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无机纳米粒子对聚酰亚胺杂化薄膜性能影响

作　者: 王伟
导　师: 刘立柱
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 聚酰亚胺杂化薄膜 SiO2 Al2O3 Sol-gel法
分类号: TM215
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

聚酰亚胺（PI）是一类高性能的聚合物材料,它具有高的玻璃化温度、热氧化性、较好的可塑性和抗溶剂性,在高温下具有较低的介电常数和介电损耗,作为绝缘材料经常应用于高电压变频电机、微电子装置中。但由于聚酰亚胺自身的一些缺点如吸湿性和热膨胀系数较高,同时也由于电气、电机设备的小型化、变频调速、高压化而对绝缘材料的要求提高,这就要求需制备出性能更优异的PI薄膜材料。通常无机材料具有吸水率低、膨胀系数小等特点,特别是尺寸小到纳米级的纳米粒子还具有一些特殊的纳米效应,如表面和界面效应、小尺寸效应、量子化效应等。因此,近些年来,聚酰亚胺/无机杂化材料成为人们研究的热点,并且这类杂化材料兼具有机物和无机物的优良特性,在人们的生产和生活中占据着越来越重要的地位,具有广阔的发展前景。本文采用溶胶-凝胶法（sol-gel）制备了聚酰亚胺/无机纳米杂化材料,即在未亚胺化的聚酰胺酸中掺入预先制备好的SiO₂溶胶和Al₂O₃溶胶,使其混合均匀后进行亚胺化处理,得到聚酰亚胺/ SiO₂-Al₂O₃杂化薄膜,并对其进行结构形貌表征与性能测试。测试结果表明采用溶胶-凝胶法掺杂了无机粒子的杂化薄膜中存在Si-O-Si、Al-O-Al结构,且聚酰亚胺基体与纳米粒子之间有一定键合,并有Si-O-Al结构形成。采用溶胶凝-胶法制备的薄膜中无机粒子的粒径能够达到纳米级,并且随着无机含量的增多而增大;偶联剂DB550的加入更有利于无机粒子在薄膜基体中的分布。当杂化薄膜中的无机含量为4wt%,二氧化硅与氧化铝的重量比为4:1,且加入一定量的偶联剂DB550时,薄膜的综合性能最为优异。其热分解温度较高,比纯膜的热分解温度提高了18℃左右;电击穿性能较好,比纯膜的击穿场强提高了近20%,并且其耐电晕时间显著提高,是纯膜的16倍。

无机纳米粒子对聚酰亚胺杂化薄膜性能影响

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