本發(fā)明涉及電介質(zhì)膜，具體為一種電容器用金屬化薄膜及制備工藝。

背景技術(shù)：

1、隨著電子、通信和能源領(lǐng)域的不斷發(fā)展，其器件不斷朝著高性能化，小型化和低延遲化演變，這對材料的介電性能提出了越來越高的要求。聚合物介電材料，尤其是聚丙烯(pp)材料，有著介電損耗低擊穿強(qiáng)度高、加工性優(yōu)異和成本低等顯著優(yōu)勢，在儲能電容器和5g通信等領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。在薄膜電容器領(lǐng)域，目前雙向拉伸聚丙烯薄膜(bopp)已經(jīng)是各類商用干式電容器和濕式電容器的首選材料，被廣泛應(yīng)用在電動汽車和高壓輸變電等場景中。

2、盡管pp基介電材料已得到了廣泛大量的使用，但pp較低的介電常數(shù)限制了其介電儲能密度的進(jìn)一步提升，不能滿足未來電容器高性能化和小型化的要求。

3、引入高介電常數(shù)填料制備pp基復(fù)合材料是一種簡單有效的策略，但向聚合物中添加納米顆粒會增大漏電電流。此外，把無機(jī)填料引入聚合物中時，由于兩者之間表面能差異較大，相互作用力較弱，會使界面附近聚合物鏈的密度減小，自由體積變大，使電荷更容易遷移。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種電容器用金屬化薄膜的制備工藝，使用可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移(raft)聚合方法，制備了一種以無機(jī)鈦酸鋇納米顆粒為核、有機(jī)高分子材料為殼的納米雜化型介電填料，將其引入聚丙烯基體中，制備得到了一種顯示了優(yōu)異介電性能的電容器用金屬化薄膜。

2、一種電容器用金屬化薄膜，包括以下重量份數(shù)的原料：

3、100份聚丙烯樹脂；

4、1-10份相容劑；

5、0.1-0.5份抗氧劑；

6、3-15份納米雜化型介電填料；

7、其中，納米雜化型介電填料是基于可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合方法，將含有雙非極性長烷基鏈基團(tuán)和水解官能團(tuán)的鏈轉(zhuǎn)移劑接枝到羥基化鈦酸鋇納米顆粒表面，通過偶氮類引發(fā)劑引發(fā)烯類單體在鈦酸鋇納米顆粒表面進(jìn)行原位可逆加成斷裂轉(zhuǎn)移聚合，把有機(jī)高分子鏈以共價鍵的方法接枝到鈦酸鋇納米顆粒表面制得的。

8、優(yōu)選的，烯類單體為2-丙烯酸-2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一種。

9、優(yōu)選的，相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐pp-g-mah、??硅烷接枝聚丙烯vtms-g-pp、?馬來酸酐/硅烷接枝聚丙烯mah/vtms-g-pp中的一種。

10、優(yōu)選的，抗氧劑為抗氧劑1010或抗氧劑1076。

11、優(yōu)選的，羥基化鈦酸鋇納米顆粒所使用的鈦酸鋇納米顆粒的平均尺寸為100-200nm。

12、一種電容器用金屬化薄膜的制備工藝為：將納米雜化型介電填料、相容劑、抗氧劑和聚丙烯粉末熔融共混，將混料在溫度180-220℃、壓力10-20mpa、時間10-30min下進(jìn)行壓制成型，得到厚度為1-2mm的電容器用金屬化薄膜。

13、優(yōu)選的，納米雜化型介電填料的制備方法為：

14、步驟s1，1摩爾當(dāng)量的硅烷偶聯(lián)劑kh-540與2.01-2.1摩爾當(dāng)量的甲基丙烯酸羥乙酯發(fā)生胺-烯加成反應(yīng)，得到二羥基單體；

15、步驟s2，在濃硫酸的催化作用下，1摩爾當(dāng)量的二羥基單體與2.05-2.25摩爾當(dāng)量的2-[十二烷硫基(硫代羰基)硫基]-2-甲基丙酸發(fā)生酯化反應(yīng)，得到含有雙非極性長烷基鏈基團(tuán)和水解官能團(tuán)的鏈轉(zhuǎn)移劑；

16、步驟s3，步驟s2中合成的鏈轉(zhuǎn)移劑的水解官能團(tuán)發(fā)生水解反應(yīng)得到的硅羥基官能團(tuán)與羥基化鈦酸鋇納米顆粒表面的羥基官能團(tuán)發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，將含有雙非極性長烷基鏈基團(tuán)的鏈轉(zhuǎn)移劑接枝到鈦酸鋇納米顆粒表面，得到表面接枝含有雙非極性長烷基鏈基團(tuán)的鏈轉(zhuǎn)移劑的鈦酸鋇納米顆粒；

17、步驟s4，在偶氮類引發(fā)劑的引發(fā)作用下，在鈦酸鋇納米顆粒的表面原位引發(fā)烯類單體的可逆加成斷裂轉(zhuǎn)移聚合，把有機(jī)高分子鏈以共價鍵的方法接枝到鈦酸鋇納米顆粒的表面，得到納米雜化型介電填料。

18、優(yōu)選的，羥基化鈦酸鋇納米顆粒與含有雙非極性長烷基鏈基團(tuán)和水解官能團(tuán)的鏈轉(zhuǎn)移劑的質(zhì)量比為1:(0.2-0.8)；

19、優(yōu)選的，表面接枝含有雙非極性長烷基鏈基團(tuán)的鏈轉(zhuǎn)移劑的鈦酸鋇納米顆粒與烯類單體的質(zhì)量比為1:(3-7)。

20、優(yōu)選的，偶氮類引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或偶氮二異庚腈。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益的技術(shù)效果：

