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。     

纳米有机硅杂化聚酰亚胺薄膜的结构及电性能研究

调整二苯基二甲氧基硅烷和正硅酸乙酯的摩尔比,通过溶胶-凝胶法制备了纳米有机硅杂化聚酰亚胺(PI)薄膜。用FT-IR,SEM表征了薄膜的化学结构和表面形貌,对电气强度,耐电晕性进行了实验研究。结果表明,随着纳米有机硅网络结构的变化,掺杂薄膜的电气强度先保持平稳后下降,大约在二苯基二甲氧基硅烷和正硅酸乙酯的摩尔比为1:3时出现极大值,二苯基二甲氧基硅烷和正硅酸乙酯的摩尔比为1:1时杂化薄膜的平均耐电晕寿命为纯聚酰亚胺薄膜平均耐电晕时间的8.57倍。     

耐电晕PI/无机纳米氧化物复合薄膜设计及性能

采用热液法制备了纳米无机氧化物分散液,其中水解所需的水由醇缩水成醚反应提供.所得的MTES改性的纳米氧化铝与聚酰亚胺复合制成杂化聚酰亚胺复合薄膜(PI/Al2O3 - SiO2),另外还制备了未改性的纳米氧化铝杂化聚酰亚胺复合薄膜(PI/Al2O3),在试样厚度均为25 μm的情况下,采用双极性脉冲方波电压、峰-峰值2500V、频率20 kHz、占空比50％、测试温度155℃的条件下,分别测试上述两种薄膜以及Kapton 100 CR薄膜的耐电晕时间,结果表明,PI/Al2O3 - SiO2薄膜的耐电晕寿命最长,是Kapton 100 CR薄膜的6倍以上,是PI/Al2O3薄膜的12倍以上.由SEM的测试结果分析表明,PI/Al2O3 - SiO2薄膜中的无机纳米复合结构可以更有效地保护PI基体,从而提高材料的耐电晕性.     

纳米锆/铝氧化物杂化聚酰亚胺薄膜的介电性能

采用热液法制备了一系列不同Zr和Al比例的纳米粒子分散液,用原位聚合法分别制备了无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜,并进行了SEM分析、电气强度和耐电晕测试.结果表明:Zr和A1的掺杂比例对杂化薄膜的耐电晕寿命及击穿场强影响较大,其耐电晕寿命最大可达Kapton100CR薄膜的4倍.     

聚酰亚胺/纳米Al2O3复合薄膜的介电性能

为了提高聚酰亚胺(PI)的耐电晕性能,采用原位分散聚合法制备了聚酰亚胺/纳米Al2O3复合材料,并采用透射电子显微镜(TEM)对纳米Al2O3的分散状态进行了表征。研究了纳米Al2O3填加量对该复合材料耐电晕性能和其它介电性能的影响,结果表明,随着纳米Al2O3含量的增加,材料的耐电晕性能显著增强,在±910V(双极性)、15kHz条件下,纳米Al2O3质量分数为20%的PI薄膜的耐电晕寿命达到极大值,为纯PI薄膜寿命的25倍,聚酰亚胺/纳米Al2O3复合材料的体积电阻率和击穿场强没有明显的劣化,而相对介电常数和损耗角正切有所增加。     

纳米氧化铝杂化聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究

由铝的纳米氧化物溶胶制得纳米氧化铝杂化的聚酰亚胺(PI)薄膜。对PI薄膜的耐电晕性进行了测试,结果表明氧化铝质量百分数为23%的PI薄膜在棒板电极系统、气隙间距0.1 mm、50 Hz、90 MV/m条件下耐电晕时间达120 h以上,比纯PI薄膜提高30倍以上;使用介电谱仪测试其介电常数和介质损耗;采用FTIR、SEM分别表征了杂化PI薄膜与纯PI薄膜的化学结构和表面形貌。     

无机纳米/聚酰亚胺复合杂化膜的绝缘特性研究

将无机纳米粒子(TiO2)分散在聚酰胺酸(PAA)前躯体中,经过原位聚合的方法制备出纳米TiO2粒子分散均匀的聚酰亚胺/纳米TiO2复合杂化膜,研究了不同掺杂含量对杂化膜的介电、物理等特性的影响,建立了耐电晕模型。同时通过FTIR研究其亚胺化程度以及用SEM分析纳米粒子在聚酰亚胺基体中的分散状态。结果表明,纳米粒子在PI基体中分散均匀,TiO2的引入对杂化膜的介电常数、介质损耗因数、电气强度和耐电晕性能产生了很大的影响,随着TiO2含量的增加,耐电晕性能得到大幅度的提高,TiO225%含量时介电常数为5.1左右,介质损耗因数在0.03以下,电气强度为110 MV/m,并在实验的基础上初步建立了耐电晕性能的老化机理。因此,在高耐热性绝缘材料中均匀分散一些纳米无机粒子,可以大幅度提高抗高频脉冲尖峰电压和耐电晕等方面的性能。     

