改善聚丙烯電性能的常用方法

聚丙烯的電性能主要包括介電強(qiáng)度、介電常數(shù)、耐電弧及介電損耗等。在不同的應(yīng)用場合，對上述電性能的要求也不同。

介電強(qiáng)度是一個(gè)衡量聚丙烯耐電壓好壞的指標(biāo)，它指聚丙烯絕緣體的絕緣性能隨電壓升高而不斷下降，當(dāng)電壓升高到某特定值時(shí)，絕緣性下降到絕緣體可以局部導(dǎo)電，此時(shí)稱聚丙烯絕緣體被擊穿。

表征塑料介電性能好壞有兩個(gè)參數(shù):

一、介電強(qiáng)度

介電強(qiáng)度又稱為擊穿強(qiáng)度或電氣強(qiáng)度，其定義為:試樣擊穿時(shí)，單位厚度承受的擊穿電壓值，單位為kV/mm或MV/m。

②擊穿電壓
 擊穿電壓又稱為耐電壓。其定義為在規(guī)定試驗(yàn)條件下，試樣不被擊穿時(shí)所能承受的高電壓。
      
  室溫條件下聚丙烯介電強(qiáng)度為24.6MV/m，聚丙烯的介電強(qiáng)度易受溫度影響，溫度越高，介電強(qiáng)度越低。

  聚丙烯的介電強(qiáng)度改進(jìn)主要是通過提高聚丙烯的絕緣性來實(shí)現(xiàn)的，具體改性方法如下。

  (1)共混改進(jìn)聚丙烯介電強(qiáng)度

  添加改進(jìn)聚丙烯介電強(qiáng)度的方法為在樹脂中添加高絕緣性填料，主要品種有:高嶺土(煅燒陶土)、云母、Al(OH)₃、石棉、玻璃纖維及木粉等，其中以前兩者常用。
  例如，在聚丙烯中加入50%的云母，可使其介電強(qiáng)度由原來的24.6kV/mm提高到46kV/mm.

PI-2001D聚丙烯電纜絕緣層即采取這種方式改變的介電強(qiáng)度。

   (2)交聯(lián)改進(jìn)聚丙烯介電強(qiáng)度

塑料進(jìn)行交聯(lián)改性后，其介電強(qiáng)度有不同程度提高。但是聚丙烯很少使用這種手段，一般聚乙烯使用較多。
     (3)雙向拉伸改進(jìn)聚丙烯介電強(qiáng)度
    塑料薄膜進(jìn)行雙向拉伸處理后，可適當(dāng)?shù)靥岣咂浣殡姀?qiáng)度。
    例如，對PP薄膜經(jīng)過4X4雙向拉伸后，共介電強(qiáng)度可由原來的24.6kV/mm提高到(130-200) kV/mm.
    再如，PΕT薄膜經(jīng)過雙向拉伸后，介電強(qiáng)度可由原來的25.5kVmm上:升到10kV/mm,PVC薄膜經(jīng)過雙向拉伸后，介電強(qiáng)度由(14-20) kV/mm上升到,180kV/mm。

二、改變聚丙烯的介電常數(shù)
   介電常數(shù)為表征材料貯存電能力大小的參數(shù)，其代號為ε,單位為F/m，作為聚丙烯電纜絕緣層使用的材料，希望聚丙烯介電常數(shù)越小越好；而在其它一些場合，有時(shí)又希望介電常數(shù)大一些。
   介電常數(shù)的測定方法為，以測定聚丙烯為介質(zhì)與以真空為介質(zhì)制成同尺寸電容器的電容量之比值，其中空氣的ε約為1。室溫下聚丙烯介電常數(shù)約為2.2 10⁶Hz/(F/m)

塑料的介電常數(shù)與其本身極性有關(guān)，非極性樹脂的ε為2.0-2.5，弱極性樹脂的ε為2.5-3,中極性樹脂的為3.0-4.0,而強(qiáng)極性樹脂的ε為4.0-7.0。
    聚丙烯的介電常數(shù)改性可分為兩個(gè)方面，一方面為提高聚丙烯的介電常數(shù)，另外一方面為降低聚丙烯的介電常教。
(1)提高聚丙烯的介電常數(shù)
用于電容器中的聚丙烯薄膜要隸介電常數(shù)大一些，而純塑料中介電常數(shù)大的樹脂為氨基樹脂(AF),僅為7.5.
提高聚丙烯介電常數(shù)有效的方法為添加高介電常數(shù)添加劑，常用的添加劑如下。
①一般填料
介電常數(shù)不是很高，只用于一般要求場合。 例如，在PP中加入40%滑石粉，可使ε由2.2升高到2.4，再如，在PVC中加入43%聯(lián)合法赤泥，可使ε由3.6上升到4.625。
②金屬氧化物
主要有，TiO₂的ε為90，Ta₂O₃的ε為28，Al₂O₃的ε 為7-10。

③高介電金屬陶瓷
主要有BaTiO₃其ε為500-600, Sr TiO₃其ε為20萬。例如，在醇酸清漆中加入10% BaTiO₃,其ε可由4.8升高到9.5。
(2)降低聚丙烯的介電常數(shù)
對于電視機(jī)及傳真機(jī)系統(tǒng)整體高密度化時(shí),電能的損耗不能忽視，因而必須減小材料的介電常數(shù)，以達(dá)到減小介電損失的目的。

聚丙烯降低介電常數(shù)的改性方法有如下幾種。

①添加低介電常數(shù)材料
有效的降低介電常數(shù)添加劑為BN六方晶體，其介電常數(shù)只有1.6，可以添加于聚丙烯。
②交聯(lián)降I介電常數(shù)
交聯(lián)可使聚合物中的極性基團(tuán)因受來束縛而活動(dòng)困難，從而降低其介電常數(shù)。
③雙向拉伸降低介電常數(shù)

聚丙烯薄膜經(jīng)過雙向拉伸后，分子整齊而緊密排列，增加了分子間作用力，降低極性基團(tuán)活動(dòng)能力，從而使介電常數(shù)下降。