22、合成了一種含有雙非極性長烷基鏈基團(tuán)和水解官能團(tuán)的鏈轉(zhuǎn)移劑；

23、一方面該鏈轉(zhuǎn)移劑通過水解官能團(tuán)發(fā)生水解反應(yīng)得到的硅羥基官能團(tuán)與羥基化鈦酸鋇納米顆粒表面的羥基官能團(tuán)發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，將含有雙非極性長烷基鏈基團(tuán)的鏈轉(zhuǎn)移劑接枝到鈦酸鋇納米顆粒表面，基于可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移(raft)聚合方法，在偶氮類引發(fā)劑的引發(fā)作用下，在鈦酸鋇納米顆粒表面原位引發(fā)烯類單體的可逆加成斷裂轉(zhuǎn)移聚合，把有機(jī)高分子鏈以共價鍵的方法接枝到鈦酸鋇納米顆粒表面，得到納米雜化型介電填料；

24、相較于采用小分子偶聯(lián)劑對鈦酸鋇納米顆粒表面進(jìn)行改性，盡管可提高鈦酸鋇納米顆粒的分散性，但是無法形成完全的包覆層，而在鈦酸鋇納米顆粒表面包覆一層有機(jī)高分子殼層，每一條高分子鏈都接在鈦酸鋇納米顆粒表面，使鈦酸鋇納米顆粒表面的聚合物鏈密度大幅增加，自由體積減小，限制電荷在鈦酸鋇表面遷移，可起到有效降低漏電電流、降低損耗的技術(shù)作用；

25、另一方面接枝在鈦酸鋇納米顆粒表面的鏈轉(zhuǎn)移劑利用兩個非極性長烷基鏈基團(tuán)與非極性的聚丙烯基體通過物理纏繞結(jié)合在一起，提高鈦酸鋇納米顆粒與聚丙烯基體的相容性；

26、將納米雜化型介電填料引入到聚丙烯基體中，采用熱壓法壓制成型，得到電容器用金屬化薄膜；

27、在測試頻率102hz-105hz下，測試得到電容器用金屬化薄膜的相對介電常數(shù)為19.7-22.3、介電損耗為0.0007-0.0029；

28、本發(fā)明取得了顯著抑制電容器用金屬化薄膜介電損耗的有益技術(shù)效果。

技術(shù)特征：

1.一種電容器用金屬化薄膜，其特征在于，包括以下重量份數(shù)的原料：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容器用金屬化薄膜，其特征在于，含有雙非極性長烷基鏈基團(tuán)和水解官能團(tuán)的鏈轉(zhuǎn)移劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容器用金屬化薄膜，其特征在于，烯類單體為2-丙烯酸-2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容器用金屬化薄膜，其特征在于，相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐pp-g-mah、??硅烷接枝聚丙烯vtms-g-pp、?馬來酸酐/硅烷接枝聚丙烯mah/vtms-g-pp中的一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容器用金屬化薄膜，其特征在于，抗氧劑為抗氧劑1010或抗氧劑1076。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容器用金屬化薄膜，其特征在于，羥基化鈦酸鋇納米顆粒所使用的鈦酸鋇納米顆粒的平均尺寸為100-200nm。

7.一種權(quán)利要求1-6任一項所述的一種電容器用金屬化薄膜的制備工藝，其特征在于，所述制備工藝為：將納米雜化型介電填料、相容劑、抗氧劑和聚丙烯粉末熔融共混，將混料在溫度180-220℃、壓力10-20mpa、時間10-30min下進(jìn)行壓制成型，得到厚度為1-2mm的電容器用金屬化薄膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電容器用金屬化薄膜的制備工藝，其特征在于，納米雜化型介電填料的制備方法為：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種電容器用金屬化薄膜的制備工藝，其特征在于，羥基化鈦酸鋇納米顆粒與含有雙非極性長烷基鏈基團(tuán)和水解官能團(tuán)的鏈轉(zhuǎn)移劑的質(zhì)量比為1:(0.2-0.8)；

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種電容器用金屬化薄膜的制備工藝，其特征在于，偶氮類引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或偶氮二異庚腈。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電介質(zhì)膜技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種電容器用金屬化薄膜及制備工藝，合成含有雙非極性長烷基鏈基團(tuán)和水解官能團(tuán)的鏈轉(zhuǎn)移劑，通過該鏈轉(zhuǎn)移劑的水解官能團(tuán)發(fā)生水解反應(yīng)得到的硅羥基官能團(tuán)與羥基化鈦酸鋇納米顆粒表面的羥基官能團(tuán)發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，將鏈轉(zhuǎn)移劑接枝到鈦酸鋇納米顆粒表面，基于可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合方法，通過偶氮類引發(fā)劑引發(fā)烯類單體在鈦酸鋇納米顆粒表面進(jìn)行原位可逆加成斷裂轉(zhuǎn)移聚合，把有機(jī)高分子鏈以共價鍵的方法接枝到鈦酸鋇納米顆粒表面，得到納米雜化型介電填料，將其引入到聚丙烯基體中，采用熱壓法壓制成型，得到電容器用金屬化薄膜。本發(fā)明取得了顯著抑制電容器用金屬化薄膜介電損耗的有益技術(shù)效果。

技術(shù)研發(fā)人員：莢朝輝,莢冬梅,康仙文,舒其富
受保護(hù)的技術(shù)使用者：銅陵其利電子股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6