程璐，劉文鳳，馬宇威，劉宏博，徐哲，張翀，戴熙瀛，邢照亮

（1.西安交通大學(xué) 電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710049；2.全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司，北京 102209）

0 引言

電力電容器作為電力系統(tǒng)中重要的一次設(shè)備，起到濾除諧波、改善功率因數(shù)、儲(chǔ)存電能等重要作用[1-4]。根據(jù)電容器作用和工況的不同，電力電容器主要包括交流工況下使用的并聯(lián)補(bǔ)償電容器、串聯(lián)補(bǔ)償電容器和交流濾波電容器，直流工況下使用的直流濾波電容器、直流支撐電容器，以及脈沖電容器等[5]。電容器種類繁多且使用環(huán)境和性能指標(biāo)不盡相同，然而不同類型電容器所用的介質(zhì)材料幾乎均為雙向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）。BOPP是由聚丙烯（PP）熔融擠出后流延成厚片，然后在特定溫度下經(jīng)過異步或同步雙向拉伸制得[6]，其兼具較高的電氣強(qiáng)度和極低的介質(zhì)損耗，同時(shí)機(jī)械加工性能和經(jīng)濟(jì)成本具有優(yōu)勢(shì)，因此成為了難以替代的電容器介質(zhì)材料[7-9]。

電工用聚丙烯樹脂是聚丙烯中的頂端產(chǎn)品，相比普通包裝用聚丙烯樹脂，其純度要求更高，性能穩(wěn)定性要求更加嚴(yán)格。目前我國(guó)電容器用BOPP薄膜的整體產(chǎn)能約為10萬噸，占全球總產(chǎn)能的40%左右[10]；然而我國(guó)電容器用聚丙烯樹脂原料仍然依賴進(jìn)口，導(dǎo)致原料價(jià)格長(zhǎng)期居高不下，電容器行業(yè)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)沉重，產(chǎn)能受制于人。在國(guó)際與國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中，電工用聚丙烯樹脂市場(chǎng)占有率和認(rèn)可度最高的為北歐化工的系列產(chǎn)品，甚至一度形成了市場(chǎng)壟斷；此外，新加坡TPC公司、大韓油化生產(chǎn)的聚丙烯樹脂近年來也占據(jù)了部分市場(chǎng)。我國(guó)的石油化工行業(yè)在這方面也做了相關(guān)工作，2012年上海石化與北京化工研究院合作開發(fā)了灰分低于50×10-6的聚丙烯樹脂（F300C），為電工用聚丙烯樹脂的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)；中原石化通過優(yōu)化第二代環(huán)管法聚丙烯工藝技術(shù)，結(jié)合北京化工研究院研發(fā)的高活性催化劑，開發(fā)出了電容器專用聚丙烯樹脂（PPH-FC03），并于2018年1月在湖北龍辰電子試用成功，然而在進(jìn)一步的評(píng)估實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)其性能指標(biāo)與進(jìn)口原料仍然存在一定差距，因此該款產(chǎn)品仍未大批量投入實(shí)際應(yīng)用[11-14]。

可見，電容器用聚丙烯樹脂的國(guó)產(chǎn)化成為了現(xiàn)階段我國(guó)電容器技術(shù)發(fā)展的“卡脖子”環(huán)節(jié)，開發(fā)高性能國(guó)產(chǎn)電容器用聚丙烯樹脂是目前電容器行業(yè)亟待解決的問題。開展電容器用聚丙烯樹脂國(guó)產(chǎn)化研究的首要任務(wù)是全面系統(tǒng)掌握國(guó)際主流聚丙烯樹脂的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)。因此本研究選取目前市場(chǎng)認(rèn)可度較高的3家進(jìn)口電容器用聚丙烯樹脂樣品，通過對(duì)其分子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試表征，獲得聚丙烯樹脂分子鏈結(jié)構(gòu)對(duì)薄膜結(jié)晶特性的影響規(guī)律和機(jī)理，進(jìn)而結(jié)合電學(xué)性能測(cè)試，建立聚丙烯微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的相互聯(lián)系。

