等离子体改性纳米粒子对聚酰亚胺复合薄膜耐电晕性能的影响

为提高聚酰亚胺纳米复合薄膜的耐电晕性能,利用大气压空气等离子体和硅烷偶联剂对纳米粒子表面进行改性,通过原位聚合法制备聚酰亚胺纳米复合薄膜,利用傅里叶红外光谱(FTIR)分析等离子体处理对纳米粒子表面化学键的影响,利用扫描电镜(SEM)分析了纳米粒子在薄膜中的分散特性,测试了聚酰亚胺纳米复合薄膜的介电频率谱和耐电晕时间。研究结果表明:纳米粒子经过等离子体处理后,通过氢键在其表面吸附大量的硅烷偶联剂,薄膜内团聚体颗粒大小下降了约60%;复合薄膜的介电常数有所下降,但电导损耗有所增加,纳米复合薄膜耐电晕寿命提高了28.12%。研究发现,等离子体改性纳米粒子后,增强了纳米粒子和聚合物基体的相互作用,提高了界面的耐电晕能力,同时增加了薄膜内界面体积分数,使界面区域介电双层结构发生重叠,提高了薄膜的电导率,促进薄膜内部电荷的消散,从而提高了薄膜的耐电晕寿命。     

低温等离子体处理对聚酰亚胺纳米复合薄膜表面特性的影响

本文利用介质阻挡放电(DBD)试验平台产生低温等离子体,用低温等离子体改性聚酰亚胺(PI)纳米复合薄膜,对低温等离子体改性前后的纳米复合薄膜进行表面形貌、化学键结构、表面电导及耐电晕性能测试,研究薄膜表面特性的变化规律.结果表明:表面改性后,纳米复合薄膜表面逐渐变粗糙,并出现微孔、不连续凸起物.合理的等离子体改性时间可以在薄膜表面引入极性基团.随着改性时间的增加,接触角逐渐减小,表面能和表面电导率逐渐加大,耐电晕寿命增加到一定程度随后逐渐减小.当等离子体改性时间为10 s时,改性后的纳米复合薄膜的耐电晕寿命比未改性的纳米复合薄膜提高了15.7％.经过低温等离子体改性后,纳米复合薄膜表面相比纯PI薄膜表面更加均匀,改性后的纳米复合薄膜具有表面能小、表面电导率大的特性.较大的表面电导率会加快纳米复合薄膜表面电荷消散的速度,避免局部场强的集中产生表面放电,从而提高了薄膜的耐电晕寿命.要获得相同的改性效果,纳米复合薄膜需要的低温等离子体处理时间比纯PI薄膜稍长.     

纳米粒子对聚酰亚胺薄膜电晕老化形态的影响

为了研究无机纳米氧化物在提高聚合物耐电晕性能方面所起的作用,采用高分辩率光学显微镜比较了聚酰亚胺(PI)薄膜和纳米Al2O3填充聚酰亚胺薄膜在相同条件下的老化形貌,发现纯PI表面老化形态早期为山谷状,随着时间的延长山谷的深度增加,最终形成凹坑;而PI-Al2O3复合薄膜则呈浅凹坑状,随着老化的进行最终发展成浅的由纳米粒子组成的蜂窝状孔洞,且老化速度显著降低。     

聚酰亚胺薄膜的等离子体改性及其机理探究

为了研究大气压空气介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)对聚酰亚胺(polyimide,PI)薄膜的表面改性,文中首先利用搭建的介质阻挡放电平台测试了不同材料、不同气隙距离下的DBD电气特性及其放电图像,并获得了较为均匀的DBD放电模式。之后利用得到的等离子体对PI薄膜进行不同时间的处理,并测试了其接触角、表面能以及傅里叶红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR),揭示了等离子的作用机理。研究结果表明:相对于玻璃和环氧树脂,陶瓷作为阻挡介质时其放电更为均匀;随着陶瓷间气隙距离的增大,放电持续时间和放电均匀度均减小,但放电功率密度增大,较小的气隙距离更适合于聚合物的表面改性;随着等离子体处理时间的增加,PI薄膜表面的接触角减小,而表面能增加。研究发现,等离子体处理在PI薄膜表面引入的-OH、-NH2等极性亲水基团以及刻蚀造成的粗糙度增加是其亲水性和表面能增加的主要原因。     

