。


6.根据权利要求5所述的高介电常数的塑料薄膜，其特征在于：所述的有机塑料为聚丙烯。


7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张自魁，潘浩，
申请(专利权)人：上海皓月新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31