CN112366085A - 一种薄膜电容器及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电容器领域，具体公开了一种薄膜电容器及其生产工艺。薄膜电容器包括塑壳、安装于塑壳内的电容芯子以及灌封于塑壳内的环氧树脂；电容芯子包括基膜，基膜的正反两面设置有金属膜，金属膜上设置有防氧化油，防氧化油由包含以下重量份的原料制成：0#轻柴油65‑70份、成膜剂19‑28份、石油磺酸钡9‑17份、十二烷基二甲基叔胺0.3‑0.5、乙二醇0.5‑1份。薄膜电容器的生产工艺包括：S1、蒸镀工序；S2、卷绕工序；S3、热压工；S4、包裹工序；S5、喷金工序；S6、赋能工序；S7、电焊工序；S8、灌封工序。本申请的薄膜电容器具有耐高温（85℃）、耐高湿度（85%R .H .）的优点。另外，本申请的生产工艺具有操作简单，便于工业化生产的优点。
Description
技术领域
本申请涉及电容器领域，更具体地说，它涉及一种薄膜电容器及其生产工艺。
背景技术
薄膜电容器是以金属箔当电极，将其和聚乙酯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯等塑料薄膜，从两端重叠后，卷绕成圆筒状的构造的电容器。
塑料薄膜上以真空蒸镀上一层很薄的金属作为电极而制成的薄膜电容称之为金属化薄膜电容。金属化薄膜电容可以省去电极箔的厚度，缩小电容器单位容量的体积，具有形状小、容量大的优点，在电气领域得到广泛的应用。
目前大多使用锌铝合金作为蒸镀金属膜，例如，中国专利授权公告号为CN106971847A 的专利文件公开的一种薄膜电容器，包括壳体、焊脚和电容芯子，电容芯子包括复合膜、双面金属化ZnAl膜和喷金层，复合膜、双面金属化ZnAl膜交错排列设置，双面金属化ZnAl 膜蒸镀在复合膜两侧面，且电容芯子外端设置有喷金层。
但是在沿海地区，外界环境湿度高、温度高，而外壳通常是塑料制成，水汽容易侵入壳体内，使得空气的击穿电位降低，加快空气电离，导致金ZnAl膜很容易因受潮被氧化生成不导电的氧化锌和氧化铝，从而减小金属化薄膜的金属镀层面积，导致电容器失容严重。
因此依据目前生产工艺，很难满足耐高温(85℃)、耐高湿度(85％R.H.)的要求。
发明内容
针对现有技术存在的薄膜电容器难以满足耐高温(85℃)、耐高湿度(85％R.H.)的问题，本申请的第一个目的在于提供一种薄膜电容器，所述薄膜电容器具有耐高温(85℃)、耐高湿度(85％R.H.)优点。
本申请的第二个目的在于提供一种薄膜电容器的生产工艺，所述生产工艺具有操作简单，便于工业化生产的优点。
为实现上述第一个目的，本申请提供了如下技术方案：一种薄膜电容器，包括塑壳、安装于所述塑壳内的电容芯子以及灌封于所述塑壳内的环氧树脂；所述电容芯子包括基膜，所述基膜的正反两面设置有金属膜，其特征在于，所述金属膜上设置有防氧化油，所述防氧化油由包含以下重量份的原料制成：0#轻柴油65-70份、成膜剂19-28份、石油磺酸钡9-17 份、十二烷基二甲基叔胺0.3-0.5、乙二醇0.5-1份、抗氧剂2-3份。
通过采用上述技术方案，由于在金属膜上设置防氧化油，从而在金属膜上形成防护，将侵入电容芯子的水汽隔开，防止水汽直接接触基膜上的金属膜，延缓氧化效率，因此可满足耐高温(85℃)、耐高湿度(85％R.H.)的要求。
具体地，石油磺酸钡具有良好的防锈性能以及成膜性能，十二烷基二甲基叔胺与乙二醇可形成隔水膜同时进一步协同提升石油磺酸钡的防锈性能；
0#轻柴油作为载体，使各种添加剂均匀分散，利用油效应在防锈剂吸附少的地方进行物理吸附，并深入到定向吸附的防锈剂分子之间，与防锈剂分子共同堵塞孔隙，使吸附膜更加完整和紧密；同时，0#轻柴油具有较好的高低温性能和优良的添加剂感受性，粘度小更有利于油品防锈性能的发挥；
