Polipropilen: Kapasitörler için Temel Dielektrik Malzeme ve Gelişim Yolu

Polipropilen (PP) temel dielektrik malzeme olmuştur. kapasitör 1980'li yıllardan bu yana, yüksek kırılma mukavemeti, düşük dielektrik kaybı ve işlenme özellikleri nedeniyle kapasitör kağıdının yerini alıyor. Yalnızca 0,89-0,91 g/cm³ yoğunluğuyla en hafif genel amaçlı plastiklerden biridir.

Polipropilenin özellikleri, moleküler zincirlerinin stereo konfigürasyonu ile yakından ilişkilidir. İzotaktik polipropilende (iPP), tüm metil grupları moleküler zincirin aynı tarafında bulunur ve %50-70 kristallik ile oldukça düzenli bir sarmal yapı oluşturur, bu da yüksek gerilme mukavemeti (35-40MPa) ve yüksek erime noktası (160-170°C) sağlar. Sindiyotaktik PP'de (sPP), metil grupları taraf değiştirerek yüksek şeffaflık ve darbe direnci sağlar. Atactic PP (aPP), rastgele dağıtılmış metil gruplarına sahiptir, amorftur ve sıklıkla yapıştırıcılarda ve asfalt modifikasyonunda kullanılır. iPP'nin izotaktikliği doğrudan kristalliğini belirler ve bu da mekanik özelliklerini etkiler: kristallikte her %10'luk artış için çekme mukavemeti 15-20MPa artar.

Bir dielektrik olarak polipropilen olağanüstü iyi performans gösterir: dielektrik sabiti 2,2-2,36 (1kHz)'de stabildir, dağılım faktörü 0,0002'nin altındadır, hacim direnci 10^16 Ω·cm'yi aşar ve 600V/μm'ye kadar yüksek alanlara dayanabilir. Geniş sürekli çalışma sıcaklığı aralığıyla (-50°C ila 120°C) termal stabilite sunar. Ayrıca PP bazlı metalize film kendi kendini iyileştirme özelliklerine sahiptir; Arıza durumunda, yalıtımı yeniden sağlamak için elektrodu buharlaştırır ve %0,5'ten daha az kapasitans kaybıyla metrekare başına 100'den fazla arızaya dayanır.

Kapasitörlerin enerji depolama yoğunluğunu artırmak için mevcut teknolojik yollar öncelikle maddi yeniliğe odaklanıyor: ilk olarak, saf PP'nin toplu yapısının optimize edilmesi, kül içeriğinin azaltılması ve moleküler modifikasyon; ikinci olarak nanokompozitler, kimyasal aşılama, karışımlar ve çok katmanlı yapılar gibi kompozit PP'nin geliştirilmesi; ve üçüncüsü, yüksek dielektrik sabitleri veya yüksek sıcaklık direncine sahip tamamen yeni malzemelerin keşfedilmesi. Sürekli yapısal optimizasyon ve birleştirme yoluyla polipropilen, kapasitör teknolojisini geliştirmeye devam ediyor.