一种铜锌聚丙烯薄膜、制备方法及应用与流程

本发明涉及电容器薄膜，尤其涉及一种铜锌聚丙烯薄膜、制备方法及应用。

背景技术：

1、聚丙烯金属化薄膜是一种经过真空蒸镀方式将金属薄层沉积在聚丙烯薄膜表面的材料，例如锌、铝、铜、银、钛等金属或复合金属，同时结合聚丙烯的优良性能和金属的导电性和阻隔性能，具有广泛的应用前景。材料的不同对电容器的影响很大，聚丙烯金属化薄膜在电容器领域中可用作电介质，通常需要具有较高的介电常数和介电强度，介电常数越大导电性能越好，较低的损耗能够提供良好的电容性能和延长使用寿命。通过对聚丙烯金属化薄膜性能的改善和提高，能进一步拓展其在电子器件、电容器等领域中更好地应用。

2、现有技术中对于聚丙烯金属化薄膜应用的中耐久性方面的研究，可通过以下方法：例如添加碳纳米管、导电聚合物、金属纳米颗粒等导电剂，形成连续的导电网络，提供电子传导路径，从而显著提高聚丙烯金属化薄膜的导电性能；还可以通过表面修饰剂、功能化改性或化学处理等方法界面处理改善金属化薄膜与聚丙烯基质之间的粘附性、相容性和界面稳定性，促进提高导电性和耐久性；在表面引入保护层，可以提供屏障作用，防止金属层与外界环境发生反应，延长薄膜的使用寿命；优选出复合金属薄层，以获得更均匀、致密的金属层，从而提高导电性和耐久性，不同金属之间可能存在相容性和反应性的问题，可能导致金属层之间的界面失效或性能下降，因此多层的金属蒸镀需要考虑层间的相容性问题，以确保它们能够相互配合并提供所需的性能。

3、中国专利申请文本公开号：cn116083853a公开了一种聚丙烯金属化薄膜及其加工工艺，所述聚丙烯金属化薄膜的加工工艺包括：将聚丙烯薄膜浸渍于氧化剂溶液中进行氧化预处理，再浸渍于金属氧化物前驱体溶液中，取出后进行湿热处理，得到表面改性后的聚丙烯薄膜；在所述表面改性后的聚丙烯薄膜的改性表面上形成金属层，即得到所述聚丙烯金属化薄膜。本发明提出的一种聚丙烯金属化薄膜及其加工工艺，通过对聚丙烯薄膜进行表面改性后再在其上形成金属层，使得金属层在聚丙烯薄膜上的附着性和致密度大大提升，既解决了zn金属膜与聚丙烯薄结合力差问题，又能防止al氧化从而避免纯al金属膜电容器高压下容量过快衰减。该发明选择锌、铝金属镀膜，首先通过化学表面改性提高聚丙烯薄膜对锌、铝复合金属膜的致密性和附着力，但复合金属镀膜得金属层相容性和分散性又会影响实际应用性能。

4、中国专利申请文本公开号：cn110648844a公开了一种金属化薄膜的制备方法，所述金属化薄膜的制备方法，包括以下步骤：（1）将基材在进行化学研磨，使基材表面有沟槽；（2）将基材放入酸性溶液、碱性溶液中，然后进行清洁、干燥；（3）将金属钛蒸镀到经步骤（2）处理的基材表面；（4）将铜粉、钛粉、锌粉、硅粉混合粉体熔炼，铸造成金属块，粉碎、研磨，得到金属粉；（5）将金属粉、经步骤（3）处理的基材放入真空蒸镀机中，进行真空蒸镀，使基材上覆有金属化膜。本发明中的金属化膜的抗氧化性高，同时可以提高金属薄膜于基材之间的粘性，同时耐压强度高、介质损耗小。该发明选择金属钛和复合金属粉来镀膜，复合金属粉中占比最大的为铜粉，氧化问题并没有解决，且合金的分散性和相容性也有待研究。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是铜锌聚丙烯薄膜损耗高和耐久性低问题，同时提高铜、锌金属薄膜层在薄膜表面的粘附性。

