[发明专利]一种膜电容器用掺混纳米陶瓷粉的聚丙烯基复合介电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及介电薄膜材料制备领域，具体涉及一种膜电容器用掺混纳米陶瓷粉的聚丙烯基复合介电薄膜及其制备方法。

背景技术

薄膜电容器又称塑料薄膜电容器，是以塑料薄膜作为电介质的一类电容器，在所有的薄膜电容器中，聚丙烯电容器以其独特的优势在实际使用中应用最为广泛。随着行业的发展，电子产品对电容器轻量化、高容量等性能的要求越来越高，然而聚丙烯薄膜的介电常数偏低，难以制作高性能的电容器，制约着聚丙烯电容器的应用。

目前常见的用于提高聚丙烯薄膜介电常数的方法主要是在聚丙烯中填充高介电常数的有机或者无机化合物，有机介电材料柔韧性好，易加工成型等优点，但却存在不耐高温、稳定性较差等缺点，而无机介电材料的缺陷在于薄膜加工性能较差，且介电损耗增大。因此，研发一类同时具备无机/有机介电材料优点的复合介电材料是行业的发展趋势，也是拓宽聚丙烯薄膜电容器的一个有潜力的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种膜电容器用掺混纳米陶瓷粉的聚丙烯基复合介电薄膜及其制备方法，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种膜电容器用掺混纳米陶瓷粉的聚丙烯基复合介电薄膜，其特征在于，该介电薄膜以厚度≤5μm聚丙烯薄膜为基膜，并在基膜表面涂布厚度≤5μm的复合涂层，所述的复合涂层由以下重量份的原料制成：纳米陶瓷粉4-5、醇醚类溶剂10-15、聚醚改性硅油0.1-0.2、聚乙烯吡咯烷酮1-2、N,N-二甲基乙酰胺20-25、聚乙二醇4000.3-0.5、纳米结晶纤维素2-3、聚偏氯乙烯10-12。

所述的一种膜电容器用掺混纳米陶瓷粉的聚丙烯基复合介电薄膜及其制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：

（1）复合涂层液的制备：先将聚乙二醇400投入醇醚类溶剂中，加热搅拌使其完全溶解，随后将纳米陶瓷粉投入溶液中，超声搅拌分散使得纳米陶瓷粉完全分散均匀，所得分散液备用；接着将聚偏氯乙烯、纳米结晶纤维素投入N,N-二甲基乙酰胺中，加热搅拌使固态物料完全溶解，再加入先前制备的纳米陶瓷粉分散液，搅拌混合20-30min后，加入其它剩余物料，搅拌混合均匀后浆料球磨处理30-40min,并将混合浆料进行除泡处理，得纳米结晶纤维素/聚偏氯乙烯复合涂层液备用；

（2）将步骤（1）制备得到的复合涂层液利用逆转辊吻式涂布法均匀涂布到聚丙烯薄膜的两面，并同时利用热风干燥和远红外干燥方法，在80-120℃条件下干燥处理，完全干燥后得该聚丙烯基复合介电薄膜。

本发明制备的复合介电薄膜优点在于：掺混了纳米陶瓷粉的纳米结晶纤维素/聚偏氯乙烯复合涂层液中无机粉体分散均匀，具有良好的成膜性和流变性，在聚丙烯薄膜表面干燥后所得涂层力学性能优良，具有较高的介电常数和较低的介电损耗，膜层致密平整，耐温性好，充分的结合了有机/无机介电材料的优点，且生产制备过程简单，适合大规模生产，可用于生产小型化和大容量化的膜电容器。

具体实施方式

实施例

本实施例中的聚丙烯薄膜厚度为5μm，复合涂层厚度为5μm，其中复合涂层由以下重量份原料制成：纳米陶瓷粉4、醇醚类溶剂12、聚醚改性硅油0.1、聚乙烯吡咯烷酮1.5、N,N-二甲基乙酰胺22、聚乙二醇4000.4、纳米结晶纤维素2.5、聚偏氯乙烯10。

所述的一种膜电容器用掺混纳米陶瓷粉的聚丙烯基复合介电薄膜的制备方法为：

（1）复合涂层液的制备：先将聚乙二醇400投入醇醚类溶剂中，加热搅拌使其完全溶解，随后将纳米陶瓷粉投入溶液中，超声搅拌分散使得纳米陶瓷粉完全分散均匀，所得分散液备用；接着将聚偏氯乙烯、纳米结晶纤维素投入N,N-二甲基乙酰胺中，加热搅拌使固态物料完全溶解，再加入先前制备的纳米陶瓷粉分散液，搅拌混合25min后，加入其它剩余物料，搅拌混合均匀后浆料球磨处理35min,并将混合浆料进行除泡处理，得纳米结晶纤维素/聚偏氯乙烯复合涂层液备用；

（2）将步骤（1）制备得到的复合涂层液利用逆转辊吻式涂布法均匀涂布到聚丙烯薄膜的两面，并同时利用热风干燥和远红外干燥方法，在100℃条件下干燥处理，完全干燥后得该聚丙烯基复合介电薄膜。

本实施例所制得的复合薄膜的性能指标如下：

拉伸强度为：82.0MPa；断裂伸长率：52%；体积电阻率：3.4×10¹⁵Ω.cm；室温条件1KHz频率下介电常数为：350，条件先的介电损耗≤0.5%，复合薄膜在120℃条件下放置15min后横向热收缩率≤1%，纵向热收缩率≤2%。