大气压微等离子体射流对聚酰亚胺薄膜的表面改性

聚酰亚胺具有良好的机械性能、耐热性能和耐低温性能,因而具有广泛的应用。为提高聚酰亚胺薄膜材料的表面性能,利用自行设计的大气压Ar微等离子体射流对聚酰亚胺薄膜材料进行了表面改性实验。实验研究了Ar微等离子体射流对聚酰亚胺薄膜材料的亲水性和表面能随处理时间的变化规律。测量了处理后的聚酰亚胺薄膜材料在空气中放置时的处理效果的变化情况。研究结果表明,随着处理时间的增加,聚酰亚胺薄膜的水接触角逐渐降低,而表面能逐渐增加,并且处理后的材料在空气中放置时会出现老化效应。采用原子力显微镜观察了改性前后的表面形貌,发现处理后的聚酰亚胺薄膜的表面更加粗糙,同时质量也有所减少。     

聚酰亚胺纳米复合薄膜耐电晕机理研究

聚酰亚胺(Polyimide,PI)因其具有良好的热稳定性和优异的耐电晕特性广泛应用于变频电机中,添加纳米粒子可以有效提高PI薄膜的绝缘性能。为了系统的研究PI纳米复合薄膜的耐电晕机理,利用原位聚合法制备了纯PI膜和纳米Al2O3掺杂的PI膜,测试两种薄膜的表面电导率、体积电导率、热失重(TGA)以及高频方波脉冲下的耐电晕时间,并用SEM观测两种薄膜击穿后的表面形貌。结果表明:添加纳米粒子使PI薄膜的电导率、热分解温度和耐电晕时间增加;电晕放电的侵蚀使得两种薄膜表面都出现微孔和沟壑,PI/Al2O3薄膜表面析出纳米粒子;在电晕侵蚀过程中,纳米PI薄膜强的表面电荷扩散能力和高的热稳定性,加上析出的纳米粒子对电子和光子的屏蔽阻挡作用,是PI薄膜耐电晕性能增强的主要原因。     

聚酰亚胺/纳米氧化铝复合薄膜的研究

采用溶胶-凝胶法制备了聚酰亚胺／A1203,纳米复合薄膜,通过测定胶液在贮存过程中粘度的变化研究了纳米复合胶液的贮存稳定性,采用热失重分析、拉伸强度和体积电阻率等测试方法研究了纳米复合薄膜的性能。结果表明,当A1K）,含量不大于14％时,纳米Alz03前驱体的存在对纳米复合胶液的贮存稳定性影响不大或基本上没有影响;与纯PI薄膜相比,Ah03含量不大于5％时,纳米复合薄膜的表观分解温度、拉伸强度以及常态下的体积电阻率均有明显提高：纳米A120,的存在有利于改善高温电性能。     

聚酰亚胺/纳米二氧化硅复合薄膜的研究

采用溶胶-凝胶法制备了聚酰亚胺／纳米二氧化硅(SiO2)复合薄膜,研究了SiO2含量对复合膜性能的影响。结果表明,复合膜的密度随SiO2含量的增加而增大,与其SiO2含量基本上呈线性关系;与纯聚酰亚胺薄膜相比,复合膜中SiO2含量达到30～40％时,导热系数可提高1倍以上;表观分解温度随SiO2含量的增加先增大后减小,SiO2含量大约在10～20％时达到最大值;SiO2含量不大于10％时,拉伸强度变化不大或略有增加,随着SiO2含量的继续增加,拉伸强度则迅速下降;复合膜常态下的体积电阻率当SiO2含量不大于10％时变化不大,但体积电阻率受湿度影响较大。     

无机纳米粒子改性聚酰亚胺电学性能研究现状

从无机纳米粒子杂化聚酰亚胺（PI）角度出发,综述和评论近年来国内外对PI杂化材料介电常数、电导率、电气强度和耐电晕性等的研究现状,阐述不同无机纳米粒子掺杂对PI材料电学性能的影响,分析PI杂化过程中存在的问题,并展望了PI杂化材料可深入研究的方向。     

