Polipropilenă: materialul dielectric de bază pentru condensatori și calea sa de dezvoltare

Polipropilena (PP) a fost materialul dielectric de bază pentru condensator s din anii 1980, înlocuind hârtia de condensator datorită rezistenței sale mari la rupere, pierderilor dielectrice scăzute și proprietăților de procesare. Cu o densitate de doar 0,89-0,91 g/cm³, este unul dintre cele mai ușoare materiale plastice de uz general.

Proprietățile polipropilenei sunt strâns legate de stereoconfigurarea lanțurilor sale moleculare. În polipropilena izotactică (iPP), toate grupările metil sunt pe aceeași parte a lanțului molecular, formând o structură elicoidală foarte regulată, cu o cristalinitate de 50-70%, rezultând o rezistență ridicată la tracțiune (35-40MPa) și un punct de topire ridicat (160-170°C). În PP sindiotactic (sPP), grupările metil alternează laturile, oferind o transparență ridicată și rezistență la impact. Atactic PP (aPP) are grupări metil distribuite aleatoriu, este amorf și este adesea folosit în adezivi și modificarea asfaltului. Izotacticitatea iPP determină direct cristalinitatea acestuia, care la rândul său îi afectează proprietățile mecanice: pentru fiecare creștere cu 10% a cristalinității, rezistența la tracțiune crește cu 15-20MPa.

Ca dielectric, polipropilena funcționează excepțional de bine: constanta sa dielectrică este stabilă la 2,2-2,36 (1kHz), factorul său de disipare este sub 0,0002, rezistivitatea sa în volum depășește 10^16 Ω·cm și poate rezista la câmpuri mari de până la 600V/μm. Oferă stabilitate termică cu un interval larg de temperatură de funcționare continuă (-50°C până la 120°C). În plus, filmul metalizat pe bază de PP posedă proprietăți de auto-vindecare; la defectare, evaporă electrodul pentru a restabili izolația, rezistând la peste 100 de defecțiuni pe metru pătrat cu o pierdere de capacitate mai mică de 0,5%.

Pentru a crește densitatea de stocare a energiei a condensatoarelor, căile tehnologice actuale se concentrează în primul rând pe inovarea materialelor: în primul rând, optimizarea structurii agregate a PP pur, reducerea conținutului de cenușă și modificarea moleculară; în al doilea rând, dezvoltarea compozitelor PP, cum ar fi nanocompozitele, grefarea chimică, amestecurile și structurile multistrat; și în al treilea rând, explorarea materialelor complet noi cu constante dielectrice ridicate sau rezistență la temperatură ridicată. Prin optimizarea structurală continuă și compoziție, polipropilena continuă să avanseze tehnologia condensatoarelor.