2、为实现上述目的，本发明提供了铜锌聚丙烯薄膜、制备方法及应用。

3、所述铜锌聚丙烯薄膜包括改性聚丙烯薄膜层、改性铜金属薄膜层和锌金属薄膜层。

4、所述铜锌聚丙烯薄膜的制备方法包括以下步骤：

5、（1）将聚丙烯树脂在150-250℃加热至熔融，经螺杆挤出机挤出后冷却、固化、剪裁得到聚丙烯薄膜，取聚丙烯薄膜依次用4-8倍重量的水、4-8倍重量的无水乙醇冲洗1-2次，取出后80-100℃干燥2-4小时，对表面进行电晕处理，即表面改性聚丙烯薄膜；

6、（2）将2-巯基吡啶、4-羟基苯硼酸加至水中室温搅拌10-30分钟，加入氯化钯，升温55-65℃搅拌1-2小时，40-50℃浓缩干燥，得到改性2-巯基吡啶；

7、（3）依次将改性2-巯基吡啶、羧甲基纤维素钠、铜粉加到水中，60-70℃、1200-1500r/min转速下搅拌2-4小时，20-30khz超声分散10-30分钟，室温离心1-2小时，60-70℃干燥1-2小时得到改性铜粉；

8、（4）将步骤（1）得到的表面改性聚丙烯薄膜置于真空镀膜机中，通过真空蒸镀方法将步骤（3）得到的改性铜粉附着在表面改性聚丙烯薄膜的一面，即得到改性铜金属薄膜层；

9、（5）将步骤（4）得到的薄膜置于真空镀膜机中，通过真空蒸镀方法将锌粉附着在聚丙烯薄膜的改性铜金属薄膜层上为锌金属薄膜层，冷却至室温即得到所述铜锌聚丙烯薄膜。

10、进一步地，所述步骤（1）中聚丙烯薄膜厚度为3-6μm。

11、进一步地，所述步骤（1）中电晕处理的功率为1-2kw，能量密度为30-40j/cm2。

12、进一步地，所述步骤（2）中2-巯基吡啶、4-羟基苯硼酸、水、氯化钯用量的质量比为1-2：2-3：40-50：0.2-0.4。

13、进一步地，所述步骤（3）中改性2-巯基吡啶、羧甲基纤维素钠、铜粉、水用量的质量比为2-4：0.5-1.5：30-40：160-180。

14、2-巯基吡啶是一种含巯基官能团的杂环化合物，具有较强的还原性，本发明通过将2-巯基吡啶与4-羟基苯硼酸偶联得到改性2-巯基吡啶，再进一步与加到铜粉中进行改性，发现在蒸镀后镀铜薄膜表面分散度更高、分散更细致均匀，并且粘附性能得到了提升，加入的羧甲基纤维素钠起到提高铜粉的分散性、改善铜粉颗粒间的团聚沉淀作用，增加其各材料间的相互作用；超声分散产生强烈的液流剪切力和液体局部的高温和高压有助于进一步分散和均匀分布改性铜粉的颗粒。

15、进一步地，所述步骤（3）中铜粉的粒径为100-200nm。

16、进一步地，所述步骤（4）中真空蒸镀的真空度为10-3-10-4pa，蒸镀的温度为500-600℃，蒸镀的时间为5-15分钟，改性铜金属薄膜层厚度为1-2μm。

17、进一步地，所述步骤（5）中真空蒸镀的真空度为10-3-10-4pa，蒸镀的温度为750-850℃，蒸镀的时间为5-15分钟，锌金属薄膜层厚度为1-2μm。

18、本发明还提出了一种铜锌聚丙烯薄膜的应用，将铜锌聚丙烯薄膜作为电容，用于制备薄膜电容器；具体应用方法如下：

19、将本发明制备方法得到的铜锌聚丙烯薄膜进行叠放卷绕成圆筒状，作为电容器芯子安装到电容器的壳体中，通过工装治具进行压制固定，即得到铜锌聚丙烯薄膜电容器。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果：

21、1、本发明的铜锌聚丙烯薄膜包含有改性聚丙烯薄膜层、改性铜金属薄膜层和锌金属薄膜层；整体质量相对较轻，实现较好的轻质化效果，减轻整体产品的重量，更便于后续聚丙烯薄膜电容器的应用；