成膜剂使防氧化油成膜后提升防氧化油的附着力，提升了油膜强度以及耐热耐湿性能，从而防止了防氧化油在高温(85℃)、高湿度(85％R.H.)环境中被水汽浸蚀而流失。另外，在降低成膜厚度的同时具有良好的防锈性；
抗氧剂的加入可延缓防氧化油自身的氧化进程，从而提升防氧化油的使用寿命。
因此，通过0#轻柴油、成膜剂、石油磺酸钡、十二烷基二甲基叔胺、乙二醇、抗氧剂的复配可形成附着性好、防锈性好的防氧化油，涂覆于金属膜后，防止金属膜被水汽浸蚀，使生产的薄膜电容满足耐高温(85℃)、耐高湿度(85％R.H.)要求。
另外，通过灌封环氧树脂和防氧化油的协同使用，可极大的提升薄膜电容器耐高温 (85℃)、耐高湿度(85％R.H.)性能。
进一步地，所述防氧化油由包含以下重量份的原料制成：0#轻柴油67-70份、成膜剂23-25份、石油磺酸钡9-13份、十二烷基二甲基叔胺0.3-0.5、乙二醇0.5-1份、抗氧剂2-3份。
进一步地，所述防氧化油通过以下步骤制备得到：
1)将0#轻柴油、成膜剂混合后在80℃-90℃的温度下搅拌，得到A液；
2)向A液中加入石油磺酸钡、十二烷基二甲基叔胺、乙二醇、抗氧剂，在60℃-70℃下搅拌，得到防氧化油。
进一步地，所述成膜剂由以下步骤制备而成：将古马隆树脂26-30份、地蜡1-2份加升温至76-83℃，搅拌50min；再依次加入四氢糠醇5-10份、乙酰丙酮锌0.6-1份、硬脂酰苯甲酰甲烷1-2份搅拌，冷却至常温。
通过采用上述技术方案，古马隆树脂具有耐热性好的优点，同时兼具有一定的防锈性能，从而协同提升防氧化油整体的防锈性；
地蜡的加入一方面可提升防氧化油的成膜感，同时可提升防氧化油的防性能。
四氢糠醇具有对古马隆树脂以及地蜡的溶解性，具有较好的聚结能力，从而与古马隆树脂与地蜡形成均一的防氧化油成膜体系，并且可在较少用量的情况下，降低防氧化油的最低成膜温度，使防氧化油适应不同的环境温度，特别是高温(85℃)、高湿度(85％R.H.) 的环境；
乙酰丙酮锌可促进古马隆树脂硬化，进而使古马隆树脂-地蜡-四氢糠醇的成膜体系更加稳定；硬脂酰苯甲酰甲烷可提升防氧化油成膜体系的热稳定性，同时与乙酰丙酮锌具有显著的协同效果，从而大大提升防氧化油的耐湿耐热性能。
进一步地，所述抗氧剂由对苯二酚、硫代二丙酸双十二烷酯组成，对苯二酚、硫代二丙酸双十二醇酯的重量比为1:1。
通过采用上述技术方案，对苯二酚具有抗氧剂作用的同时还兼具有稳定剂的效果，从而使防氧化成膜体系更加稳定；
硫代二丙酸双十二醇酯是优良的辅助抗氧剂，其具有分解氢过氧化物，产生稳定结构阻止氧化的作用。另外，硫代二丙酸双十二醇酯与对苯二酚可产生协同效应，从而使抗氧化油成膜后具有优良的抗曲挠和龟裂性，从而提升抗氧化油的稳定性。
为实现上述第二个目的，本申请提供如下技术方案：
一种上述薄膜电容器的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、蒸镀工序
在基膜的正反两面蒸镀合金，使基膜正反两面形成金属膜，进一步在金属膜上涂覆防氧化油，得到金属化基膜；
S2、卷绕工序
将金属化基膜卷绕，得到电容芯子；
S3、热压工序
将电容芯子定型；
S4、包裹工序
将定型后的电容芯子包裹胶带；
S5、喷金工序
在电容芯子的两端喷金；
S6、赋能工序
将喷金后的电容芯子进行电清洗；
S7、电焊工序
将赋能后的电容芯子焊接引线；
S8、灌封工序
将焊接引线后的电容芯子装入塑壳中，灌入环氧树脂密封，环氧树脂固化后，得到薄膜电容器。
通过采用上述技术方案，由于在金属膜上设置防氧化油，从而在金属膜上形成防护，将侵入电容芯子的水汽与金属膜隔开，防止水汽直接接触基膜上的金属膜，延缓氧化效率。
同时，通过环氧树脂密封，可增加水汽接触电容芯子的路径，从而延缓水汽直接接触电容芯子，进一步将水汽与电容芯子隔离，提升薄膜电容器整体的密封性能。
