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聚异丁烯在电容器浸渍液中的应用

聚异丁烯在电容器浸渍液中的应用

预备知识

电容器是一种储存电能的元件,在电路中做隔直流、旁路、耦合等作用,它由两个彼此互相绝缘但又靠近的导体,如金属板或金属箔所组成,这两个导体又叫做电容器的两个极,中间的绝缘物质叫电介质。根据介质的不同以及电容器的容量是否可分,电容器可以分为以下几类:从上图可以看出,电容器的种类众多,不同电容器的结构及用途也不尽相同。目前用于空调的电容器,主要是薄膜介电容器中的金属化聚丙烯薄膜电容器,市场型号为BB65。它是以聚丙烯薄膜作为电介质,采用真空蒸镀的方式在有机薄膜的表面涂覆金属薄层(锌铝复合/单铝)作为电极,另外,通常将薄膜电容浸在经过特别处理的绝缘油里,从而增强它的耐压。不同的绝缘油,对电容器的性能及使用寿命存在着重要影响,因此,在电容器的生产过程中,选择合适的绝缘油,至关重要。

一)定义及分类

用以隔绝不同电位导电体的液体称为绝缘油。它主要取代气体,填充固体材料内部或极间的空隙,以提高其介电性能,并改进设备的散热能力。 绝缘油按材料来源可分为矿物绝缘油、合成绝缘油和植物油三大类。

二)电容器对绝缘油的具体要求

1)优异的电气性能
作为绝缘物质,要求绝缘油的电阻率、击穿电压要高,介电损耗要低。高的电阻率和击穿电压确保导电体能得到良好绝缘;低介电损耗可大大降低交流电改变极性时引起的能量损失。另外还需要绝缘油的介电常数与PP膜的介电常数(2.2左右)越接近越好。
2)好的相容性
要求绝缘油和与之接触的固体材料之间的相容性要好,不会产生有害的相互作用。
3)良好的热稳定性
要求绝缘油在高温作用下性能稳定,主要包括以下几个方面:
具有优异的热老化稳定性,在长时间高温环境下不易分解或放出各种气体而使绝缘油本身性质发生变化或腐蚀其它材料;
热膨胀系数越小越好,既绝缘油的体积变化受温度的影响较小,否则,热膨胀系数较大,容易导致温度升高时电容器的爆裂。其中热膨胀系数与绝缘油的支链化程度及分子量分布有关,支链越多、分子量分布越宽,对应绝缘油的热膨胀系数就越大。
4)良好的流动性
(1)油品具有较适宜粘度及粘度—温度特性,适合对PP膜的浸渍以及生产过程中的操作;
(2)低的凝点(或倾点),保证绝缘油在低温下也能正常使用。
5)低毒性
为了避免电容器在生产及使用过程中对人体健康产生影响,要求绝缘液无毒。
6)价格低廉,来源广泛。

三)空调电容器用绝缘油

综合考虑以上因素,目前用于空调电容器的绝缘油有蓖麻油、色拉油、聚异丁烯以及环氧大豆油,而这其中应用比较广泛的主要有色拉油和聚异丁烯两大类。
1)聚异丁烯与色拉油性能比较 
优势:
(1)电性能方面:聚异丁烯具有极低的介电损耗(﹤0.01%),是所有绝缘油产品中最低的,这也是聚异丁烯最大的卖点;聚异丁烯的电阻率也明显高于色拉油。
(2)热稳定性:聚异丁烯的热稳定性优于色拉油,色拉油中由于含有较多的不饱和脂肪酸酯,高温下双键容易发生反应,从而引起绝缘油变质,降低电容器的使用寿命。
(3)热膨胀性能:聚异丁烯的热膨胀系数低于色拉油。
(4)低温性能:聚异丁烯具有相对较低的倾点,更适于低温下的使用。
劣势:
(1)聚异丁烯的粘度较高,在应用过程中需要加热来降低其粘度;
(2)聚异丁烯的价格远高于色拉油;
(3)色拉油的来源广泛。
2)聚异丁烯具体型号的选择
聚异丁烯的分子量对电容器的性能具有重要影响。从不同分子量聚异丁烯的性能参数来看,分子量越高,聚异丁烯的电性能越好;另一方面,分子量越高,聚异丁烯的粘度也越高,分子量分布也越宽,导致热膨胀系数也越大。综合考虑以上因素,选择数均分子量在900~1300之间的聚异丁烯作为绝缘油,从目前客户的使用情况来看,使用最多的是分子量950左右的产品,如大林的PB950以及锦州精联的JINEX6095。
3)道普聚异丁烯与国产聚异丁烯性能比较
与锦州的JINEX6095相比,大林的PB950在性能方面存在以下优势:
(1)氢化程度:PB950 的氢化程度比JINEX6095高。由于原料、设备、催化剂以及生产工艺等方面的原因,JINEX6095的双键含量明显高于PB950,这就使得其热稳定性不如大林的产品。
(2)分子量分布:PB950 的分子量分布比JINEX6095窄,因此其热膨胀系数低于JINEX6095。

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