ポリプロピレン: コンデンサの中核誘電体材料とその開発経緯

業界ニュースSep 12, 2025著者: 管理者

ポリプロピレン (PP) は、コア誘電体材料です。コンデンサ 1980 年代以来、その高い破壊強度、低い誘電損失、および加工特性により、コンデンサー紙に代わって使用されてきました。密度はわずか 0.89 ～ 0.91 g/cm3 で、最も軽い汎用プラスチックの 1 つです。

ポリプロピレンの特性は、その分子鎖の立体配置と密接に関係しています。アイソタクティックポリプロピレン (iPP) では、すべてのメチル基が分子鎖の同じ側にあり、結晶化度 50 ～ 70% の規則性の高い螺旋構造を形成し、高い引張強度 (35 ～ 40 MPa) と高い融点 (160 ～ 170 ℃) をもたらします。シンジオタクチック PP (sPP) では、メチル基が交互に配置されているため、高い透明性と耐衝撃性が得られます。アタクチック PP (aPP) はランダムに分布したメチル基を持ち、非晶質であり、接着剤やアスファルト改質によく使用されます。 iPP のアイソタクティシティは結晶化度を直接決定し、それが機械的特性に影響を与えます。結晶化度が 10% 増加するごとに、引張強さは 15 ～ 20MPa 増加します。

ポリプロピレンは誘電体として非常に優れた性能を発揮します。誘電率は 2.2 ～ 2.36 (1kHz) で安定しており、誘電正接は 0.0002 未満で、体積抵抗率は 10^16 Ω・cm を超え、最大 600V/μm の高電界に耐えることができます。広い連続動作温度範囲 (-50°C ～ 120°C) で熱安定性を実現します。さらに、PP ベースの金属化フィルムは自己修復特性を備えています。故障時には電極を蒸発させて絶縁を回復し、0.5% 未満の容量損失で 1 平方メートルあたり 100 回を超える故障に耐えます。

コンデンサのエネルギー貯蔵密度を高めるために、現在の技術的経路は主に材料の革新に焦点を当てています。まず、純粋な PP の凝集構造の最適化、灰分含有量の削減、および分子の修飾です。第二に、ナノコンポジット、化学グラフト、ブレンド、多層構造などの複合 PP の開発。そして第三に、高誘電率または高温耐性を備えたまったく新しい材料を探索することです。継続的な構造の最適化と複合化により、ポリプロピレンはコンデンサ技術を進歩させ続けています。