方波脉冲下聚酰亚胺/纳米复合薄膜耐电晕特性研究

本文为探究在方波脉冲下聚酰亚胺(polyimide,PI)/纳米复合薄膜的耐电晕特性,采用原位聚合法制备了纯膜和掺杂纳米氧化铝的复合薄膜,通过傅里叶红外光谱(FTIR)技术分析了薄膜的化学结构,测量了纯膜和纳米膜的表面电阻率,并在重复方波脉冲下进行耐电晕实验,最后运用扫描电子显微镜(SEM)分析电晕击穿前后薄膜的微观形态。实验结果表明:纯膜和纳米膜的耐电晕时间都会随着电压的升高而降低,并且在同一电压下,纳米膜的耐电晕特性优于纯膜。通过测试分析,从纳米粒子和聚合物基体间形成的界面、薄膜表面电荷分布、薄膜试样击穿过程3个方面对纳米薄膜优异的耐电晕特性给出了解释。     

纳米氧化铝改性聚酰亚胺薄膜的制备与研究

用溶胶-凝胶法制得纳米氧化铝溶胶,将其掺入到聚酰胺酸基体中,采用原位生成法制备了一系列不同掺杂量的PI/Al2O3复合薄膜。利用耐电晕测试装置、耐击穿测试装置、扫描电子显微镜(SEM)对薄膜进行了测试及表征。结果表明:随着掺杂量的提高耐电晕时间增大,当掺杂量为30%(质量分数)时PI薄膜的耐电晕时间为57.64 h,是未掺杂的15倍以上。随着掺杂量的提高杂化薄膜电气强度先增大后减小,但都比未掺杂的低。纳米氧化铝粒子在PI基体中分散较均匀。     

聚酰亚胺纳米复合薄膜的低温电气强度研究

介绍了在77K的低温条件下复合薄膜电气强度的测试方法,研究了聚酰亚胺／蒙脱土、聚酰亚胺／云母、聚酰亚胺／SiO2 3个系列的低温电气强度,分析了填料含量等因素对薄膜电气强度的影响。研究结果表明：前两个系列填料对电气强度的影响趋势相同,均存在最佳填料含量,聚酰亚胺／蒙脱土系列电气强度最佳可达215．77MV／m;而聚酰亚胺／SiO2系列,电气强度比纯PI薄膜略有下降,且含量较高时下降明显,但仍然可以满足应用的要求。     

纳米氧化硅改性聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究

使用共混法制备了纳米SiO2/聚酰亚胺复合薄膜,研究了纳米SiO2添加量对该复合薄膜力学性能、电气强度以及耐电晕性能的影响,并讨论了树脂体系的固含量对该复合薄膜耐电晕性能的影响。结果表明:随着SiO2添加量的增大,薄膜的拉伸强度变化不大,但断裂伸长率下降明显,电气强度先升高后降低,SiO2含量为6%时电气强度达到最大值,耐电晕性能提高。随着树脂固含量的增大,薄膜的耐电晕性能也随之提高,最佳树脂固含量为19%。     

聚酰亚胺/纳米氧化钛复合薄膜的介电性能研究

采用原位分散聚合法制备了聚酰亚胺/纳米TiO2复合材料。通过透射电镜研究了纳米TiO2粒子在聚酰亚胺基体中的分散状态,并在此基础上研究了纳米TiO2填加量对该复合材料介电性能的影响。结果表明,随着纳米TiO2含量的增加,聚酰亚胺/纳米TiO2复合材料的体积电阻率和电气强度出现不同程度的劣化,并造成了介电常数和介质损耗因数的增加,但是材料的耐电晕性能显著增强,在12MV/m的电场强度下,纳米TiO2含量15%的PI薄膜的耐电晕寿命为纯PI薄膜的40多倍。     

分散剂对炭黑/聚酰亚胺复合薄膜性能的影响

以4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为二胺,均苯四甲酸二酐(PMDA)为二酐,不同类型分散剂表面处理的炭黑为遮光填料,制备了一系列黑色聚酰亚胺(PI)薄膜,探讨分散剂对炭黑/PI薄膜表面形貌和性能的影响.结果表明:经分散剂表面处理后的炭黑在PI基体中的分散性及有机-无机的界面相容性得到提升,降低了炭黑团聚程度,提高了薄膜的性能;当采用YK-3(改性嵌段聚合物)分散剂处理炭黑时,薄膜的表面形貌和性能最佳,其电气强度、拉伸强度、断裂伸长率分别为145 kV/mm、146 MPa、38％,光透过率接近0.     

