[发明专利]具有改善的击穿强度的双轴取向聚丙烯膜

说明书

本发明涉及具有改善的击穿强度的双轴取向聚丙烯(BOPP)膜，以及包含绝缘膜的电容器，所述绝缘膜包含本发明的双轴取向聚丙烯膜的层。本发明还涉及用于生产双轴取向聚丙烯膜的方法。最后，本发明还涉及本发明的双轴取向聚丙烯膜作为电容器的绝缘膜的层的用途。所述BOPP膜包含聚丙烯组合物，其中所述聚丙烯组合物包含高全同立构丙烯均聚物和聚合物α‑成核剂。所述BOPP膜具有至少595kV/mm的介电击穿场强Eb63.2。用于生产双轴取向聚丙烯膜的方法包含将聚丙烯组合物挤出成平膜和将所述平膜同时在纵向和横向上取向的步骤。

技术领域

本发明涉及具有改善的介电击穿场强的双轴取向聚丙烯(BOPP)膜，以及包含绝缘膜的电容器，所述绝缘膜包含本发明的双轴取向聚丙烯膜的层。本发明还涉及用于生产双轴取向聚丙烯膜的方法。最后，本发明还涉及本发明的双轴取向聚丙烯膜作为电容器的绝缘膜的层的用途。

背景技术

聚丙烯被用于许多应用，并且例如，由于其链没有任何类型的在电场应力下取向的极性基团，因此是膜电容器领域的首选材料。多种类型的电气设备都包含逆变器，因此对尺寸更小且容量增强的电容器的需求不断增长。由于市场的这些需求，更薄且机械性能和电性能二者均得到改善的双轴取向聚丙烯膜优选用于电容器应用领域。

电容器膜必须能够承受极端条件，如高温，并且必须具有高介电击穿场强。此外，应理解，电容器膜具有良好的机械性能，如高刚度和高工作温度。许多电容器膜等级，即用于电力应用，如焊接、电动车辆、火车、烘箱、风车、太阳能电池板等，都使用高全同立构聚丙烯(HIPP)树脂。除了均衡的收缩率和优化的表面粗糙度外，与高全同立构规整度相关的主要优点是最终膜的高耐热性，这与高结晶度、高熔融起始温度和高峰值熔融温度有关。还有基于高全同立构聚丙烯树脂的电容器膜等级，其中底层聚丙烯组合物还包含长链支化聚丙烯。

一般而言，介电击穿现象作为一种物理过程尚未完全了解，并且绝缘体的结构(形态)与介电强度之间的相关性尚未良好建立。

当施加在绝缘体上的电场超过绝缘体的介电击穿场强时，并且当电流火花击穿材料时，就会发生介电击穿，导致短路。在实验室中，击穿测试通常使用在几秒钟内导致击穿的电压斜变(voltage ramp)在电极/试样/电极的夹层设置中进行，虽然这被称为短期击穿测试，但是几秒钟后击穿相对于电子过程已经是长的时间，并且被一些作者认为是介电劣化，或甚至老化。

由于多种原因，使用这样的测试，生成可靠的击穿数据并评估材料的平均介电强度仍然是非常重要的。主要原因似乎与以下事实有关，即击穿事件是纳米和微观尺度上多种劣化过程的最终结果，并且这会导致随机行为。许多因素会影响最终的击穿强度，例如温度、湿度、电极金属、电极几何学(形状、面积)、电压升高速率、DC或AC电压、试样的表面粗糙度和厚度。此外，根据许多因素对给定测试或击穿过程的给定进展阶段的相对影响，击穿可以通过多种不同的机制发生，例如空隙中的局部放电、热点形成引起的热击穿和机电击穿，其中在一个测量期间可能只发生一种或全部机制。

最终，上述导致需要对相同制备的试样进行大量的单独测量，其仍会产生具有广泛分散并且通常是非高斯行为的击穿群体。由于这些原因，学术研究(见下文)专注于开发自动击穿测量方法以生成具有良好再现性的大型数据集，并使用极值统计(通常为威布尔分布(Weibull distribution))对数据集进行建模。

该领域的学术研究报告于以下中：

-Laihonen SJ,Gafvert U,Schutte T,Gedde UW,“DC breakdown strength ofpolypropylene films:Area dependence and statistical behaviour”,IEEETransactions on Dielectrics and Electrical Insulation,2007,14(2)