[發明專利]包括熔體拉伸膜作為電介質的膜電容器

有效

• 申請號: 201110286408.6
• 申請日: 2011-07-12
• 公開（公告）號: CN102723196A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 俞維清;俞杰圣
• 申請（專利權）人: 俞維清;俞杰圣
• 主分類號: H01G4/14
• 分類號: H01G4/14;H01G4/33
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 宋莉

背景技術

膜電容器有兩大類：金屬箔-膜結構和金屬化膜結構。箔-膜電容器由塑料膜和作為電極的金屬箔的交替層制造，而金屬化膜電容器具有直接真空沉積在膜上的金屬作為電極。

對于膜電容器，膜電介質可由聚苯硫醚(PPS)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、高密度聚乙烯(HDPE)或聚丙烯(PP)制造。

舉常規BOPP膜電介質的例子。在從擠出冷卻之后在低于PP熔點的溫度下雙軸取向的常規BOPP膜已經廣泛地用作許多不同種類的膜電容器中的電介質。PP材料的成本相對地低。它的膜電介質通過金屬化為電極而提供(1)隨溫度變化的低的損耗因子(dissipation?factor)，(2)高擊穿強度以及(3)優異的自愈性能。然而，盡管BOPP膜電介質的熔點高達163℃，但是其熱尺寸穩定性有限，典型地僅最高達105℃。其幾乎比熔點低55-60℃。低的熱尺寸穩定性是由于其低的取向溫度引起的。在該低的熱尺寸穩定性水平情況下，其不適合用于在自熱或經加熱的環境中的電容器例如脈沖功率電容器、汽車電容器和表面安裝電容器的應用。如果用作表面安裝電容器，則包含常規BOPP膜電介質的電容器無法經受安裝期間由焊接傳導的熱量。對于這樣的應用，典型地膜電介質需要其熱尺寸穩定性至少最高達125℃。如果其由于上述優異的性能而必須用于自熱或經加熱的環境中，包含常規BOPP膜的膜電容器需要與冷卻系統結合使用，這不期望地增加了成本和空間。

通常，在膜電容器應用中作為電介質的雙軸取向(biaxially?oriented)膜的熱尺寸穩定性往往不是非常耗。另一個常見的例子是雙軸取向的PET膜電介質。盡管它的熔點高達250℃或更高，但是它的尺寸穩定性僅最高達約125℃。其比熔點低125℃。

這些雙軸取向膜通常在低于材料熔點的溫度下進行拉伸。在拉伸后，當將膜再加熱至接近拉伸溫度時，該膜往往收縮回去。

已經嘗試改善包含常規BOPP膜電介質的電容器在更高溫度下的熱穩定性。

美國專利6127042提出了包含如下高模量PP膜的電容器1：其相對于現有技術在縱向(machine?direction)上具有在120℃下約1.9％和在140℃下約2.5％的改善的熱收縮率百分比。該收縮率對于高溫應用仍然太高。

美國專利6687115提出了包含作為電介質的常規PP膜和兩個金屬電極的電容器2。為了改善的熱穩定性，該電容器必須然后在真空下非常緩慢地加熱到非常高的溫度范圍(從120℃至200℃)然后冷卻。在這樣的處理后，該電容器可具有比常規的電容器高的熱穩定性。然而，該技術沒有常規技術實用。首先，電極需要金屬電極，從而排除了在金屬化膜電容器中的可能應用。其次，認為制造這樣的電容器的工藝非常耗時。即使消耗的額外時間是可接受的，通過額外的工藝步驟(真空、加熱和冷卻)，該電容器的制造將付出更高的成本。

在本發明中，膜電容器采用熔體拉伸半結晶膜電介質制造，所述熔體拉伸半結晶膜電介質與由相同原料制造的常規的雙軸取向膜電介質相比在較高溫度下具有高得多的尺寸穩定性。

發明內容

在本發明中，膜電容器用熔體拉伸半結晶膜電介質制造，所述熔體拉伸半結晶膜電介質在高達剛好低于(right?below)該半結晶膜的熔點的溫度下，具有極大改善的尺寸穩定性(在MD中和在TD中小于1％收縮率)。該膜電容器可為箔-膜結構或者金屬化膜結構。包含這樣的改善的尺寸穩定的膜電介質的膜電容器與包含由相同原料制造的常規雙軸取向膜電介質的那些電容器相比，可在高得多的溫度下使用。

附圖說明

圖1是在對流式烘箱中使電介質膜A和BOPP自由收縮30分鐘。

圖2是HTLS?PP(電介質膜A)和BOPP在規定溫度下30分鐘的自由收縮率的對比。

圖3是具有HTLS?PP膜(電介質膜B)的電容器的溫度依賴性。

圖4是具有HTLS?PP膜(電介質膜B)的電容器的溫度依賴性(經再加熱的電容器)。

具體實施方式

本發明中的膜電容器的獨特性是在較高溫度下高度尺寸穩定的膜電介質。在本發明中，該膜電介質由半結晶聚合物通過獨特的熔體拉伸方法制造。這樣的膜電容器可制成兩種類型以用于不同應用：金屬箔膜型和金屬化膜型。

熔體拉伸方法：