因此，通过防氧化油和环氧树脂密封协同使用，极大地延缓了水汽直接接触金属膜，且生产的薄膜电容器满足耐高温(85℃)、耐高湿度(85％R.H.)要求。
另外防氧化油只需涂覆即可，操作简单，便于工业化生产。
进一步地，S1步骤中，在基膜上蒸镀金属膜之前进行等离子处理。
通过采用上述技术方案，基膜为塑料材质，其表面较为光滑，等离子处理后使基膜表面毛糙，提升金属膜在基材表面的附着力。
进一步地，S5步骤中，喷金面为锌锡合金，且锡占比50％-70％。
通过采用上述技术方案，喷金面可在电容芯子两端形成防护，从而防止基膜端面氧化；另外，由于锡熔点低且质地较软，柔韧性好，不容易破裂；锌熔点质地高硬，因此采用锡较多的锌锡合金，在具有一定强度的同时可防止内层开裂。
进一步地，步骤S8中，环氧树脂分至少三次进行灌封，待上一次环氧树脂固化后再灌入下一次环氧树脂。
通过采用上述技术方案，可提升环氧树脂灌封的密实度，减少环氧灌封后的产生中空气泡的可能性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
第一、由于本申请采用在金属膜上设置防氧化油，从而在金属膜上形成防护，将侵入电容芯子的水汽隔开，防止水汽直接接触基膜上的金属膜，延缓氧化效率，因此可满足耐高温(85℃)、耐高湿度(85％R.H.)的要求。
第二、本申请中优选采用对苯二酚、硫代二丙酸双十二烷酯组成的抗氧化剂，硫代二丙酸双十二醇酯是优良的辅助抗氧剂，其具有分解氢过氧化物，产生稳定结构阻止氧化的作用。另外，硫代二丙酸双十二醇酯与对苯二酚可产生协同效应，从而使抗氧化油成膜后具有优良的抗曲挠和龟裂性，从而提升抗氧化油的稳定性。
第三、本申请的方法，通过防氧化油和环氧树脂密封协同使用，极大地延缓了水汽直接接触金属膜，且生产的薄膜电容满足耐高温(85℃)、耐高湿度(85％R.H.)要求。
第四、本申请的方法，防氧化油的涂覆以及环氧树脂密封操作简单、便于工业化生产。
附图说明
图1是本申请提供的生产工艺的流程图。
具体实施方式
实施例
实施例1
本申请实施例1公开的一种薄膜电容器，包括塑壳、安装于塑壳内的电容芯子以及灌封于塑壳内的环氧树脂；电容芯子包括基膜，基膜的正反两面设置有金属膜，金属膜上设置有防氧化油。
防氧化油由包含以下重量份的原料制成：0#轻柴油65份、成膜剂19份、石油磺酸钡9份、十二烷基二甲基叔胺0.3、乙二醇0.5份、抗氧剂2份。
防氧化油通过以下步骤制备得到：
1)将0#轻柴油、成膜剂混合后在80℃的温度下搅拌，得到A液；
2)向A液中加入石油磺酸钡、十二烷基二甲基叔胺、乙二醇、抗氧剂，在60℃下搅拌，得到防氧化油。
成膜剂由以下步骤制备而成：将古马隆树脂26份、地蜡1份加升温至76℃，搅拌50min；再依次加入四氢糠醇5份、乙酰丙酮锌0.6份、硬脂酰苯甲酰甲烷1份搅拌，冷却至常温。
抗氧剂由对苯二酚、硫代二丙酸双十二醇酯组成，对苯二酚、硫代二丙酸双十二醇酯的重量比为1:1。
本申请实施例1公开的一种薄膜电容器通过以下生产工艺制得：
S1、蒸镀工序
在基膜的正反两面蒸镀合金，使基膜正反两面形成金属膜，进一步在金属膜上涂覆防氧化油，得到金属化基膜；其中，基膜材质可以是聚乙酯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯等塑料薄膜，本实施例中的基膜材质为聚丙烯；蒸镀的合金为锌铝合金；
S2、卷绕工序
将金属化基膜通过自动卷绕机卷绕，得到电容芯子；
S3、热压工序
将电容芯子通过五段热压机定型，其中在定型过程中抽真空，且定型温度为100℃-120℃，持续6-10h；
S4、包裹工序
将定型后的电容芯子通过自动素子包膜机包裹胶带；
S5、喷金工序
在电容芯子的两端喷金，喷金面为锌锡合金，且锡占比60％；
S6、赋能工序
将喷金后的电容芯子进行电清洗；
