一种聚丙烯粗化电容膜及其制备方法技术

本申请涉及一种聚丙烯粗化电容膜及其制备方法，该方法包括将聚丙烯树脂通过挤出流延制成具有捆束状结构晶的聚丙烯铸片；对聚丙烯铸片采用双向拉伸工艺制成双轴取向聚丙烯粗化的电容膜

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯粗化电容膜及其制备方法


[0001]本申请涉及高分子材料
，尤其涉及一种聚丙烯粗化电容膜及其制备方法
。

技术介绍

[0002]高压油浸式电容器在电力传输领域中被广泛应用，高压油浸式电容器包括交流电容器
、
滤波电容器
、
串
/
并联补偿电容器等
。
而聚丙烯粗化膜是高压油浸式电容器的主要电介质材料，约占电容器制造成本的
30
％～
50
％
。
电容器用粗化膜的市场需求量巨大
。
在高压油浸式电容器实际使用时，聚丙烯电容膜需要被绝缘油充分浸渍，所以对聚丙烯电容膜的表面粗化形貌有一定的要求，聚丙烯电容膜的定量评价指标包括空隙率和粗糙度
(
如平均粗糙度
Ra)。
此外，为了应对聚丙烯电容膜卷绕
、
电容器装配以及电容器长期稳定使用，除了对聚丙烯电容膜的表面粗化形貌之外，还需要综合考虑聚丙烯粗化膜的力学
、
热稳定和电学性能，如拉伸强度
、
拉伸模量
、
尺寸热收缩率
、
击穿场强
、
介电损耗等
。
[0003]随着社会进步
、
经济增长和科技水平提升，对聚合物薄膜电介质提出了更高的性能要求
。
例如，特高压智能电网输电工程需要聚丙烯电容膜突破现有的耐电压击穿水平；某些特殊应用场景非常强调高温环境下能够维持高的电气绝缘性能
。
所以，电容器用聚丙烯粗化膜的品质提升和制备技术研发长期受到产业界的关注，一直以来都在积极推动进行
。
[0004]现有聚丙烯电容膜包含具有三层复合结构的聚丙烯粗化膜，该具有三层复合结构的聚丙烯粗化膜采用较低熔指聚丙烯树脂作为中间层
、
较高熔指树脂作为表层
。
该具有三层复合结构的聚丙烯粗化膜采用不同特性的树脂搭配使用，兼顾了表面粗化和成膜加工性；但所制备薄膜
(8
μ
m
厚度
)
的室温击穿场强
≤310V/
μ
m
，需要进一步改善提升
。
现有制备具有三层复合结构的聚丙烯粗化膜的方法包括特高压电网配套电容器用聚丙烯粗化膜的生产方法和高压油浸式电容器用同步双向拉伸聚丙烯薄膜制备方法，特高压电网配套电容器用聚丙烯粗化膜的生产方法利用双向拉伸生产线设备和适配的拉伸工艺参数，提高了粗化形态和膜厚均匀性
。
生产得到聚丙烯电容膜的粗化膜
(12
～
14
μ
m
厚度
)
的拉伸强度
10MPa、
最小热收缩2％
、
击穿场强
540V/
μ
m
，综合性能应对特高压电网输电工程仍不够理想
。
高压油浸式电容器用同步双向拉伸聚丙烯薄膜制备方法是将不同特性的树脂制成三层复合结构，中间层承担高电压而表层提供表面粗化；
7.2
μ
m
薄膜耐击穿电压达到
580V/
μ
m。
然而，三层复合膜生产工艺复杂
、
设备要求高；该方法需要执行附加的树脂预热处理工序，生产效率较低；并且聚丙烯电容膜的拉伸生产装置绝大部分仍是异步双拉方式
(
即两步法拉伸
)
，同步双拉的适用设备非常有限
、
大范围应用困难
。
[0005]目前，高压油浸式电容器采用聚丙烯粗化膜的主流厚度在
10
μ
m
左右，空隙率为
8.5
％
、
粗糙度
Ra
为
0.4
μ
m
，且室温击穿强度
≥580V/
μ
m。
为了保证合格的粗化形态以及良好的成膜加工性，聚丙烯树脂原料的等规度不宜太高且分子量分布较宽
。
例如，用于生产聚丙烯粗化电容膜的代表性树脂牌号
——
北欧化工
HC312BF
，其等规指数为
96.2
％
、
分子量多分散指数为
5.4。
但是，较低等规度和宽分布不利于获得高的力学强度
、
热稳定以及电气绝缘
性，也就难以突破现有聚丙烯粗化膜的技术水平
。
另一方面，选用高等规
、
窄分布的树脂原料，必须克服粗化困难
、
成膜加工性差的技术问题，具有相当的难度和挑战性
。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供了一种聚丙烯粗化电容膜及其制备方法，用于解决现有制备电容器的粗化膜存在粗化困难
、
成膜加工性能差的技术问题
。