1 試樣與測(cè)試

本研究所選聚丙烯試樣為產(chǎn)自3個(gè)不同國(guó)家的電容器專用樹脂粒料，分別命名為PP-A、PP-B和PP-C。結(jié)構(gòu)測(cè)試使用試樣均為原始粒料，電學(xué)性能測(cè)試所用試樣為通過熱壓法在190℃條件下制備的聚丙烯薄膜，其厚度約為120 μm。

對(duì)于聚丙烯微觀結(jié)構(gòu)的測(cè)試主要針對(duì)分子鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。其中分子鏈結(jié)構(gòu)測(cè)試包括等規(guī)度和分子量分布。參考GB/T 2412—2008，用沸騰正庚烷抽提法測(cè)試試樣的等規(guī)度。將聚丙烯破碎成粉末后放入玻璃砂漏斗，在索氏提取器中用沸騰正庚烷抽提24 h，以不溶物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為樣品的等規(guī)度。采用PL-GPC220型高溫凝膠滲透色譜儀（GPC）測(cè)試聚丙烯粒料的分子量。在150℃下，將粒料溶于1，2，4-三氯苯溶劑中，以1 mL/min的流速進(jìn)行測(cè)試。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的表征包括采用搭載熱臺(tái)的偏光顯微鏡（PLM）觀察不同聚丙烯試樣的結(jié)晶形態(tài)，以及采用X射線衍射儀（XRD）和差示掃描量熱儀（DSC）測(cè)試聚丙烯試樣的結(jié)晶參數(shù)。XRD的測(cè)試條件為常溫，測(cè)試角度范圍為10°～30°。熱臺(tái)首先以10℃/min的升溫速率從室溫升至180℃，并保溫3 min以確保試樣完全熔融；然后以5℃/min的速率降溫至130℃，再以2℃/min的速率降溫，觀察聚丙烯試樣的結(jié)晶過程，直至顯微鏡視野內(nèi)不再發(fā)生變化，整個(gè)結(jié)晶過程結(jié)束。DSC的測(cè)試過程以10℃/min的速率升溫至200℃并保溫3 min消除熱歷史，然后以10℃/min的速率降溫至30℃獲得結(jié)晶曲線，再以10℃/min的速率升溫至200℃獲得熔融曲線。

電學(xué)性能的測(cè)試包括介電性能測(cè)試和擊穿特性測(cè)試。采用Novocontrol Concept 80型寬帶介電譜儀測(cè)試聚丙烯薄膜試樣在常溫下頻率為0.1 Hz～10 kHz范圍內(nèi)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗的頻率響應(yīng)。直流擊穿測(cè)試采用直徑為25 mm的球-球銅電極，電極與薄膜試樣均浸入硅油內(nèi)以減少電暈放電對(duì)薄膜擊穿電壓的影響，升壓速率設(shè)置為1 kV/s，每個(gè)試樣至少測(cè)試30個(gè)擊穿點(diǎn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 分子等規(guī)度及分子量

聚丙烯樹脂的分子鏈結(jié)構(gòu)包括分子鏈大小、形態(tài)，它決定了分子鏈的堆疊排列特性，進(jìn)而影響載流子在聚丙烯薄膜中的遷移特性。因此，分析聚丙烯樹脂的分子鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)于高性能電容器用聚丙烯樹脂的研究至關(guān)重要[15]。本研究首先對(duì)3種試樣的等規(guī)度進(jìn)行測(cè)試，得到PP-A、PP-B和PP-C的等規(guī)度分別為98.76%、98.57%和98.31%?？梢?，電容器用聚丙烯樹脂均為高等規(guī)度原料，并且3種試樣之間沒有呈現(xiàn)出顯著差距。等規(guī)度對(duì)于聚丙烯的結(jié)晶和成膜特性都有影響，較高的等規(guī)度有利于提高薄膜的結(jié)晶度，但同時(shí)會(huì)對(duì)薄膜的成膜特性產(chǎn)生負(fù)面影響，因此為了平衡BOPP的各項(xiàng)性能，電工用聚丙烯樹脂的等規(guī)度基本上都控制在相近的水平。

高分子聚合物的分子量大小與分布對(duì)材料的結(jié)晶性能和加工性能具有重要影響，也是原料廠商在設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品過程中重點(diǎn)調(diào)控的參數(shù)之一。本研究采用凝膠滲透色譜儀（GPC）測(cè)試了3種試樣的分子量，并計(jì)算提取試樣的數(shù)均分子量Mn、重均分子量Mw和多分布系數(shù)D（D=Mw/Mn），結(jié)果見表1。