22、2、聚丙烯薄膜是一种很好的绝缘材料，具有较低的表面能和表面粗糙度，与金属导电薄膜的粘附性较差，本发明首先通过表面电晕处理可以增加薄膜表面的活性，提高其表面能和粗糙度，从而改善丙烯薄膜与其他材料之间的粘附性，使其更易于沉积和粘附；还有助于金属导电薄膜材料在聚丙烯薄膜表面形成更加均匀、牢固的薄膜，提高薄膜的附着力和耐久性；

23、3、本发明采用的锌粉具有化学稳定性好、热稳定性高、表面积大、利用率高等特点，锌粉镀膜还具有一定的抗腐蚀性，在应用的加工过程中不易被腐蚀性气体或液体进入内部从而抑制腐蚀现象发生，避免加工过程中表面的划痕、磨损和损伤等；

24、4、本发明的铜金属薄膜层作为聚丙烯电容器的电极层，可以均匀传导电流，可以有效提高聚丙烯金属化薄膜的导电和传输性能，为了解决小颗粒的铜粉会存在易氧化、易团聚等问题，本发明对其进行了改性，改性的铜粉提高了其抗氧化性、分散性和粘度，粘度提高可以使铜粉更容易附着在聚丙烯薄膜表面，减少流动时的不均匀分布，有助于获得均匀且一致的金属薄膜；与薄膜形成的紧密结合，增强了铜金属薄膜层与聚丙烯薄膜和锌金属薄膜层之间的界面粘附性和界面的结合强度，使镀膜在弯曲折叠过程中牢固不脱落，提高聚丙烯薄膜和金属镀膜之间稳定性和耐久性。

技术特征：

1.一种铜锌聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的铜锌聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中聚丙烯薄膜厚度为3-6μm。

3.如权利要求1所述的铜锌聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中2-巯基吡啶、4-羟基苯硼酸、水、氯化钯用量的质量比为1-2：2-3：40-50：0.2-0.4。

4.如权利要求1所述的铜锌聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中改性2-巯基吡啶、羧甲基纤维素钠、铜粉、水用量的质量比为2-4：0.5-1.5：30-40：160-180。

5.如权利要求1所述的铜锌聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中铜粉的粒径为100-200nm。

6.如权利要求1所述的铜锌聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中真空蒸镀的真空度为10-3-10-4pa，蒸镀的温度为500-600℃，蒸镀的时间为5-15分钟，改性铜金属薄膜层厚度为1-2μm。

7.如权利要求1所述的铜锌聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中真空蒸镀的真空度为10-3-10-4pa，蒸镀的温度为750-850℃，蒸镀的时间为5-15分钟，锌金属薄膜层厚度为1-2μm。

8.一种铜锌聚丙烯薄膜，其特征在于：其由权利要求1-7任一项所述的制备方法制备而成。

9.如权利要求8所述的铜锌聚丙烯薄膜在薄膜电容器中的应用。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述薄膜电容器为：将权利要求8所述的铜锌聚丙烯薄膜进行叠放卷绕成圆筒状，作为电容器芯子安装到电容器的壳体中，通过工装治具进行压制固定，即得到铜锌聚丙烯薄膜电容器。

技术总结
本发明公开了一种铜锌聚丙烯薄膜、制备方法及应用，主要涉及电容器薄膜技术领域。与现有技术相比，本发明对铜粉进行了改性，增强了改性铜金属薄膜层与聚丙烯薄膜和锌金属薄膜层之间的界面粘附性和界面的结合强度，使在弯曲折叠过程中牢固不脱落，提高聚丙烯薄膜和金属镀膜之间稳定性和耐久性。锌金属薄膜层具有一定的抗腐蚀性和耐磨性，在应用的加工过程中不易被腐蚀性气体或液体进入内部从而抑制腐蚀现象发生，避免加工过程中表面的划痕、磨损和损伤等。本发明还提出了铜锌聚丙烯薄膜的应用，将本发明制备方法得到的铜锌聚丙烯薄膜作为电容，用于制备薄膜电容器。

技术研发人员：黄剑鹏
受保护的技术使用者：宁波大东南万象科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23