[发明专利]一种有效提高双向拉伸聚丙烯膜击穿场强的方法

说明书

本发明涉及一种有效提高双向拉伸聚丙烯膜击穿场强的方法，该方法是在密闭反应室中，使用含氟混合气对双向拉伸聚丙烯膜进行表面氟化处理，以提高双向拉伸聚丙烯膜的击穿场强。与现有技术相比，本发明方法工艺过程简单、经济成本低、击穿场强的提高显著，能批量均匀地改性任意尺寸的BOPP膜，特别适用于商业化应用。

技术领域

本发明涉及一种有效提高双向拉伸聚丙烯膜击穿场强的方法，具体为对双向拉伸聚丙烯(BOPP)膜进行表面氟化改性，属于电容器与储能技术领域。

背景技术

电容器在交流输配电系统中起到滤除谐波和实现无功补偿的作用，在高压直流输电系统中除了被用于滤波外，还起到电压支撑的作用。另外，电容器作为储能器件对可再生能源的利用和管理、电动车辆、脉冲功率装置及电磁武器等，同样是不可或缺。不管是何种应用场合的电容器，人们总希望其耐压水平或介电强度高、使用寿命长、安全可靠。质地或性能均匀的聚丙烯介质膜易于通过双向拉伸工艺制备。BOPP膜，由于高击穿强度、高柔韧性和杰出的力学性能及金属化后良好的击穿自愈(“self-healing”)能力等，长期以来被认为是最先进(“state-of-the-art”)的电容器介质膜。加之BOPP的低成本，在至今的几十年里被广泛地用作各类电容器的介质膜。在最近几年里，世界范围内的聚丙烯电容器膜的用量几乎翻了一倍。然而，聚丙烯低的介电常数制约了其储能密度，难以满足对电容器储能密度或小型化不断提高的要求。另外，电力电容器介质的工作场强通常约为其击穿场强的三分之一，尤其是脉冲功率装置中电容器介质的工作场强甚至高达其击穿场强的60％，在如此高的场强下聚丙烯电容器的绝缘损坏事故时有发生。因此，提高聚丙烯介质的击穿强度及提高其储能密度势在必行、意义重大。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有效提高双向拉伸聚丙烯膜击穿场强的方法，以获得工作场强高、安全可靠、高储能密度的聚丙烯电容器膜。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种有效提高双向拉伸聚丙烯膜击穿场强的方法，该方法是在密闭反应室中，使用含氟混合气对双向拉伸聚丙烯膜进行表面氟化处理，以提高双向拉伸聚丙烯膜的击穿场强。

进一步地，所述的含氟混合气包括氟气及惰性气体。

进一步地，所述的惰性气体为氮气或氦气。

作为优选的技术方案，所述的惰性气体为氮气。

进一步地，所述的含氟混合气中，氟气的体积百分含量为2-50％。

进一步地，所述的含氟混合气中，氟气的体积百分含量为5-20％。

进一步地，所述的表面氟化处理过程中，温度为室温至100℃，压力为0.1-2bar，时间为10min-24h。

进一步地，所述的表面氟化处理过程中，温度为室温至50℃，压力为0.2-1bar，时间为30min-2h。

进一步地，经表面氟化处理后，所述的双向拉伸聚丙烯膜的表面形成厚度为0.2-2μm的氟化表层。

进一步地，经表面氟化处理后，所述的双向拉伸聚丙烯膜的表面形成厚度为0.4-1.2μm的氟化表层。

进一步地，所述的双向拉伸聚丙烯膜的厚度为3-20μm，用于电容器的介质膜。

本发明在密闭反应室中，于合适的温度和压力条件下，使用由氟气和惰性气体组成的混合气对双向拉伸聚丙烯(BOPP)膜进行合适时间的表面氟化处理，使其具有合适厚度的氟化表层，以提高其击穿场强。本发明方法工艺过程简单、经济成本低、击穿场强的提高显著。