表1 聚丙烯樹脂分子量Tab.1 Molecular weight of PP samples

從表1可以看出，PP-B具有最小的Mn，同時(shí)其Mw略高于其他兩種試樣，超過了340000，因此其D值最大。PP-A和PP-C的重均分子量相差不大，但是二者的D值相差顯著，PP-A的D值在3種試樣中最小，即分子量分布更加集中。通常分子量分布越寬，薄膜的加工性能越好，但是對(duì)于結(jié)晶性能會(huì)有一定影響，因此一般電工用聚丙烯樹脂的分子量分布會(huì)比包裝用聚丙烯樹脂更窄，D值大部分集中在4～6[13]。

2.2 聚集態(tài)結(jié)構(gòu)

無論是等規(guī)度還是分子量大小，對(duì)于聚丙烯薄膜性能的作用都是通過產(chǎn)生不同的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)影響薄膜中載流子的遷移特性，進(jìn)而導(dǎo)致介電性能和擊穿性能的差異。因此研究薄膜的結(jié)晶結(jié)構(gòu)、特征參數(shù)的變化對(duì)于建立聚丙烯微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能的相互聯(lián)系至關(guān)重要。為了探究不同聚丙烯樹脂的結(jié)晶形態(tài)，采用熱臺(tái)搭載偏光顯微鏡對(duì)聚丙烯試樣進(jìn)行非等溫結(jié)晶，結(jié)晶完成的形態(tài)如圖1所示。從圖1可以看出，3種試樣都呈現(xiàn)出典型的球晶形態(tài)，并且相鄰球晶之間的晶界為直線狀態(tài)，表明不同廠家的聚丙烯樹脂成核機(jī)理相同，因?yàn)橹挥型瑫r(shí)成核且球晶生長(zhǎng)速率相同的球晶界面才會(huì)形成平面，否則會(huì)形成回轉(zhuǎn)雙曲面。不同的是，3種球晶的尺寸和分布差異顯著，其中PP-A的球晶尺寸最小，大部分分布在50 μm以下且晶界較為模糊，這與PPA具有最窄的分子量分布有關(guān)[16]；而PP-B和PP-C的球晶直徑均達(dá)到150～200 μm，晶粒大小均勻，晶界清晰。

圖1 聚丙烯樹脂試樣偏光顯微鏡照片F(xiàn)ig.1 PLM figures of PP samples

本研究采用X射線衍射的方法測(cè)定聚丙烯薄膜試樣的晶型，其XRD結(jié)果如圖2所示。

圖2 聚丙烯樹脂X射線衍射圖Fig.2 XRD patterns of PP samples

圖2 中PP-C僅 呈 現(xiàn) 出 了α的 特 征 峰：2θ為14.1°、16.9°、18.5°、21.2°，分別對(duì)應(yīng)晶面（110）、（040）、（130）和（111），表明試樣PP-C為單純的α晶。與之不同的是，PP-A與PP-B在2θ=16.1°處出現(xiàn)了強(qiáng)烈的衍射峰，其對(duì)應(yīng)晶面（300）為β晶的特征峰，說明試樣PP-A和PP-B中為α晶與β晶共存，且根據(jù)衍射峰強(qiáng)度可以看出β晶占主導(dǎo)地位。單斜晶的α晶型和六方晶的β晶型均為聚丙烯常見的晶型，在BOPP薄膜生產(chǎn)過程中，正是由于β晶在雙向拉伸環(huán)節(jié)受到溫度和應(yīng)力的作用轉(zhuǎn)為α晶，才使得薄膜表面呈現(xiàn)出“粗化”現(xiàn)象[6]，便于后續(xù)油浸式電容器的真空浸漬環(huán)節(jié)順利開展?？紤]到α晶由于結(jié)構(gòu)更加規(guī)則也更加穩(wěn)定，在試樣中廣泛存在，而β晶屬于亞穩(wěn)態(tài)通常不會(huì)在試樣中長(zhǎng)期大量存在，因此推測(cè)試樣PP-A和PP-B中加入了一定量的β成核劑。