S7、电焊工序
将赋能后的电容芯子焊接引线；
S8、灌封工序
将焊接引线后的电容芯子装入塑壳中，灌入环氧树脂密封，环氧树脂固化后，得到薄膜电容器。具体地，将环氧树脂分为三次灌入，第一次灌入后放入烘箱中，设定烘干温度为100℃固化；再灌入一部分环氧树脂，放入100℃的烘箱中固化；再灌入一部分环氧树脂，放入100℃的烘箱中固化。
实施例2-4
实施例2-4与实施例1的区别在于防氧化油的原料用量不同，具体见表1。
表1实施例1-4中防氧化油的原料用量
| 重量/kg | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 0#轻柴油 | 65 | 67 | 69 | 70 |
| 成膜剂 | 19 | 23 | 25 | 28 |
| 石油磺酸钡 | 9 | 10 | 13 | 17 |
| 十二烷基二甲基叔胺 | 0.3 | 0.4 | 0.3 | 0.5 |
| 乙二醇 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 1.0 |
| 抗氧剂 | 2 | 2 | 3 | 3 |
实施例5
与实施例1的区别在于，防氧化油通过以下步骤制备得到：
1)将0#轻柴油、成膜剂混合后在85℃的温度下搅拌，得到A液；
2)向A液中加入石油磺酸钡、十二烷基二甲基叔胺、乙二醇、抗氧剂，在65℃下搅拌，得到防氧化油。
实施例6
与实施例1的区别在于，防氧化油通过以下步骤制备得到：
1)将0#轻柴油、成膜剂混合后在90℃的温度下搅拌，得到A液；
2)向A液中加入石油磺酸钡、十二烷基二甲基叔胺、乙二醇、抗氧剂，在70℃下搅拌，得到防氧化油。
实施例7
与实施例1的区别在于，抗氧剂为对苯二酚。
实施例8-10
与实施例1的区别在于，成膜剂的制备原料用量不同，具体参见表2。
表2实施例8-10中成膜剂的制备原料用量
实施例11
与实施例1的区别在于，S1步骤中，在基膜上蒸镀合金之前未进行等离子处理。
实施例12
与实施例1的区别在于，喷金面为锌锡合金，且锡占比50％。
实施例13
与实施例1的区别在于，喷金面为锌锡合金，且锡占比70％。
实施例14
与实施例1的区别在于，步骤S8中，环氧树脂一次灌封成型。
实施例15
与实施例1的区别在于，塑壳为聚酯制成。
对比例
对比例1
与实施例1的区别在于，在金属膜上未涂覆防氧化油，直接进入卷绕工序。
对比例2
采用背景技术，中国专利授权公告号为CN106971847A的专利文件公开的薄膜电容器。
对比例3
与实施例1的区别在于，未加入抗氧剂。
检测和结果
将上述实施例和对比例制备得到的电容器进行高温(85℃)、高湿度(85％R.H.)测试，将电容器加其额定电压的1.1倍通电，将其放入双85测试箱中，在高温(85℃)、高湿度(85％R.H.)的环境中分别运行168h、500h、1000h后，测试运行前后的容量，并计算出容变。具体检测结果见表3。
表3各实施例和对比例的高温(85℃)、高湿度(85％R.H.)测试
综上所述，可以得出以下结论：
结合实施例1和7可得，硫代二丙酸双十二醇酯与对苯二酚可产生协同效应，从而使抗氧化油成膜后具有优良的抗曲挠和龟裂性，从而提升抗氧化油的稳定性；从而使薄膜电容耐高温 (85℃)、耐高湿(85％R.H.)性能较好。
结合实施例1和11可得，等离子处理后使基膜表面毛糙，提升金属膜在基材表面的附着力，从而使薄膜电容耐高温(85℃)、耐高湿(85％R.H.)性能较好。
实施例1和实施例12可得，本申请优选的环氧树脂使薄膜电容器耐高温(85℃)、耐高湿(85％R.H.)性较好。
结合实施例1、实施例13、实施例14可得，喷金面中，锌锡合金的锡占比为60％时，锌锡的配比性能最佳，使其薄膜电容耐高温(85℃)、耐高湿(85％R.H.)性最好。
