摘要: 聚丙烯金属化薄膜电容器是高压直流输电换流阀、电动汽车DC/DC转换器、脉冲功率电源等装置的核心器件，近年来电工装备朝大容量、高功率、小型化方向发展，电容器运行温度不断升高。高温环境下传统聚丙烯薄膜电导损耗高、击穿场强低，是制约聚丙烯薄膜... 展开 聚丙烯金属化薄膜电容器是高压直流输电换流阀、电动汽车DC/DC转换器、脉冲功率电源等装置的核心器件，近年来电工装备朝大容量、高功率、小型化方向发展，电容器运行温度不断升高。高温环境下传统聚丙烯薄膜电导损耗高、击穿场强低，是制约聚丙烯薄膜电容器应用的瓶颈问题。聚丙烯分子链结构与聚集态结构是影响其介电性能的重要因素。本文基于分子链结构调控方法研究了长链支化改性对聚丙烯薄膜电导损耗与击穿特性的影响规律，基于聚集态结构调控提出了长链支化聚丙烯薄膜介电性能提升方法，以期为金属化薄膜电容器介电性能提升提供理论基础与实验依据。主要研究工作和结论如下： （1）基于长链支化改性聚丙烯分子结构，研究了聚丙烯薄膜的介电性能，发现长链支化改性能够抑制高温下聚丙烯薄膜的电导损耗并提升其击穿场强，在125℃下长链支化聚丙烯薄膜的击穿场强相较于聚丙烯提升了12.9%；长支链增强了分子链间的缠结，阻碍了分子链的滑移与运动，减小了温度对自由体积的影响；长支链结构能够促进异相成核并增大成核密度，重叠的微晶缩短了载流子输运路径，限制了载流子的迁移。 （2）采用NA-21成核剂进一步研究了长链支化聚丙烯薄膜的介电性能，发现添加适量的 NA-21 成核剂能够显著提升薄膜的介电性能，成核剂含量为 0.05 wt%时的改性薄膜在125℃下电导率降低了一个数量级、击穿场强提升了108.0 kV/mm；NA-21成核剂提升了长链支化聚丙烯的结晶度并增大了其球晶密度，薄膜中弱区减少且载流子平均自由程减小；当成核剂的含量高于0.05 wt%时，成核剂在长链支化聚丙烯薄膜内分散不均而出现团聚，弱区增多导致电导损耗增大且击穿场强下降。 （3）比较研究了多种成核剂改性长链支化聚丙烯薄膜的介电性能，发现不同种类的成核剂均可通过调控长链支化聚丙烯的结晶特性进而降低薄膜的电导损耗并提升击穿场强；与α成核剂DMDBS相比，NA-21的成核效果较好且改性薄膜中球晶分布更均匀，减少了薄膜中的弱区并抑制了球晶尺度上的局部电场畸变；与β成核剂WBG-II相比，TMB-5诱导β晶的能力较强且改性薄膜内球晶密度更大，抑制了载流子的输运过程；与TMB-5成核剂相比，NA-21成核剂改性薄膜的球晶密度显著增大且具有相对较优的介电性能。 收起