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High-temperature Breakdown Performance Improvement of Polypropylene Films Based on Micromorphology Control

结晶度 材料科学 针状的 结晶 聚丙烯 电介质 兴奋剂 复合材料 介电强度 电导率 电子工程 化学工程 微观结构 光电子学 化学 物理化学 工程类
作者
Z. Y. Ran,Boxue Du,Meng Xiao
出处
期刊:IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:28 (5): 1547-1554 被引量:12
标识
DOI:10.1109/tdei.2021.009583
摘要

In this paper, a modification method of polypropylene (PP) films is proposed for capacitors by micro doping of carboxylated cellulose nanocrystals (C-CNCs). Results prove that crystallization process of films is promoted, due to the entanglement effect of acicular ultra-structures of C-CNCs on PP molecular chains. With a proper doping content (0.01 wt%), the thermal properties are elevated, and the DC conductivity decreases by raising crystallinity and limiting carrier movement. Modified films possess a restricted dielectric loss at low frequencies because of regular microstructures and decreased conduction loss. Based on DC experiments at different temperatures, the breakdown strength of C-CNC/PP films shows an increase by approximately 51% at 85 °C, basically equaled to the level of pure PP at 25 °C. The mechanism is attributed to deep trap sites, which are introduced by the large crystal region and result in short free path in carrier transport. This novel PP film shows a great potential for application under thermal-electrical compound field in power systems.
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