通過DSC可以進(jìn)一步研究3種聚丙烯試樣的結(jié)晶特性，圖3為3種樹脂的DSC熔融和結(jié)晶曲線。

圖3 聚丙烯樹脂DSC熔融及結(jié)晶曲線Fig.3 DSC Melting and crystallization curves of PP resin

從圖3可以看出，不同的聚丙烯樹脂的結(jié)晶溫度都集中在112℃附近；但是熔融溫度（Tm）呈現(xiàn)了差異化分布，其中PP-C的熔融溫度最高達(dá)到了166.43℃，PP-A的熔融溫度相比PP-C降低了約1℃，而PP-B的熔融溫度最低，為164.27℃。Tm的差異一定程度上可以由XRD的測(cè)試結(jié)果解釋。晶型是影響聚合物熔融溫度最主要的因素之一，相比β晶，α晶結(jié)構(gòu)更規(guī)則，因此也具有更高的熔融溫度，約為165℃，而β晶的熔融溫度一般為154℃左右[17]。因此圖3中晶型為α晶的PP-C熔融溫度最高，而β晶與α晶共存的PP-A和PP-B的Tm相對(duì)較低。除晶型以外，晶片厚度也會(huì)對(duì)熔融溫度造成影響，通常高分子晶體表面普遍存在熔融溫度較低的分子鏈排列不規(guī)則區(qū)域，晶片厚度越小，該不規(guī)則排列部分所占比例越大，熔融溫度越低。由此推斷在3種聚丙烯試樣中，PP-C的晶片厚度大且分子鏈堆疊規(guī)整度更高，對(duì)應(yīng)的PP-B的晶片厚度較小，分子鏈排列不規(guī)則區(qū)域占比更大。

通過對(duì)熔融峰進(jìn)行積分[18]，計(jì)算熔融峰面積可以得到PP-A、PP-B和PP-C的結(jié)晶度（Xc%）分別為52.9%、51.5%和54.1%。與熔融溫度相對(duì)應(yīng)，PP-C呈現(xiàn)出了相較其他兩種聚丙烯試樣更高的結(jié)晶度，其最高的結(jié)晶度和熔融溫度共同說明PP-C具有更強(qiáng)的結(jié)晶能力。在分子鏈結(jié)構(gòu)和等規(guī)度沒有明顯差異的情況下，聚合物的結(jié)晶特性受分子量大小和分布的影響較為顯著。圖4為3種聚丙烯試樣的GPC測(cè)試結(jié)果與DSC測(cè)試結(jié)果的關(guān)聯(lián)對(duì)比。從圖4可以看出，重均分子量的增大導(dǎo)致了結(jié)晶度和熔融溫度同時(shí)下降。對(duì)于大分子聚合物而言，分子量越大，結(jié)晶度越低，分子量達(dá)到一定值后結(jié)晶度趨于穩(wěn)定。結(jié)晶過程主要取決于鏈段向晶核擴(kuò)散和規(guī)整堆積的速度，分子量越大，結(jié)晶過程中鏈段的擴(kuò)散和遷移規(guī)整排列速度越慢，進(jìn)而一定程度上導(dǎo)致結(jié)晶度降低[19]。因此具有最大重均分子量且分子量分布最寬的PP-B結(jié)晶度和熔融溫度都顯著低于PPA和PP-C。

圖4 聚丙烯樹脂分子量對(duì)結(jié)晶特性的影響Fig.4 Correlations between molecular weight and crystallization properties of PP resins

