改性聚丙烯薄膜电容器制备工艺和性能研究

郑明胜，钟少龙，裴家耀，党智敏

（清华大学 电力系统国家重点实验室，北京 100084）

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随着电子/电气工业的发展，小型化、高功能化电容器成为未来的发展趋势，以聚丙烯为主要材料的薄膜由于介电常数较低导致薄膜电容器的比容量和储能密度难以提升，成为电子/电气设备小型化、集成化和高功能化难以跨越的障碍[1]。为了解决这个问题，科学家们开展对新型电介质材料的研究，并取得了较多成果[2-4]。文献[5-7]将聚偏氟乙烯（PVDF）及其共聚物进行缺陷修饰，制备出了多种介电常数大于10、储能密度大于20 J/cm3的材料。文献[8-11]利用经表面修饰的填料实现了PVDF基复合材料介电常数和电气强度的双重提升，使得最大储能密度超过30 J/cm3。但是需要注意的是，PVDF及其共聚物的介质损耗比较高，且具有铁电性，不仅会降低充放电效率[12-13]，还会在交变电场下产生较大的内应力。因此，实用型的PVDF基薄膜电容器需要克服上述问题。

电容器用聚丙烯薄膜凭借其较高的电气强度、优良的自愈特性、超低损耗和低成本逐渐替代了介电常数较高的聚酯、聚碳酸酯薄膜，而在保留聚丙烯薄膜优点的同时，提升聚丙烯薄膜的介电常数尤为重要[14]。

在前期的工作中[15]，本课题组利用纳米钛酸钡对双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜表面进行了有效的改性，制备了高介电聚丙烯基复合薄膜，并探讨了该薄膜的储能和耐老化特性，结果表明由于高介电层的作用，复合薄膜的介电性能得到了有效的提高，其在100 Hz下的介电常数约为2.6，介质损耗因数小于0.002，交流电导率与BOPP相近。……