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技术文章

介质阻挡电晕放电用于聚丙烯薄膜的表面改性

    聚丙烯薄膜材料以其优良的机械、电气和化学性能,在高压电力电容器领域中逐渐取代原有的电容器纸并得到了广泛应用。采用纯聚丙烯薄膜制作电容器时,主要工艺问题在于浸渍困难。当浸渍不充分时,残留的微小气隙在高场强下会产生局部放电,加速了介质的老化,长时间作用下会引起电容器绝缘介质击穿,因此限制了电容器储能密度的进一步提高。
    为了提高聚丙烯薄膜的浸渍效果,传统方法是采用晶型转变粗化工艺对薄膜进行粗化以提高材料表面粗糙程度,进而改善薄膜层间的浸渍性能,但是材料表面粗糙度的增加在一定程度上会影响材料的介电强度。除了材料表面粗糙度之外,材料表面极性基团也会对薄膜表面浸润性起到重要的作用,但由于聚丙烯薄膜表面缺乏极性基团,表面能相对较低,导致聚丙烯薄膜的浸润性较差。因此,为了进一步改善聚丙烯材料浸润效果,需要对材料进行表面改性处理,以提高薄膜表面活性。
低温等离子体技术在材料表面改性方面有很好的应用前景。出于不同的应用需求,国内外研究者利用等离子体对聚丙烯材料表面改性进行了大量的研究。低气压辉光放电是产生等离子体的重要方法,严飞等采用低气压下辉光放电等离子体处理聚丙烯薄膜,处理后聚丙烯薄膜粗糙度增加,材料击
穿电压没有明显变化。Michael Binder 等人在低气压下对多种聚合物薄膜等离子体表面改性进行研
究,研究发现,经过等离子体处理后,薄膜击穿场强有显著提升。采用低气压下辉光放电等离子体
技术需要真空设备完成等离子体的产生和材料处理,大大限制了规模化工业应用,因此大气条件下
等离子产生技术受到更多研究者的关注。
    介质阻挡放电是在大气条件下产生低温等离子体的重要方法,主要用 2 种类型电极结构来产生放电等离子体,一种是平板电极结构,另一种是射流电极结构。许多研究人员对 2 类电极产生的等离子体用于材料处理进行了研究,并得到了良好的处理效果。但是平行平板电极结构在空气氛围中放电起始电压高,放电形式一般为丝状放电,如果将材料放置在阻挡介质之间,丝状放电可能在局部区域损伤薄膜表面。射流等离子体可以克服平板电极结构的缺点,但是通常产生等离子体区域较小,还不适合大规模生产应用。