高介电聚丙烯基纳米复合薄膜介电及储能性能抗老化特性
发布时间：2021-12-22 13:21
该文以一种具有新型介电特性的聚丙烯基纳米复合薄膜为研究对象,通过与德国创思普公司以及我国百正公司的双轴拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜进行对比,基于试验重点研究三类薄膜热老化行为对薄膜结构变化和介电性能的影响,发现随老化时间的延长,BOPP的相对介电常数和损耗均有所升高,而复合薄膜的相对介电常数下降;另外,所有样品的储能特性都随着热老化时间的增加而下降。研究结果表明,热老化前后高介电聚丙烯基纳米复合薄膜的相对介电常数和储能密度均优于两种BOPP薄膜。因此聚丙烯基纳米复合薄膜是一种高相对介电常数、具有较好储能性能电介质薄膜,可用于制备具有高储能密度的薄膜电容器。
【文章来源】：电工技术学报. 2020,35(16)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
三种试样老化480h后介电损耗角正切随频率变化
增大，高介电聚丙烯基纳米复合薄膜则相反；而三者D-ELoop所围成的面积越来越大，说明其损耗随着老化时间的增大而增大。针对其在最大电场强度为600kV/mm时的D-E图16三种试样老化480h后储能特性Fig.16Energydensitycharacteristicsofthreekindsofsampleswhentheyareagedfor480hLoop做积分得出充电能量值与放电能量值，并据此计算出的充放电效率来评判其在热老化下储能特性的变化规律[29-30]。三种试样放电能量密度随老化时间变化如图17所示，三种试样充放电效率随老化时间变化如图18所示，可以观察出，随着老化时间的图17三种试样放电能量密度随老化时间变化Fig.17Dischargeenergydensityofthreekindsofsampleschangewithagingtime图18三种试样充放电效率随老化时间变化Fig.18Chargeanddischargeefficiencyofthreekindsofsampleschangewithagingtime
第35卷第16期叶润峰等高介电聚丙烯基纳米复合薄膜介电及储能性能抗老化特性3531温度与时间范围，由于试验所需，故直接采取恒温环境进行老化。老化箱温度保持是通过机器底部的鼓风口向上鼓吹热风，而其温度传感器位于机器顶部，所以机器显示的温度其实是老化箱顶部的温度，烘箱内部的温度实际上并不均匀，为了消除这种外界因素对薄膜老化特性的影响，必须对薄膜试样在烘箱中的放置有特殊的要求。经过一些尝试性试验，最终确定了120℃为试样的老化温度，并且改善了试样在烘箱中的放置方式，采取悬挂放置的方式，用夹子将每一个裁剪后的试样固定在架子上，这样更能保证三种薄膜受热均匀。在热老化之前，将1号、2号试样裁剪为长度220mm、宽度80mm的长方形试样，将3号试样裁剪为长度220mm、宽度30mm的长方形试样。为了尽可能地减小空气中的灰尘等杂质对试验的影响，本文使用无水乙醇清洗三种试样的表面，清洗后在室温下彻底晾干，晾干后放入烘箱之中，所有试样均放入烘箱之后，打开烘箱开关，开始升温老化。将老化箱的温度设置为120℃，一共老化20天，并分别于老化时间为10h、24h、74h、170h、339h、480h的时间节点取样。本文涉及到的结构表征方面的测试分为两种[11-21]：第一种是特征官能团测试，采用的是红外光谱法（FourierTransformInfrared,FTIR），使用了美国厂家PerkinElemer生产的型号为Spectrum100的FT-IR光谱仪进行试验，测量了不同热老化程度下三种不同试样的红外光谱，测量光谱区域的波数范围为400～4000cm1；第二种是对试样表面进行微观形貌的观测，采用的是扫描电镜（ScanningElectronMicrosco
【参考文献】：
期刊论文
[1]电热老化对干式变压器中环氧树脂特性的影响[J]. 王有元,刘玉,王施又,徐海鹰. 电工技术学报. 2018(16)
[2]纳米氧化锌对聚丙烯材料耐老化性能的影响[J]. 谢柠蔚,张瑜,张广宇. 棉纺织技术. 2018(01)
[3]耐高温聚合物电介质材料的研究与应用进展[J]. 刘金刚,张秀敏,田付强,杨士勇. 电工技术学报. 2017(16)
[4]聚合物纳米复合电介质的击穿性能[J]. 王威望,李盛涛,刘文凤. 电工技术学报. 2017(16)
[5]高压全膜电容器热稳定性能试验条件下的温度场特性[J]. 王子建,严飞,侯智剑,王崇祜,徐志钮. 电工技术学报. 2016(17)
[6]电热老化对聚丙烯薄膜形态及击穿特性的影响[J]. 程璐,漆乐俊,姚成,李怀玉,王宇晨. 电力电容器与无功补偿. 2015(06)
[7]固体绝缘材料热老化电气特性的研究[J]. 屠幼萍,孙伟忠,岳彩鹏,王伟,陈广辉. 电工技术学报. 2013(01)
[8]高储能密度钛酸钡基复合材料[J]. 王亚军,武晓娟,曾庆轩. 科技导报. 2012(10)
