[发明专利]一种特高压电网配套电容器用粗化膜的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于电子和电气绝缘材料制造技术领域，具体涉及聚丙烯高分子聚合物的加工、高聚物的结晶及其结晶转换、双向拉伸技术工艺的新型生产方法。 

背景技术

我国幅员辽阔，能源分布不均，大量能源需要经过长距离的输送。在远距离、大容量输电方面，特高压电网输电工程具有较高的性价比，符合我国建设节约型社会的发展方向，具有广阔的发展前景，建设特高压电网是我国优化资源配置和调整能源结构的基本途径。我国生产力发展水平地区差异很大，一次能源分布严重不均衡。能源需求主要集中在东部和中部经济较发达地区，约占需求总量的3/4左右；用于发电的煤炭和水力资源主要分布在西部和北部地区。这种能源分布与消费的不平衡状况决定了能源资源必须在全国范围内优化配置，以大煤电基地、大水电基地为依托，实现煤电就地转换和水电大规模开发，并通过建设特高压电网实现跨地区、跨流域水火互济，将清洁电能从西部和北部大规模输送到中东部地区。据中国电力网资料显示，特高压电网建成后，可节约发电机组2000万千瓦，每年可减少发电耗煤2000万吨。电网改造、长距离电力传输和城市输变电设施的小型化，需要大量的电力设施建设和电力设备的更新换代，在远距离、大容量输电方面，电容器用粗化膜需求进入高速增长期，“十二五”期间我国电网建设用电力电容器需求量复合增长率超过了35%。

高压电力电容器由于其工艺和使用特点，要求聚丙烯薄膜不但要有较高的击穿电压值，同时还要求表面具有一定的粗糙度，以适应电力电容器浸油性能的要求，利用电容器油可以完全浸入到电容器元件芯子内部，排除芯子内残余气体，保证电容器良好的散热性及电绝缘性。表面粗糙度小，当空隙率小时，击穿电压提高，但不能满足电容器制造时浸油的需要；表面粗糙度大，当空隙率大时，能满足电容器制造时浸油的需要，但电容器的击穿电压会下降，电弱点增多，因此制造聚丙烯粗化膜这两项性能指标需要达到一个平衡（即击穿电压和表面粗糙度同时满足电容器要求的性能指标）。

现有技术的电容器用粗化膜大多采用平膜法双向两次拉伸的方法生产，即对于高等规的聚丙烯，通过控制其熔体的冷却温度，在成型的厚片表面产生α晶和β晶，然后在一定的温度下拉伸成薄膜时使β晶转化成α晶，由于β晶体的密度大于α晶体的密度，因此β晶体转化成α晶体后，在薄膜的表面形成大量细密的且相互连通的凹凸状粗糙表面，从而形成了粗化的电容器用聚丙烯薄膜(简称粗化膜)。 现时粗化膜生产的主要工艺方法为：熔体挤出温度220℃～230℃；激冷辊温度95℃～110℃；加热气刀温度90℃～100℃；纵向拉伸比4.8∶1～5∶1；纵向拉伸温度150℃～155℃；横向拉伸比8∶1；横向拉伸温度150℃～155℃。

但采用此方法生产的粗化膜在击穿电压和电弱点等性能指标都只能达到国家标准和国际标准的一般要求，容易造成薄膜的粗化结构不均匀，形成主粗糙面和次粗糙面，且对于粗化膜厚度在微米级的调整难度很大；因此，利用现有技术生产的粗化膜产品质量和性能较差，难以满足电力电容器在高电压强度下击穿电压、电弱点等指标的要求。

发明内容

由于特高压电网配套用的电容器要求损耗小，比特性好，温升低、可靠性高、寿命长，因此满足特高压电网配套电容器制造的材料必须要达到厚度均匀性好、热收缩率低、电气强度高和电气弱点少的技术要求。

本发明是为了克服现有技术中的粗化膜所存在的缺陷，提供一种技术成熟、实用可行、稳定可靠，可实现大规模连续生产特高压电网配套电容器用粗化膜的生产方法。

本发明解决现有技术中存在问题所使用的技术方案是：一种特高压电网配套电容器用粗化膜的生产方法，生产流程为：预热、塑化挤出、压力控制、计量输出、挤出机模头、冷却成型、纵向拉伸预热、纵向拉伸、横向拉伸预热、横向拉伸、热处理，具体的步骤为：

（1）聚丙烯原材料经过预热，进入塑化挤出机加热熔化塑化挤出；

（2）在一定的压力控制下，由计量泵控制挤出量输出聚丙烯熔融流体；

（3）聚丙烯熔融流体通过挤出机的T型模头输出聚丙烯熔体，聚丙烯熔体通过激冷辊和加热的铸片气刀迅速冷却成型制得厚片，厚片生成了大量的β结晶体；

（4）进入纵向拉伸预热阶段，β结晶体逐渐熔化，并出现较大的球形晶体，在纵向拉伸阶段开始时，β结晶体完全转化为α结晶体，经过纵向拉伸后厚片变为薄膜，薄膜表面开裂，形成多种形态的粗糙表面；

（5）进入横向拉伸预热阶段，薄膜的表面层面上熔贴有粗化纹，经横向拉伸后形成有弧状粗花纹的薄膜；

（6）横向拉伸后的热处理使薄膜的粗化纹完全熔贴良好，粗化纹细密均匀。