纳米胶体二氧化硅改性聚酰亚胺薄膜的制备及性能研究

首先,通过缩聚法制备了基于均苯四甲酸二酐(PMDA)与4,4′-二氨基二苯醚(ODA)单体的聚酰胺酸(PAA),在聚合过程中加入不同质量分数的胶体SiO2/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc),制得PAA/SiO2杂化胶液.然后将杂化胶液在洁净干燥箱中于室温～350℃进行亚胺化,制得了PI/SiO2复合薄膜.对PI/SiO2复合薄膜进行衰减全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、动态机械分析(DMA)和热机械分析(TMA)测试,并采用阻抗分析法测试SiO2的引入对复合薄膜介电性能的影响.结果表明:成功制得了预期结构的复合薄膜,SiO2在PI基体中分布较为均匀.SiO2的引入提高了复合薄膜的耐热性和热尺寸稳定性,SiO2含量为25％的PI-25薄膜5％失重温度(T5％)和750℃时的残余质量分数分别为611℃与73％,分别较PI-0薄膜(未添加SiO2)提高了14.7℃和9.2％.在103～106 Hz频率范围内,复合薄膜表现出较为稳定的介电常数(Dk)与介质损耗因数(Df).纳米SiO2的引入略微提高了复合薄膜的Dk值,PI-25薄膜在1 MHz时的Dk值为3.58,较PI-0薄膜略有上升(Dk为3.20).     

无机纳米掺杂对聚酰亚胺薄膜电老化阈值的影响

采用电导电流方法分别测试了杜邦公司纳米杂化聚酰亚胺薄膜(100CR)和原始聚酰亚胺薄膜(100HN)未老化、10 MV/m、20 MV/m电晕强度8 h老化后的电导电流,发现杂化膜的电流量比原始膜大近一个数量级,杂化膜未老化时的阈值为40 MV/m,而原始膜为35 MV/m,且两者的电老化阈值均随电老化强度的增加而减小。这些数据及曲线的获得对理解聚合物电老化机理和绝缘材料的合成改性提供重要参考价值。     

聚酰亚胺/纳米碳化硅复合薄膜的制备及性能研究

以均苯四甲酸二酐、4,4'-二氨基二苯醚、N,N'-二甲基乙酰胺为原料,经化学合成反应制备了聚酰亚胺/纳米碳化硅复合薄膜。采用红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、阻抗分析仪等手段表征了材料的结构及介电性能。结果表明,该复合薄膜的介电常数比纯聚酰亚胺和碳化硅均显著降低,吸水率下降。这种材料有望替代聚酰亚胺/二氧化硅复合材料,作为低介电常数的微电子介质材料。     

二氧化硅/聚酰亚胺纳米复合薄膜的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法,以苯基三乙氧基硅烷（PTES）为前驱体制备了氧化硅溶胶,并以均苯四甲酸二酐（PMDA）和4,4’-二氨基二苯醚（ODA）为原料,用原位生成法制备了一系列不同掺杂量（质量分数）的PI/SiO2复合薄膜。分别采用热失重分析仪（TGA）、扫描电镜（SEM）、耐电晕测试装置和耐击穿测试装置对薄膜的热性能、电性能进行了测试。结果表明,掺杂量为15%时纳米氧化硅粒子在PI基体中分散均匀,掺杂量为10%,热分解温度达到最大值,并且在工频50 Hz,场强为60 MV/m的室温条件下,掺杂量为15%时复合膜的耐电晕时间最长为55.73 h,电气强度为327 MV/m高于纯膜。     

纳米氮化铝/聚酰亚胺复合薄膜的制备与性能研究

以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)为原料,分别采用机械搅拌法与高速砂磨法制备了一系列不同氮化铝(AlN)掺杂量的氮化铝/聚酰亚胺复合薄膜(AlN/PI).测试了复合薄膜的力学性能、热稳定性及电性能,并采用扫描电镜(SEM)观察了薄膜的断面形貌,系统分析了无机含量以及两种制备方式对复合薄膜各项...