一种基于油相制造技术

本发明专利技术公开了一种基于油相

【技术实现步骤摘要】
一种基于油相Al2O3纳米晶的耐高温聚丙烯复合电介质材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合电介质领域，具体涉及一种基于油相
Al2O3纳米晶的耐高温聚丙烯复合电介质材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]双向拉伸聚丙烯
(BOPP)
具有低成本
、
易加工
、
高击穿
、
高效率
、
低损耗的优点，一直是薄膜电容器市场的工业基石，广泛应用于先进电力电子系统中
。
而随着电动汽车
、
新能源并网
、
油气勘探等领域的快速发展，极端的环境温度
(>120℃)
对高温电介质的需求日益增长
。
然而，当温度超过
85℃
时，
BOPP
的电导损耗急剧增加，造成效率大幅降低，由于电导损耗产生的焦耳热还可能引发热失控及电容器失效等风险，导致
BOPP
在高温下只能以
200MV m
‑1的场强运行；尽管额外的冷却系统能够使其工作温度降至
65℃
，但这无疑又增加系统的体积和成本
。
另一方面，
BOPP
的介电常数仅为
2.2
，导致其极化强度偏低，在
120℃
及
200MV m
‑1的场强下储能密度仅为
0.27J cm
‑3，这严重限制了电力
>/
电子设备的高热稳定性及小型化发展
。
因此，开发高储能密度耐高温电介质材料是亟需解决的瓶颈问题
。
[0003]将具有宽禁带的纳米填料填充到聚丙烯基体中，是提高聚丙烯高温储能性能的重要途径
。
但由于纳米填料和聚丙烯基体两相界面相容性差，在两相界面区易生成微孔隙，且纳米填料易团聚，造成聚丙烯复合电介质结构和介电性质的不均匀，导致电导损耗增加；此外，宽禁带纳米填料介电常数偏低，对聚丙烯复合电介质介电常数提升有限
。
因此，降低聚丙烯复合电介质高温高电场下的电导损耗，并提高其介电常数，一直是复合电介质领域的研究热点
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于油相
Al2O3纳米晶的耐高温聚丙烯复合电介质材料，以解决聚丙烯在高温高电场下电导损耗大的问题
。
[0005]本专利技术的另一目的是提供上述基于油相
Al2O3纳米晶的耐高温聚丙烯复合电介质材料的制备方法
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一方面，本专利技术提供一种基于油相
Al2O3纳米晶的耐高温聚丙烯复合电介质材料的制备方法，该方法具体包括如下步骤：
[0008]S1、
通过非水解溶胶凝胶法制备
Al2O3纳米晶，具体步骤为：将三辛基氧膦
、
三氯化铝和异丙醇铝加入反应器中，将温度升至
100℃
，真空提纯
0.5h
并通入惰性气体，将温度升至
240℃
并反应
30min
，冷却后离心得到三辛基氧膦修饰的
Al2O3纳米晶；
[0009]S2、
通过溶液混合法制备聚丙烯复合材料，具体步骤为：将聚丙烯原料在对二甲苯溶剂中加热溶解，按比例将步骤
S1
制得的油相
Al2O3纳米晶加入到聚丙烯溶液中，并持续加热搅拌，冷冻干燥得到聚丙烯复合材料；
[0031]本实施例提供一种基于油相
Al2O3纳米晶的耐高温聚丙烯复合电介质材料，其原料按质量分数计算，包括聚丙烯
99
％和纳米填料1％，其中填料为油相
Al2O3纳米晶
。
[0032]该聚丙烯复合电介质材料的制备方法包括以下步骤：
[0033]将三辛基氧膦
(TOPO)、
三氯化铝和异丙醇铝加入反应器中，将温度升至
100℃
，真空提纯
0.5h
并通入氮气，将温度升至
240℃
并反应
30min
，冷却后离心得到
TOPO
修饰的
Al2O3纳米晶
(
油相
Al2O3纳米晶
)
；所述三氯化铝和异丙醇铝的摩尔比为1；
[0034]将
1g
等规立构聚丙烯原料加入到
15mL
对二甲苯溶剂中，在
125℃
高温下加热溶解，得到均匀的聚丙烯溶液；
[0035]将油相
Al2O3纳米晶分散于环己烷中，浓度为
10mg/mL
，用移液枪移取
1mL
上述
Al2O3溶胶，加入到聚丙烯溶液中，
125℃
加热搅拌得到聚丙烯复合溶胶；
[0036]将上述聚丙烯复合溶胶在
‑
60℃
冷冻干燥
12h
得到聚丙烯复合材料；
[0037]采用平板硫化机在温度
200℃、
压力
20MPa
下将上述聚丙烯复合材料热压
15min
，得到聚丙烯复合薄膜
。
[0038]实施例3[0039]本实施例提供一种基于油相
Al2O3纳米晶的耐高温聚丙烯复合电介质材料，其原料按质量分数计算，包括聚丙烯
98.5
％和纳米填料
1.5
％，其中填料为油相
Al2O3纳米晶
。
[0040]该聚丙烯复合电介质材料的制备方法包括以下步骤：
[0041]将三辛基氧膦
(TOPO)、
三氯化铝和异丙醇铝加入反应器中，将温度升至
100℃
，真空提纯
0.5h
并通入氮气，将温度升至
240℃
并反应
30min
，冷却后离心得到
TOPO
修饰的
Al2O3纳米晶
(
油相
Al2O3纳米晶
)
；所述三氯化铝和异丙醇铝的摩尔比为1；
[0042]将
1g
等规立构聚丙烯原料加入到
15mL
对二甲苯溶剂中，在
125℃
高温下加热溶解，得到均匀的聚丙烯溶液；
[0043]将油相
Al2O3纳米晶分散于环己烷中，浓度为
10mg/mL
，用移液枪移取
1.5mL
上述
Al2O3溶胶，加入到聚丙烯溶液中，
125℃
加热搅拌得到聚丙烯复合溶胶；
[0044]将上述聚丙烯复合溶胶在
‑
60℃
冷冻干燥<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于油相
Al2O3纳米晶的耐高温聚丙烯复合电介质材料的制备方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
S1、
通过非水解溶胶凝胶法制备
Al2O3纳米晶，具体步骤为：将三辛基氧膦
、
三氯化铝和异丙醇铝加入反应器中，将温度升至
100℃
，真空提纯
0.5h
并通入惰性气体，将温度升至
240℃
并反应
30min
，冷却后离心得到三辛基氧膦修饰的
Al2O3纳米晶；
S2、
通过溶液混合法制备聚丙烯复合材料，具体步骤为：将聚丙烯原料在对二甲苯溶剂中加热溶解，按比例将步骤
S1
制得的油相
Al2O3纳米晶加入到聚丙烯溶液中，并持续加热搅拌，冷冻干燥得到聚丙烯复合材料；
S3、
使用平板硫化机热压制备成聚丙烯复合电介质薄膜
。2.
根据权利要求1所述的一种基于油相
Al2O3纳米晶的耐高温聚丙烯复合电介质材料的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，三氯化铝和异丙醇铝的摩尔比为
1。3.
根据权利要求1所述的一种基于油相
Al2O3纳米晶的耐高温聚丙烯复合电介质材料的制备方法，其特征在于，步骤
S2
中，比例按质量分数计算，聚丙烯为
98<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世恒，冯培忠，张保敬，蔡子明，朱超琼，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：