[0007]为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：
[0008]一方面，提供了一种聚丙烯粗化电容膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将聚丙烯树脂通过挤出流延制成具有捆束状结构
β
晶的聚丙烯铸片；
[0010]对所述聚丙烯铸片采用双向拉伸工艺制成双轴取向聚丙烯粗化的电容膜；
[0011]所述双向拉伸工艺的内容包括：
[0012]采用拉伸设备根据纵拉预热温度对所述聚丙烯铸片进行纵向拉伸，得到具有空化成核点的第一粗化铸片；
[0013]采用拉伸设备根据纵向拉伸温度和纵向拉伸比对所述第一粗化铸片进行纵向拉伸，得到具有
α
晶的第二粗化铸片；
[0014]采用拉伸设备根据横拉预热温度对所述第二粗化铸片沿着纵向的垂直方向进行横向拉伸，得到第三粗化铸片；
[0015]采用拉伸设备根据横向拉伸温度和横向拉伸比对所述第三粗化铸片沿着纵向的垂直方向进行横向拉伸，得到具有双轴取向结晶结构的电容膜
。
[0016]优选地，将聚丙烯树脂通过挤出流延制成具有捆束状结构
β
晶的聚丙烯铸片包括：
[0017]根据第一温度对所述聚丙烯树脂进行熔融均化，得到聚丙烯熔体；
[0018]将所述聚丙烯熔体按降温速率冷却至第二温度并挤出流延至冷却元件上，采用气刀将冷却后的所述聚丙烯熔体与所述冷却元件紧密贴合，以使所述聚丙烯熔体再次冷却得到具有捆束状结构
β
晶的聚丙烯铸片
。
[0019]优选地，所述聚丙烯铸片中
β
晶的相对含量为
10
％～
12.6
％
。
[0020]优选地，所述纵拉预热温度为
118℃
～
135℃
，所述纵向拉伸温度为<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种聚丙烯粗化电容膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚丙烯树脂通过挤出流延制成具有捆束状结构
β
晶的聚丙烯铸片；对所述聚丙烯铸片采用双向拉伸工艺制成双轴取向聚丙烯粗化的电容膜；所述双向拉伸工艺的内容包括：采用拉伸设备根据纵拉预热温度对所述聚丙烯铸片进行纵向拉伸，得到具有空化成核点的第一粗化铸片；采用拉伸设备根据纵向拉伸温度和纵向拉伸比对所述第一粗化铸片进行纵向拉伸，得到具有
α
晶的第二粗化铸片；采用拉伸设备根据横拉预热温度对所述第二粗化铸片沿着纵向的垂直方向进行横向拉伸，得到第三粗化铸片；采用拉伸设备根据横向拉伸温度和横向拉伸比对所述第三粗化铸片沿着纵向的垂直方向进行横向拉伸，得到具有双轴取向结晶结构的电容膜
。2.
根据权利要求1所述的聚丙烯粗化电容膜的制备方法，其特征在于，将聚丙烯树脂通过挤出流延制成具有捆束状结构
β
晶的聚丙烯铸片包括：根据第一温度对所述聚丙烯树脂进行熔融均化，得到聚丙烯熔体；将所述聚丙烯熔体按降温速率冷却至第二温度并挤出流延至冷却元件上，采用气刀将冷却后的所述聚丙烯熔体与所述冷却元件紧密贴合，以使所述聚丙烯熔体再次冷却得到具有捆束状结构
β
晶的聚丙烯铸片
。3.
根据权利要求1所述的聚丙烯粗化电容膜的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯铸片中
β
晶的相对含量为
10
％～
12.6
％
。4.
根据权利要求1所述的聚丙烯粗化电容膜的制备方法，其特征在于，所述纵拉预热温度为
118℃
～
135℃
，所述纵向拉伸温度为
140℃
～
143℃
，所述纵向拉伸比为5倍～6倍，所述横拉预热温度为
155℃
～
165℃
，所述横向拉伸温度为
160℃
～
172℃
，所述横向拉伸比为7倍～
8.5
倍
。5.
根据权利要求1所述的聚丙烯粗化电容膜的制备方法，其特征在于，所述电容膜的厚度为
10
μ
m
～<...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚成，刘刚，胡泰山，钱海，罗炜，汪鹏，王铠，胡上茂，廖民传，屈路，刘浩，梅琪，高德民，魏琨选，陈龙，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：