2.3 電學(xué)性能

聚丙烯薄膜作為電容器的介質(zhì)材料，其介電常數(shù)（ε′）和介質(zhì)損耗因數(shù)（tanδ）是最重要的電學(xué)性能參數(shù)。本研究測(cè)試了3種聚丙烯試樣在30℃下0.1 Hz～10 kHz頻率范圍內(nèi)的介電頻譜，如圖5所示。從圖5可以看出，3種聚丙烯樹脂的介電常數(shù)沒有顯著區(qū)別，并且隨著頻率的增大呈現(xiàn)出略微減小的趨勢(shì)。雖然聚丙烯作為一種非極性介質(zhì)不存在固有偶極矩，但是在聚丙烯的生產(chǎn)過程中會(huì)加入各種助劑、防老化劑、改性劑以及吸附分子（如水分子）等，因此不可避免會(huì)含有少量雜質(zhì)產(chǎn)生松弛極化。在高頻下松弛極化過程的響應(yīng)出現(xiàn)滯后，導(dǎo)致介電常數(shù)隨著頻率的升高出現(xiàn)小幅下降。與之對(duì)應(yīng)的介質(zhì)損耗頻譜中，在500～4000 Hz的頻率范圍內(nèi)3種聚丙烯試樣均呈現(xiàn)出損耗峰。而損耗峰的頻率范圍對(duì)應(yīng)了不同的松弛極化過程，其中偶極子轉(zhuǎn)向極化通常根據(jù)偶極子類型的不同，頻率范圍分布在100～105Hz，屬于松弛極化中響應(yīng)速率最快的極化類型；相比之下，同屬于跳躍極化的熱離子極化和空間電荷極化響應(yīng)速率相對(duì)較慢，通常熱離子極化對(duì)應(yīng)的頻率范圍為10-3～102Hz，空間電荷極化則更慢，對(duì)應(yīng)頻率范圍為10-9～10-3Hz[20-21]。因此根據(jù)損耗峰對(duì)應(yīng)的頻率范圍推測(cè)圖5中聚丙烯試樣的損耗主要是由少量的雜質(zhì)小分子、分子鏈段及支鏈的轉(zhuǎn)向極化導(dǎo)致[22]。

圖5 聚丙烯樹脂介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)Fig.5 Permittivity and dielectric loss factor of PP resins

進(jìn)一步提取3種試樣介質(zhì)損耗峰對(duì)應(yīng)的頻率，按照損耗峰頻率由高到低分別為PP-B（3644 Hz）、PP-A（949 Hz）、PP-C（484 Hz），與結(jié)晶度大小呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，結(jié)晶度越大對(duì)應(yīng)損耗峰頻率越低。當(dāng)外施電壓的周期與松弛極化建立所需時(shí)間相當(dāng)，即ωτ≈1（ω為外施電壓頻率，τ為松弛極化過程的時(shí)間常數(shù)）時(shí)，介質(zhì)損耗頻譜出現(xiàn)峰值[23]。圖5中的介質(zhì)損耗峰對(duì)應(yīng)了聚丙烯鏈段、雜質(zhì)小分子的轉(zhuǎn)向松弛過程，而在聚合物內(nèi)部，偶極子的轉(zhuǎn)向過程在分子鏈排列規(guī)則且緊密的結(jié)晶區(qū)域內(nèi)很難發(fā)生[19]，大量的偶極子轉(zhuǎn)向松弛極化發(fā)生在無定形區(qū)域內(nèi)，以及晶片表面分子鏈排列不規(guī)則的區(qū)域，因此結(jié)晶度越大，晶片厚度越厚，轉(zhuǎn)向極化的活化能越高，松弛過程建立所需時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)的介質(zhì)損耗峰頻率越低。

除了介電特性以外，聚丙烯的擊穿場(chǎng)強(qiáng)對(duì)電容器的性能同樣起著至關(guān)重要的作用。因此本研究通過直流擊穿測(cè)試研究不同試樣的電氣強(qiáng)度。每種試樣至少測(cè)試30個(gè)點(diǎn)，并根據(jù)式（1）對(duì)其進(jìn)行威布爾分布統(tǒng)計(jì)。

式（1）中：x為試樣兩端施加的場(chǎng)強(qiáng)；F(x)為外施場(chǎng)強(qiáng)E≤x時(shí)發(fā)生擊穿的概率；α為尺度參數(shù)，表示擊穿概率為63.2%時(shí)所對(duì)應(yīng)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)；β為形狀參數(shù)，反映數(shù)據(jù)的分散性，其值越大說明數(shù)據(jù)的分散性越??；c為位置參數(shù)，此處設(shè)定c=0。

圖6展示了3種試樣的直流擊穿場(chǎng)強(qiáng)威布爾分布。從圖6中可以看出，3種聚丙烯試樣直流擊穿場(chǎng)強(qiáng)的分布特性差異不大，PP-B的分散性略大于PPA和PP-C。其差距主要體現(xiàn)在不同聚丙烯樹脂的尺度參數(shù)，又稱為特征擊穿場(chǎng)強(qiáng)。PP-A、PP-B和PP-C的直流特征擊穿場(chǎng)強(qiáng)分別為433.3、346.3、443.5 kV/mm，PP-A和PP-C的直流擊穿場(chǎng)強(qiáng)相比PP-B分別提高了25%和28%。

