[發(fā)明專利]一種薄膜電容器用電介質(zhì)復(fù)合材料及薄膜電容器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011306534.9
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112341709A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐娟
• 申請（專利權(quán)）人: 阜陽申邦新材料技術(shù)有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K9/10;C08K3/04;C08J5/18;H01G4/18
• 代理公司: 合肥金律專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34184
• 代理人: 楊霞

本發(fā)明提出了一種薄膜電容器用電介質(zhì)復(fù)合材料，所述電介質(zhì)復(fù)合材料包括聚烯烴的基體和包覆型氧化石墨烯的填充物。本發(fā)明通過包覆型氧化石墨烯對聚烯烴進(jìn)行填充，有效提升了聚烯烴的介電性能，使所得電介質(zhì)復(fù)合材料的介電損耗迅速降低，同時也提升了復(fù)合材料的儲能密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及薄膜電容器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種薄膜電容器用電介質(zhì)復(fù)合材料及薄膜電容器。

背景技術(shù)

薄膜電容器又稱塑料薄膜電容器，是儲能電容器的一種，主要以有機(jī)物薄膜為電介質(zhì)，是一種廣泛應(yīng)用的儲能單元。其具有較高的絕緣阻抗、寬廣的頻率范圍、較輕的重量、壽命長而且介電損耗很小的優(yōu)點(diǎn)。其在民用市場應(yīng)用當(dāng)中，主要以太陽能、風(fēng)能等新能源發(fā)電系統(tǒng)為主，除此之外在混合動力汽車的逆變設(shè)備中也有著非常廣泛的應(yīng)用。在軍事領(lǐng)域中也涉及廣泛領(lǐng)域，例如向裝甲車、電氣化發(fā)射系統(tǒng)以及綜合全電力推進(jìn)艦艇等負(fù)載提供高達(dá)100kA的工作電流。近年來，隨著器件逐漸往微型化集成化方向發(fā)展，薄膜電容器的電介質(zhì)也面臨著向高儲能密度性能提升的問題。

在目前發(fā)現(xiàn)已知的聚合物當(dāng)中，大部分材料的介電常數(shù)通常較低只有2～6，較低的介電常數(shù)使得聚合物材料通常被用作絕緣介質(zhì)。目前薄膜電容器中應(yīng)用最為廣泛的聚合物材料是聚烯烴材料。例如雙向拉伸的聚丙烯(BOPP)薄膜具有非常高的擊穿強(qiáng)度和優(yōu)異的力學(xué)拉伸強(qiáng)度，其儲能密度最高可接近1.2J/cm³。然而由于通訊器材、電子器件和材料科學(xué)的迅猛發(fā)展，薄膜電容器迫切需要往高儲能、低成本、高集成度和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的方向轉(zhuǎn)型。聚烯烴的儲能密度相較其它聚合物來說比較低，很難滿足以上的高需求。在這種情況下，對于聚烯烴類電介質(zhì)材料的儲能密度大幅度提升的研究對目前的應(yīng)用市場來說是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種薄膜電容器用電介質(zhì)復(fù)合材料及薄膜電容器。通過包覆型氧化石墨烯對聚烯烴進(jìn)行填充，有效提升了聚烯烴的介電性能，使所得電介質(zhì)復(fù)合材料的介電損耗迅速降低，同時也提升了復(fù)合材料的儲能密度。

本發(fā)明提出的一種薄膜電容器用電介質(zhì)復(fù)合材料，所述電介質(zhì)復(fù)合材料包括聚烯烴的基體和包覆型氧化石墨烯的填充物。

優(yōu)選地，所述聚烯烴和包覆型氧化石墨烯的質(zhì)量比為90-95:5-10。

優(yōu)選地，所述聚烯烴為聚丙烯。

優(yōu)選地，所述包覆型氧化石墨烯為聚甲基丙烯酸甲酯包覆的氧化石墨烯。

優(yōu)選地，所述氧化石墨烯是通過Hummers法制備得到。

優(yōu)選地，所述電介質(zhì)復(fù)合材料是通過將聚丙烯和包覆型氧化石墨烯進(jìn)行熔融共混得到。

優(yōu)選地，所述電介質(zhì)復(fù)合材料是通過在雙螺桿擠出機(jī)中在200-350℃下以100-200rpm的螺桿速度將聚丙烯和包覆型氧化石墨烯進(jìn)行熔融混合得到。

本發(fā)明還提出一種電介質(zhì)薄膜，其是通過將上述電介質(zhì)復(fù)合材料成膜后得到。

本發(fā)明還提出一種薄膜電容器，其包括將上述電介質(zhì)復(fù)合材料成膜后得到的電介質(zhì)薄膜。

本發(fā)明中，所述電介質(zhì)復(fù)合材料是將聚甲基丙烯酸甲酯枝接在氧化石墨烯表面，聚甲基丙烯酸甲酯包覆在氧化石墨烯表面后，再填充到聚烯烴中，可以獲得相容性良好的復(fù)合材料，如此既解決了填充石墨烯之間以及石墨烯與聚烯烴的直接接觸，在很大程度上杜絕了復(fù)合材料成為導(dǎo)體的問題，又由于石墨烯自身電阻率低、可彎曲的性質(zhì)，使得到的電介質(zhì)復(fù)合材料的介電強(qiáng)度得到有效提升，為薄膜電容器的性能提供了有利保障。

具體實(shí)施方式

下面，通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是應(yīng)該明確提出這些實(shí)施例用于舉例說明，但是不解釋為限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1