مادة البولي بروبيلين: المادة العازلة الأساسية للمكثفات ومسار تطورها

لقد كان مادة البولي بروبيلين (PP) المادة العازلة الأساسية للكهرباء مكثف منذ الثمانينيات، تم استبدال ورق المكثف نظرًا لقوة الانهيار العالية، وفقدان العزل الكهربائي المنخفض، وخصائص المعالجة. بكثافة تتراوح بين 0.89-0.91 جم/سم3 فقط، فهو واحد من أخف المواد البلاستيكية للأغراض العامة.

ترتبط خصائص مادة البولي بروبيلين ارتباطًا وثيقًا بالتكوين المجسم لسلاسله الجزيئية. في البولي بروبيلين متساوي التوتر (iPP)، تكون جميع مجموعات الميثيل على نفس الجانب من السلسلة الجزيئية، وتشكل بنية حلزونية منتظمة للغاية مع بلورة 50-70٪، مما يؤدي إلى قوة شد عالية (35-40MPa) ونقطة انصهار عالية (160-170 درجة مئوية). في PP (sPP)، تتبادل مجموعات الميثيل الجوانب، مما يمنح شفافية عالية ومقاومة للصدمات. يحتوي Atactic PP (aPP) على مجموعات ميثيل موزعة عشوائيًا، وهو غير متبلور، وغالبًا ما يستخدم في المواد اللاصقة وتعديل الأسفلت. تحدد تكافؤ iPP بشكل مباشر بلورته، والتي تؤثر بدورها على خواصه الميكانيكية: لكل زيادة بنسبة 10٪ في التبلور، تزيد قوة الشد بمقدار 15-20MPa.

باعتباره عازلًا للكهرباء، يعمل البولي بروبيلين بشكل جيد للغاية: ثابت العزل الكهربائي مستقر عند 2.2-2.36 (1 كيلو هرتز)، وعامل تبديده أقل من 0.0002، وتتجاوز مقاومته الحجمية 10^16 أوم·سم، ويمكنه تحمل المجالات العالية حتى 600 فولت/ميكرومتر. إنه يوفر ثباتًا حراريًا مع نطاق واسع لدرجة حرارة التشغيل المستمر (-50 درجة مئوية إلى 120 درجة مئوية). علاوة على ذلك، فإن الفيلم المعدني المعتمد على PP يمتلك خصائص الشفاء الذاتي؛ عند الانهيار، فإنه يبخر القطب لاستعادة العزل، ويتحمل أكثر من 100 عطل لكل متر مربع مع فقدان أقل من 0.5% من السعة.

لزيادة كثافة تخزين الطاقة في المكثفات، تركز المسارات التكنولوجية الحالية في المقام الأول على ابتكار المواد: أولاً، تحسين البنية المجمعة للـPP النقي، وتقليل محتوى الرماد، والتعديل الجزيئي؛ ثانيًا، تطوير البولي بروبلين المركب، مثل المركبات النانوية، والتطعيم الكيميائي، والمزائج، والهياكل متعددة الطبقات؛ وثالثًا، استكشاف مواد جديدة تمامًا ذات ثوابت عازلة عالية أو مقاومة لدرجات الحرارة العالية. من خلال التحسين الهيكلي المستمر والتركيب، تواصل مادة البولي بروبيلين تطوير تكنولوجيا المكثفات.