聚酰亚胺/纳米有机硅薄膜结构与电性能研究

通过调整甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯的摩尔比,采用溶胶-凝胶法制备了纳米有机硅溶胶用于掺杂的聚酰亚胺(PI)薄膜。对薄膜的结构与电气强度,相对介电常数εr和介质损耗因数(tanδ)的关系进行了实验研究,并采用FT-IR,SEM表征了薄膜的化学结构和表面形貌。结果表明,随着纳米有机硅网络结构的变化,掺杂薄膜的击穿场强先下降后增加,大约在甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯的摩尔比为3∶5时出现极小值,在1 kHz的测试频率下,相对介电常数εr先增大后减小,相应的介质损耗因数(tanδ)逐渐降低。     

聚酰亚胺/TiO2纳米杂化薄膜耐电晕性能的研究

通过原位聚合法制备聚酰亚胺/二氧化钛(PI/TiO2)纳米杂化薄膜并研究其耐电晕性能。利用光激发放电方法(photon-stimulated discharge,PSD)与光度计测试杂化薄膜的陷阱状态与紫外吸收光谱,通过扫描电镜与小角 X 射线散射技术(small angle X-ray scattering,SAXS)表征薄膜表面的形貌与分形特征。实验结果表明：引入 TiO2增加了薄膜中的陷阱密度,提高了薄膜的质量分形维数,在5%组分时出现表面分形,薄膜结构变得致密;随着 TiO2组分的增加,薄膜的耐电晕寿命由3.9 h(0%)增加到49 h(7%),薄膜的紫外吸收能力提高;随着电晕时间增加,杂化薄膜表面的聚酰亚胺分解,TiO2颗粒逐渐积累,起到屏蔽电晕侵蚀的作用。因此,有机-无机界面的陷阱状态、TiO2的特性以及薄膜整体分形结构的协同效应提高了杂化薄膜耐电晕性能。     

PI/AIN纳米复合薄膜结构与介电性能研究

采用原位聚合法制备了聚酰亚胺/氮化铝(PI/AlN)纳米复合薄膜,用小角散射(SAXS)、扫描电镜(SEM)对薄膜进行表征,研究了不同纳米掺杂量对材料电阻率、介电常数(ε)和介质损耗因数(tanδ)的影响.结果表明,随着纳米AlN含量的增加,分形结构由质量分形转变为表面分形,当AlN含量为1％时,复合薄膜的介电常数达到最低值,电阻率提高了一个数量级；介质损耗在低频范围内明显增加；AlN的掺杂提高了纳米复合薄膜的绝缘性能.     

GO/PI复合薄膜的制备及性能研究

利用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO),再通过溶液共混法制备氧化石墨烯/聚酰亚胺(GO/PI)复合薄膜,采用XRD、TMA、TGA等对其结构和性能进行表征.结果表明:相对于不添加GO的PI薄膜而言,当复合薄膜中的GO质量分数为0.2％时,复合薄膜的力学性能得到很大提升,其中拉伸强度提高了26.77％,断裂伸长率提高了76.47％,弹性模量基本不变.当GO质量分数为0.1％时,复合薄膜的T5、T10最大值分别为587.3℃、603.3℃,相对于未添加GO的PI薄膜分别提高了2.44％、1.69％.说明适量GO的加入可以显著增强复合薄膜的力学性能和热学性能.     

联苯型聚酰亚胺复合管膜的制备及其电性能研究

通过原位缩聚,采用3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐(BPDA)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)为主要原料制备了聚酰亚胺(PI)复合管膜.首先合成聚酰胺酸(PAA),并旋涂制备了聚酰胺酸管膜,然后将溶有碳粉的氟树脂与纯聚酰胺酸管膜复合并热亚胺化,最后再涂覆保护层,制得PI复合管膜.采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、差式扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、精密阻抗分析仪和高阻计分别对聚酰亚胺复合管膜的结构、玻璃化转变温度(Tg)、分解温度(Td)、介电性和电阻率进行了表征.研究结果表明,聚酰亚胺管膜的Tg为312.5℃,失重5%的分解温度为560℃.PI复合管膜的介电常数较纯PI管膜稍有增加,碳粉层的加入有效改善了纯PI管膜的介电常数随频率的突变行为,而介质损耗方面.PI复合管膜比纯PI管膜稍有降低.PI复合管膜的表面电阻率比纯PI管膜降低了92.85%,体积电阻率比纯PI管膜降低了77.30%.     