圖6 聚丙烯樹脂直流擊穿場(chǎng)強(qiáng)威布爾分布Fig.6 Weibull distribution of DC breakdown strength

值得注意的是，本研究測(cè)試的聚丙烯薄膜擊穿場(chǎng)強(qiáng)與電容器實(shí)際應(yīng)用的BOPP薄膜通常呈現(xiàn)的600 kV/mm以上的電氣強(qiáng)度具有一定差距，這主要是由于一方面本研究擊穿測(cè)試所用聚丙烯薄膜均為熱壓法制備而成，其厚度是常用BOPP薄膜的10倍以上，厚度差異很大程度上會(huì)導(dǎo)致?lián)舸﹫?chǎng)強(qiáng)降低；另一方面熱壓聚丙烯薄膜與雙向拉伸聚丙烯薄膜的結(jié)晶形態(tài)不同，前者如圖1所示呈現(xiàn)為球晶的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，而后者由于拉伸作用分子鏈出現(xiàn)了取向并且呈現(xiàn)出“環(huán)形結(jié)晶”，因此通過熱壓薄膜得到的擊穿性能并不能完全對(duì)應(yīng)該聚丙烯樹脂BOPP薄膜的擊穿特性。將聚丙烯試樣的結(jié)晶度與直流特征擊穿場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖7所示。

圖7 聚丙烯樹脂直流擊穿場(chǎng)強(qiáng)與結(jié)晶度的關(guān)聯(lián)Fig.7 Correlations between DC breakdown strength and crystallinity

從圖7可以看出，聚丙烯的直流特征擊穿場(chǎng)強(qiáng)與結(jié)晶度具有很強(qiáng)的相關(guān)性，PP-A和PP-C在具有較高結(jié)晶度的同時(shí)其直流擊穿場(chǎng)強(qiáng)也同時(shí)明顯高于PP-B。聚丙烯屬于半結(jié)晶聚合物，因?yàn)榉肿优帕袪顟B(tài)直接受到溫度影響，所以擊穿過程及機(jī)理可以根據(jù)溫度的不同分為3個(gè)階段：低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)為電子崩擊穿主導(dǎo)，溫度處于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與熔融溫度之間時(shí)為非晶電介質(zhì)的集體擊穿主導(dǎo)，溫度接近熔融溫度時(shí)為電機(jī)械擊穿主導(dǎo)[24]。對(duì)于電子崩擊穿，結(jié)晶度的提升會(huì)導(dǎo)致電子平均自由程增大，有助于電子在電場(chǎng)作用下加速獲得足夠動(dòng)能發(fā)生碰撞電離，因此結(jié)晶度的提升會(huì)導(dǎo)致?lián)舸﹫?chǎng)強(qiáng)的降低[25]。而本研究所有的擊穿測(cè)試在室溫下進(jìn)行，因此擊穿過程為Frohlich的非晶電介質(zhì)的集體擊穿。相比球晶內(nèi)部致密有序的結(jié)構(gòu)，在晶界部分存在大量無規(guī)則排列小分子以及雜質(zhì)形成的缺陷；從陷阱的角度來講，在非晶區(qū)以及結(jié)晶區(qū)與非晶區(qū)的界面處通常存在大量淺陷阱，淺陷阱的存在一定程度上可以促進(jìn)電子輸運(yùn)過程，使得擊穿路徑一般都沿晶界發(fā)展，因此較高的結(jié)晶度有助于擊穿場(chǎng)強(qiáng)的提升[26-28]。

3 結(jié)論

（1）電容器用聚丙烯樹脂均為高等規(guī)度材料，其分子量的大小對(duì)結(jié)晶特性具有顯著影響，分子量越大，結(jié)晶度和熔融溫度越低。

（2）部分廠商可能為了促進(jìn)雙向拉伸過程結(jié)晶的轉(zhuǎn)變加入了β成核劑，高結(jié)晶度有助于提升聚丙烯薄膜的直流擊穿場(chǎng)強(qiáng)，同時(shí)抑制聚丙烯內(nèi)部的轉(zhuǎn)向極化發(fā)生。