结合实施例1和实施例15，将环氧分成三次灌入，可提升环氧树脂灌封的密实度，减少环氧灌封后的产生中空气泡的可能性，从而使薄膜电容器耐高温(85℃)、耐高湿(85％R.H.)性较好。
结合实施例1和实施例16，塑壳为聚丙烯材质制成薄膜电容器其耐高温(85℃)、耐高湿(85％R.H.)性要优于塑壳为聚酯材质制成的薄膜电容器。
结合实施例1-16和对比例1可得，通过防氧化油和环氧树脂密封协同使用，极大地延缓了水汽直接接触金属膜，薄膜电容器耐高温(85℃)、耐高湿度(85％R.H.)的性能好。
结合实施例1-16和对比例2可得，本申请提供的工艺以及制成的薄膜电容器，其耐高温(85℃)、耐高湿度(85％R.H.)的性能好。
结合实施例1-16和实施例3可得，抗氧剂的加入可延缓防氧化油自身的氧化进程，从而提升防氧化油的使用寿命，进而使薄膜电容器耐高温(85℃)、耐高湿度(85％R.H.)性能更好，能适应更长时间的高温(85℃)、高湿度(85％R.H.)的环境。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种薄膜电容器，包括塑壳、安装于塑壳内的电容芯子以及灌封于所述塑壳内的环氧树脂；所述电容芯子包括基膜，所述基膜的正反两面设置有金属膜，其特征在于，所述金属膜上设置有防氧化油，所述防氧化油由包含以下重量份的原料制成：0#轻柴油65-70份、成膜剂19-28份、石油磺酸钡9-17份、十二烷基二甲基叔胺0.3-0.5、乙二醇0.5-1份、抗氧剂2-3份。
2.根据权利要求1所述的薄膜电容器，其特征在于，所述防氧化油由包含以下重量份的原料制成：0#轻柴油67-70份、成膜剂23-25份、石油磺酸钡9-13份、十二烷基二甲基叔胺0.3-0.5、乙二醇0.5-1份、抗氧剂2-3份。
3.根据权利要求1所述的薄膜电容器，其特征在于，所述防氧化油通过以下步骤制备得到：
1）将0#轻柴油、成膜剂混合后在80℃-90℃的温度下搅拌，得到A液；
2）向A液中加入石油磺酸钡、十二烷基二甲基叔胺、乙二醇、抗氧剂，在60℃-70℃下搅拌，得到防氧化油。
4.根据权利要求1所述的薄膜电容器，其特征在于，所述成膜剂由以下步骤制备而成：将古马隆树脂26-30份、地蜡1-2份加升温至76-83℃，搅拌50min；再依次加入四氢糠醇5-10份、乙酰丙酮锌0.6-1份、硬脂酰苯甲酰甲烷1-2份搅拌，冷却至常温。
5.根据权利要求1所述的薄膜电容器，其特征在于，所述抗氧剂由对苯二酚、硫代二丙酸双十二醇酯组成，苯二酚、硫代二丙酸双十二醇酯的重量比为1:1。
6. 一种权利要求1-5任一项所述的薄膜电容器的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、蒸镀工序
在基膜的正反两面蒸镀形成金属膜，进一步在金属膜上涂覆防氧化油，得到金属化基膜；
S2、卷绕工序
将金属化基膜卷绕，得到电容芯子；
S3、热压工序
将电容芯子定型；
S4、包裹工序
将定型后的电容芯子包裹胶带；
S5、喷金工序
在电容芯子的两端喷金；
S6、赋能工序
将喷金后的电容芯子进行电清洗；
S7、电焊工序
将赋能后的电容芯子焊接引线；
S8、灌封工序
将焊接引线后的电容芯子装入塑壳中，灌入环氧树脂密封，环氧树脂固化后，得到薄膜电容器。
7.根据权利要求6所述的薄膜电容器的生产工艺，其特征在于，S1步骤中，在基膜上蒸镀合金之前进行等离子处理。
8.根据权利要求6所述的薄膜电容器的生产工艺，其特征在于，S5步骤中，喷金面为锌锡合金，且锡占比50%-70%。
9.根据权利要求6所述的薄膜电容器的生产工艺，其特征在于，步骤S8中，环氧树脂至少分三次进行灌封，待上一次环氧树脂固化后再灌入下一次环氧树脂。
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