Polypropylene: Bahan Dielektrik Inti untuk Kapasitor dan Jalur Pengembangannya

Polypropylene (PP) telah menjadi bahan dielektrik inti kapasitor s sejak tahun 1980an, menggantikan kertas kapasitor karena kekuatan kerusakannya yang tinggi, kehilangan dielektrik yang rendah, dan sifat pemrosesannya. Dengan kepadatan hanya 0,89-0,91 g/cm³, ini adalah salah satu plastik serbaguna yang paling ringan.

Sifat-sifat polipropilen berkaitan erat dengan stereokonfigurasi rantai molekulnya. Dalam polipropilen isotaktik (iPP), semua gugus metil berada pada sisi yang sama dari rantai molekul, membentuk struktur heliks yang sangat teratur dengan kristalinitas 50-70%, menghasilkan kekuatan tarik yang tinggi (35-40MPa) dan titik leleh yang tinggi (160-170°C). Dalam PP sindiotaktik (sPP), gugus metil bergantian sisinya, memberikan transparansi yang tinggi dan ketahanan terhadap dampak. PP ataktik (aPP) mempunyai gugus metil yang terdistribusi secara acak, bersifat amorf, dan sering digunakan dalam perekat dan modifikasi aspal. Isotaktisitas iPP secara langsung menentukan kristalinitasnya, yang pada gilirannya mempengaruhi sifat mekaniknya: untuk setiap peningkatan kristalinitas sebesar 10%, kekuatan tarik meningkat sebesar 15-20MPa.

Sebagai bahan dielektrik, polipropilen memiliki kinerja yang sangat baik: konstanta dielektriknya stabil pada 2,2-2,36 (1kHz), faktor disipasinya di bawah 0,0002, resistivitas volumenya melebihi 10^16 Ω·cm, dan tahan terhadap medan tinggi hingga 600V/μm. Produk ini menawarkan stabilitas termal dengan rentang suhu pengoperasian kontinu yang luas (-50°C hingga 120°C). Selain itu, film logam berdasarkan PP memiliki sifat penyembuhan diri; setelah rusak, ia menguapkan elektroda untuk memulihkan isolasi, tahan terhadap lebih dari 100 kerusakan per meter persegi dengan kehilangan kapasitansi kurang dari 0,5%.

Untuk meningkatkan kepadatan penyimpanan energi kapasitor, jalur teknologi saat ini berfokus terutama pada inovasi material: pertama, mengoptimalkan struktur agregat PP murni, mengurangi kadar abu, dan modifikasi molekuler; kedua, pengembangan PP komposit, seperti nanokomposit, pencangkokan kimia, campuran, dan struktur multilapis; dan ketiga, mengeksplorasi material baru dengan konstanta dielektrik tinggi atau ketahanan suhu tinggi. Melalui optimalisasi dan pengomposisian struktur yang berkelanjutan, polipropilena terus memajukan teknologi kapasitor.