多重老化下纳米复合PI薄膜介电及耐局放性能分析

在270℃、70℃及90％RH、320℃条件下对PI纳米复合薄膜进行长时间多重老化,测试了不同老化阶段PI薄膜的厚度、介电谱、电导率、局部放电起始电压及绝缘寿命.结果表明:经270℃老化后,PI薄膜的绝缘性能并未发生明显改变;而高湿度环境会对PI薄膜的介电谱、电导特性及局部放电起始电压产生明显影响但并未缩短其绝缘寿命;320℃高温会使PI薄膜内部结构发生变化,从而使其绝缘寿命缩短约30％.     

PI/ZIF-67三层复合薄膜的制备和性能研究

在3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(BPDA)-4,4'-二氨基二苯醚(ODA)型聚酰亚胺(PI)基体中引入2-甲基咪唑钴(ZIF-67)作为纳米填料,制备具有“三明治”结构的PI/ZIF-67三层复合薄膜.采用FTIR、XRD、SEM对ZIF-67及PI/ZIF-67三层纳米复合薄膜的结构进行表征,研究ZIF-67含量对复合薄膜热稳定性、介电性能的影响.结果 表明:当ZIF-67质量分数在10％以内时,PI/ZIF-67三层复合薄膜的初始分解温度大于500℃,具有较好的热稳定性;PI/ZIF-67三层复合薄膜的介电常数明显低于PI,当ZIF-67的质量分数为10％时,PI/ZIF-67三层复合薄膜的介电常数下降幅度可达50％;当ZIF-67质量分数为5％时,介电常数下降幅度达到71％.与不含ZIF-67的纯PI相比,ZIF-67质量分数低于10％的PI/ZIF-67三层复合薄膜的介质损耗略有提高.     

耐电晕聚酰亚胺薄膜的可靠性研究

为了评价聚酰亚胺/纳米TiO2复合薄膜的耐电晕寿命,对自制的聚酰亚胺/纳米TiO2薄膜进行加速寿命试验,并对得到的实验结果用两参数Weibull分布解析法计算,得出了该薄膜在(15士3)℃,770 V、20 kHz的脉冲电压条件下的累积失效概率方程和可靠度方程等可靠性参数。Weibull假设检验结果表明,所得试验结果服从Weibull分布。     

导电片状镍粉/聚酰亚胺复合薄膜的制备与性能研究

采用原位聚合法合成了导电片状镍粉/聚酰胺(CFNP/PAA)溶液,通过热亚胺化制备了CFNP/PI复合薄膜,对复合薄膜的红外光谱、热性能、力学性能、电性能、表面形貌进行了分析。结果表明:CFNP的加入不影响复合薄膜的亚胺化,随着CFNP含量的增加,CFNP/PI复合薄膜的电气强度和体积电阻率下降,导电能力明显提高,热稳定性提高,力学性能有所下降。当CFNP质量分数为21.5%时,复合薄膜的体积电阻率下降至85Ω·m,达到渗流阈值。     

羰基铁/TiO2薄膜的制备及磁性能

在常压下用溶胶-凝胶法(不用酸作催化剂)制备了羰基铁/TiO2磁性薄膜,薄膜的颗粒尺寸为几十nm.通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)等方法分析材料形貌与微观结构,用振动样品磁强计和Agilent8722ES矢量网络分析仪对其磁性能进行了表征.结果表明,羰基铁粉颗粒表面均匀地包覆非晶态TiO2,钛酸正四丁酯与铁发生了键合作用.包覆后的复合薄膜的饱和磁化强度为163kA/m,矫顽力Hc仅为1.2kA/m.介电损耗型材料二氧化钛与磁损耗型材料羰基铁复合,可调节磁性能.     

油的氧化膜对介损测量的影响

分析了“油的氧化膜”的形成原因和特性以及对多油开关介损的影响之后 ,得出了“油的氧化膜”是使油的表面绝缘电阻下降 ,导致开关介损增大的原因 ,并提出了具体的处理建议。