โพรพิลีน: วัสดุอิเล็กทริกหลักสำหรับตัวเก็บประจุและเส้นทางการพัฒนา

โพรพิลีน (PP) เป็นวัสดุอิเล็กทริกหลักสำหรับ ตัวเก็บประจุ ตั้งแต่ปี 1980 เป็นต้นมา มีการใช้กระดาษคาปาซิเตอร์มาแทนที่เนื่องจากมีความต้านทานการแยกตัวสูง การสูญเสียอิเล็กทริกต่ำ และคุณสมบัติในการประมวลผล ด้วยความหนาแน่นเพียง 0.89-0.91 ก./ซม. ถือเป็นหนึ่งในพลาสติกเอนกประสงค์ที่เบาที่สุด

คุณสมบัติของโพลีโพรพีลีนมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับโครงแบบสเตอริโอของสายโซ่โมเลกุล ในไอโซแทกติกโพลิโพรพิลีน (iPP) หมู่เมทิลทั้งหมดจะอยู่ด้านเดียวกันของสายโซ่โมเลกุล ทำให้เกิดโครงสร้างเกลียวที่มีความสม่ำเสมอสูงโดยมีค่าความเป็นผลึกที่ 50-70% ส่งผลให้มีความต้านทานแรงดึงสูง (35-40MPa) และมีจุดหลอมเหลวสูง (160-170°C) ใน syndiotactic PP (sPP) กลุ่มเมทิลจะสลับกัน ทำให้มีความโปร่งใสและทนทานต่อแรงกระแทกสูง Atactic PP (aPP) มีการกระจายกลุ่มเมทิลแบบสุ่ม มีรูปร่างไม่แน่นอน และมักใช้ในกาวและการดัดแปลงแอสฟัลต์ ความเป็นไอโซแทคติกของ iPP จะกำหนดความเป็นผลึกโดยตรง ซึ่งจะส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลของมันด้วย: ทุกๆ 10% ของความเป็นผลึกที่เพิ่มขึ้น ความต้านทานแรงดึงจะเพิ่มขึ้น 15-20MPa

เนื่องจากเป็นไดอิเล็กทริก โพลีโพรพีลีนจึงทำงานได้ดีเป็นพิเศษ: ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกจะคงที่ที่ 2.2-2.36 (1kHz) ปัจจัยการกระจายต่ำกว่า 0.0002 ความต้านทานต่อปริมาตรเกิน 10^16 Ω·cm และสามารถทนต่อสนามข้อมูลที่สูงได้ถึง 600V/μm มีเสถียรภาพทางความร้อนด้วยช่วงอุณหภูมิการทำงานที่ต่อเนื่องกว้าง (-50°C ถึง 120°C) นอกจากนี้ ฟิล์มเมทัลไลซ์ที่ทำจาก PP ยังมีคุณสมบัติการรักษาตัวเอง เมื่อสลายตัว อิเล็กโทรดจะระเหยเพื่อคืนความเป็นฉนวน โดยทนทานต่อการพังทลายมากกว่า 100 ครั้งต่อตารางเมตร โดยมีการสูญเสียความจุน้อยกว่า 0.5%

เพื่อเพิ่มความหนาแน่นในการกักเก็บพลังงานของตัวเก็บประจุ เส้นทางเทคโนโลยีในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่นวัตกรรมวัสดุเป็นหลัก ประการแรก ปรับโครงสร้างรวมของ PP บริสุทธิ์ให้เหมาะสม ลดปริมาณเถ้า และการดัดแปลงโมเลกุล ประการที่สอง การพัฒนาคอมโพสิต PP เช่น นาโนคอมโพสิต การปลูกถ่ายสารเคมี การผสม และโครงสร้างหลายชั้น และประการที่สาม การสำรวจวัสดุใหม่ทั้งหมดที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงหรือความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างและการประกอบชิ้นส่วนอย่างต่อเนื่อง โพลีโพรพีลีนยังคงพัฒนาเทคโนโลยีตัวเก็บประจุต่อไป