[9]高性能BaTiO3/PVDF介电复合材料及其薄膜电容器应用[J]. 党宇,王瑶,邓元,张烨,张传玲,李茂. 复合材料学报. 2012(02)
[10]金属化薄膜电容器的最新发展动态[J]. 陈才明. 电力电容器与无功补偿. 2011(04)
硕士论文
[1]高储能密度钛酸钡薄膜电容器的制备及其充放电特性研究[D]. 高逸群.山东大学 2016
本文编号：3546456
【文章来源】：电工技术学报. 2020,35(16)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
三种试样老化480h后介电损耗角正切随频率变化
增大，高介电聚丙烯基纳米复合薄膜则相反；而三者D-ELoop所围成的面积越来越大，说明其损耗随着老化时间的增大而增大。针对其在最大电场强度为600kV/mm时的D-E图16三种试样老化480h后储能特性Fig.16Energydensitycharacteristicsofthreekindsofsampleswhentheyareagedfor480hLoop做积分得出充电能量值与放电能量值，并据此计算出的充放电效率来评判其在热老化下储能特性的变化规律[29-30]。三种试样放电能量密度随老化时间变化如图17所示，三种试样充放电效率随老化时间变化如图18所示，可以观察出，随着老化时间的图17三种试样放电能量密度随老化时间变化Fig.17Dischargeenergydensityofthreekindsofsampleschangewithagingtime图18三种试样充放电效率随老化时间变化Fig.18Chargeanddischargeefficiencyofthreekindsofsampleschangewithagingtime
第35卷第16期叶润峰等高介电聚丙烯基纳米复合薄膜介电及储能性能抗老化特性3531温度与时间范围，由于试验所需，故直接采取恒温环境进行老化。老化箱温度保持是通过机器底部的鼓风口向上鼓吹热风，而其温度传感器位于机器顶部，所以机器显示的温度其实是老化箱顶部的温度，烘箱内部的温度实际上并不均匀，为了消除这种外界因素对薄膜老化特性的影响，必须对薄膜试样在烘箱中的放置有特殊的要求。经过一些尝试性试验，最终确定了120℃为试样的老化温度，并且改善了试样在烘箱中的放置方式，采取悬挂放置的方式，用夹子将每一个裁剪后的试样固定在架子上，这样更能保证三种薄膜受热均匀。在热老化之前，将1号、2号试样裁剪为长度220mm、宽度80mm的长方形试样，将3号试样裁剪为长度220mm、宽度30mm的长方形试样。为了尽可能地减小空气中的灰尘等杂质对试验的影响，本文使用无水乙醇清洗三种试样的表面，清洗后在室温下彻底晾干，晾干后放入烘箱之中，所有试样均放入烘箱之后，打开烘箱开关，开始升温老化。将老化箱的温度设置为120℃，一共老化20天，并分别于老化时间为10h、24h、74h、170h、339h、480h的时间节点取样。本文涉及到的结构表征方面的测试分为两种[11-21]：第一种是特征官能团测试，采用的是红外光谱法（FourierTransformInfrared,FTIR），使用了美国厂家PerkinElemer生产的型号为Spectrum100的FT-IR光谱仪进行试验，测量了不同热老化程度下三种不同试样的红外光谱，测量光谱区域的波数范围为400～4000cm1；第二种是对试样表面进行微观形貌的观测，采用的是扫描电镜（ScanningElectronMicrosco
【参考文献】：
期刊论文
[1]电热老化对干式变压器中环氧树脂特性的影响[J]. 王有元,刘玉,王施又,徐海鹰. 电工技术学报. 2018(16)
[2]纳米氧化锌对聚丙烯材料耐老化性能的影响[J]. 谢柠蔚,张瑜,张广宇. 棉纺织技术. 2018(01)
[3]耐高温聚合物电介质材料的研究与应用进展[J]. 刘金刚,张秀敏,田付强,杨士勇. 电工技术学报. 2017(16)
[4]聚合物纳米复合电介质的击穿性能[J]. 王威望,李盛涛,刘文凤. 电工技术学报. 2017(16)
[5]高压全膜电容器热稳定性能试验条件下的温度场特性[J]. 王子建,严飞,侯智剑,王崇祜,徐志钮. 电工技术学报. 2016(17)
[6]电热老化对聚丙烯薄膜形态及击穿特性的影响[J]. 程璐,漆乐俊,姚成,李怀玉,王宇晨. 电力电容器与无功补偿. 2015(06)
[7]固体绝缘材料热老化电气特性的研究[J]. 屠幼萍,孙伟忠,岳彩鹏,王伟,陈广辉. 电工技术学报. 2013(01)
[8]高储能密度钛酸钡基复合材料[J]. 王亚军,武晓娟,曾庆轩. 科技导报. 2012(10)
[9]高性能BaTiO3/PVDF介电复合材料及其薄膜电容器应用[J]. 党宇,王瑶,邓元,张烨,张传玲,李茂. 复合材料学报. 2012(02)
[10]金属化薄膜电容器的最新发展动态[J]. 陈才明. 电力电容器与无功补偿. 2011(04)
硕士论文
[1]高储能密度钛酸钡薄膜电容器的制备及其充放电特性研究[D]. 高逸群.山东大学 2016
本文编号：3546456
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