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          聚異丁烯在電容器浸漬液中的應用

          發布于 2014年11月05日 16:57:52

          預備知識

          電容器是一種儲存電能的元件,在電路中做隔直流、旁路、耦合等作用,它由兩個彼此互相絕緣但又靠近的導體,如金屬板或金屬箔所組成,這兩個導體又叫做電容器的兩個極,中間的絕緣物質叫電介質。

          根據介質的不同以及電容器的容量是否可分,電容器可以分為以下幾類:從上圖可以看出,電容器的種類眾多,不同電容器的結構及用途也不盡相同。

          目前用于空調的電容器,主要是薄膜介電容器中的金屬化聚丙烯薄膜電容器,市場型號為BB65。它是以聚丙烯薄膜作為電介質,采用真空蒸鍍的方式在有機薄膜的表面涂覆金屬薄層(鋅鋁復合/單鋁)作為電極,另外,通常將薄膜電容浸在經過特別處理的絕緣油里,從而增強它的耐壓。

          不同的絕緣油,對電容器的性能及使用壽命存在著重要影響,因此,在電容器的生產過程中,選擇合適的絕緣油,至關重要。

          一)定義及分類

          用以隔絕不同電位導電體的液體稱為絕緣油。它主要取代氣體,填充固體材料內部或極間的空隙,以提高其介電性能,并改進設備的散熱能力。 絕緣油按材料來源可分為礦物絕緣油、合成絕緣油和植物油三大類。

          二)電容器對絕緣油的具體要求

          1)優異的電氣性能

          作為絕緣物質,要求絕緣油的電阻率、擊穿電壓要高,介電損耗要低。高的電阻率和擊穿電壓確保導電體能得到良好絕緣;低介電損耗可大大降低交流電改變極性時引起的能量損失。

          另外還需要絕緣油的介電常數與PP膜的介電常數(2.2左右)越接近越好。

          2)好的相容性

          要求絕緣油和與之接觸的固體材料之間的相容性要好,不會產生有害的相互作用。

          3)良好的熱穩定性

          要求絕緣油在高溫作用下性能穩定,主要包括以下幾個方面:

          具有優異的熱老化穩定性,在長時間高溫環境下不易分解或放出各種氣體而使絕緣油本身性質發生變化或腐蝕其它材料。

          熱膨脹系數越小越好,既絕緣油的體積變化受溫度的影響較小,否則,熱膨脹系數較大,容易導致溫度升高時電容器的爆裂。

          其中熱膨脹系數與絕緣油的支鏈化程度及分子量分布有關,支鏈越多、分子量分布越寬,對應絕緣油的熱膨脹系數就越大。

          4)良好的流動性

          (1)油品具有較適宜粘度及粘度—溫度特性,適合對PP膜的浸漬以及生產過程中的操作;
          (2)低的凝點(或傾點),保證絕緣油在低溫下也能正常使用。

          5)低毒性

          為了避免電容器在生產及使用過程中對人體健康產生影響,要求絕緣液無毒。

          6)價格低廉,來源廣泛。

          三)空調電容器用絕緣油

          綜合考慮以上因素,目前用于空調電容器的絕緣油有蓖麻油、色拉油、聚異丁烯以及環氧大豆油,而這其中應用比較廣泛的主要有色拉油和聚異丁烯兩大類。

          1)聚異丁烯與色拉油性能比較

          優勢:

          (1)電性能方面:聚異丁烯具有極低的介電損耗(﹤0.01%),是所有絕緣油產品中最低的,這也是聚異丁烯最大的賣點;聚異丁烯的電阻率也明顯高于色拉油。

          (2)熱穩定性:聚異丁烯的熱穩定性優于色拉油,色拉油中由于含有較多的不飽和脂肪酸酯,高溫下雙鍵容易發生反應,從而引起絕緣油變質降低電容器的使用壽命。

          (3)熱膨脹性能:聚異丁烯的熱膨脹系數低于色拉油。

          (4)低溫性能:聚異丁烯具有相對較低的傾點,更適于低溫下的使用。

          劣勢:

          (1)聚異丁烯的粘度較高,在應用過程中需要加熱來降低其粘度;

          (2)聚異丁烯的價格遠高于色拉油;

          (3)色拉油的來源廣泛。

          2)聚異丁烯具體型號的選擇

          聚異丁烯的分子量對電容器的性能具有重要影響。從不同分子量聚異丁烯的性能參數來看,分子量越高,聚異丁烯的電性能越好;另一方面,分子量越高,聚異丁烯 的粘度也越高,分子量分布也越寬,導致熱膨脹系數也越大。

          綜合考慮以上因素,選擇數均分子量在900~1300之間的聚異丁烯作為絕緣油,從目前客戶的使 用情況來看,使用最多的是分子量950左右的產品,如大林的PB950以及錦州精聯的JINEX6095。

          3)道普聚異丁烯與國產聚異丁烯性能比較

          與錦州的JINEX6095相比,大林的PB950在性能方面存在以下優勢:

          (1)氫化程度:PB950 的氫化程度比JINEX6095高。由于原料、設備、催化劑以及生產工藝等方面的原因,JINEX6095的雙鍵含量明顯高于PB950,這就使得其熱穩定性不如大林的產品。

          (2)分子量分布:PB950 的分子量分布比JINEX6095窄,因此其熱膨脹系數低于JINEX6095。

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