Polipropilén: A kondenzátorok dielektromos magja és fejlődési útja

A polipropilén (PP) a dielektromos mag anyaga kondenzátor s az 1980-as évek óta, nagy áttörési szilárdsága, alacsony dielektromos vesztesége és feldolgozási tulajdonságai miatt a kondenzátorpapírt váltja fel. Mindössze 0,89-0,91 g/cm³ sűrűségével az egyik legkönnyebb általános célú műanyag.

A polipropilén tulajdonságai szorosan összefüggenek molekulaláncainak sztereokonfigurációjával. Az izotaktikus polipropilénben (iPP) az összes metilcsoport a molekulalánc ugyanazon oldalán található, és rendkívül szabályos, 50-70%-os kristályosságú spirális szerkezetet alkot, ami nagy szakítószilárdságot (35-40MPa) és magas olvadáspontot (160-170°C) eredményez. A szindiotaktikus PP-ben (sPP) a metilcsoportok felcserélik egymást, ami nagy átlátszóságot és ütésállóságot biztosít. Az Ataktikus PP (aPP) véletlenszerűen elosztott metilcsoportokkal rendelkezik, amorf, és gyakran használják ragasztókban és aszfalt módosításában. Az iPP izotaktikussága közvetlenül meghatározza a kristályosságát, ami viszont befolyásolja a mechanikai tulajdonságait: minden 10%-os kristályosság-növekedés esetén a szakítószilárdság 15-20 MPa-val nő.

Dielektrikumként a polipropilén kiemelkedően jól teljesít: dielektromos állandója 2,2-2,36 (1kHz) között stabil, disszipációs tényezője 0,0002 alatti, térfogati ellenállása meghaladja a 10^16 Ω·cm-t, és akár 600V/μm-ig ellenáll a nagy térerősségnek. Hőstabilitást biztosít széles folyamatos üzemi hőmérséklet-tartományban (-50°C és 120°C között). Ezenkívül a PP alapú fémezett fólia öngyógyító tulajdonságokkal rendelkezik; meghibásodáskor elpárologtatja az elektródát, hogy helyreállítsa a szigetelést, és négyzetméterenként több mint 100 meghibásodásnak ellenáll, kevesebb mint 0,5%-os kapacitásveszteséggel.

A kondenzátorok energiatárolási sűrűségének növelése érdekében a jelenlegi technológiai utak elsősorban az anyaginnovációra összpontosítanak: egyrészt a tiszta PP aggregált szerkezetének optimalizálására, a hamutartalom csökkentésére és a molekuláris módosításra; másodszor kompozit PP, például nanokompozitok, kémiai oltás, keverékek és többrétegű szerkezetek fejlesztése; és harmadszor, teljesen új anyagok feltárása magas dielektromos állandóval vagy magas hőmérsékleti ellenállással. Folyamatos szerkezeti optimalizálás és kompozíció révén a polipropilén tovább fejleszti a kondenzátortechnológiát.