纳米硅/铝氧化物杂化聚酰亚胺薄膜的制备与电性能研究

采用水热法制备纳米氧化铝溶胶,溶胶-凝胶法制备氧化硅溶胶,并将两者掺杂到聚酰亚胺(PI)基体中.实验中固定无机物掺杂总量为24%,通过调整纳米硅/铝氧化物的摩尔比,制备出一系列的无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜.利用扫描电子显微镜(SEM)、耐电晕测试装置、耐击穿测试装置对薄膜进行了表征与测试.结果表明:硅溶胶掺杂量较小时,纳...     

纳米锆-铝复合氧化物杂化聚酰亚胺耐电晕薄膜的研究

采用微乳化-热液法制备了一系列经自制偶联剂处理的纳米锆-铝复合氧化物分散液,采用原位聚合法制备了纳米锆-铝复合氧化物杂化聚酰亚胺复合薄膜,对纳米分散液及复合薄膜的掺杂层进行透射电镜测试,并对复合薄膜的高温耐电晕性能、电气强度、力学性能进行测试及分析。结果表明:分散液中纳米粒子的尺寸达到纳米级,纳米锆-铝复合氧化物杂化PI薄膜的耐电晕性能大幅提高;在固定无机物掺杂量为22%,Zr与Al的物质的量之比为1.2∶9时,PI薄膜的耐电晕寿命达到10.35 h,电气强度达到274.91 MV/m,拉伸强度为146.4 MPa,断裂伸长率为43.0%。     

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。     

无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜的研究进展

无机纳米杂化聚酰亚胺复合薄膜因无机填料在聚合物基体中纳米尺度的分散以及与基体间强的化学结合而具有较常规聚酰亚胺薄膜材料更优异的力学性能、热稳定性能、高绝缘性能及耐电晕性能等.依据国内外聚酰亚胺纳米杂化薄膜材料的最新研究情况,重点综述了SiO2/Al2O3、SiO2/Ti2O3、SiO2、TiO2、Al2O3、SiC、MMT等纳米杂化聚酰亚胺薄膜的研究进展,表明其是一种性能优异、具有广泛应用前途的有机一无机纳米复合材料,但尚存在许多需进一步深入研究的问题.     

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.     

影响聚酰亚胺/二氧化硅纳米杂化薄膜聚集态结构的因素

以正硅酸乙酯(TEOS)为无机前驱体,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)路线制备了聚酰亚胺/二氧化硅(PI/SiO2)纳米杂化薄膜。利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR),扫描电子显微镜(SEM)等手段表征了PI/SiO2的杂化薄膜的化学结构和微观形貌,讨论了硅烷偶联剂和加入的水量对PI/SiO2纳米杂化薄膜聚集态结构的影响。研究结果表明,偶联剂的加入提高了有机相与无机相的相容性。加入不同的水量对PI/SiO2杂化薄膜聚集态结构产生不同的影响。当TEOS与加入的水量摩尔比为1∶6时,团聚的SiO2粒子的平均尺寸小于20 nm,有机相与无机相无明显界面。     

聚酰亚胺/二氧化硅/二氧化钛纳米杂化膜的制备与性能分析

利用甲基三乙氧基硅烷和钛酸四丁酯作为杂化过程中制备SiO2、TiO2的前体,采用溶胶-凝胶法制得聚酰亚胺/SiO2/TiO2杂化薄膜。SEM分析显示无机纳米粒子均匀分散在聚酰亚胺基体中,并且随着无机组分含量的增加,纳米粒子尺寸增大,当TiO2含量为1wt%、SiO2含量达到12wt%时,无机粒子尺寸达到100nm左右。TG分析结果表明引入一定量的无机纳米粒子提高了薄膜的热分解温度。     

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.     

氧化锆复配纳米氧化铝杂化聚酰亚胺薄膜的介电性能研究

采用微乳化-热液法制备了一系列氧化锆（ZrO2）改性的纳米氧化铝分散液,然后用原位聚合法制备了相应的氧化锆复配纳米氧化铝杂化聚酰亚胺复合薄膜,并对其进行了TEM表征、电气强度和电导电流测试以及电老化阈值分析。结果表明：掺杂氧化锆复配纳米氧化铝的杂化聚酰亚胺复合薄膜的电气强度大幅提高,当ZrO2的掺杂量为7%时,电气强度达到最高为396.8 MV/m;其电导电流密度、电老化阈值均高于只掺杂纳米氧化铝的聚酰亚胺薄膜,且随ZrO2含量增加均出现先增大后减小的趋势。     

固体含量对聚酰亚胺/二氧化硅杂化薄膜热性能的影响

利用正硅酸乙酯(TEOS)做为无机前驱体,采用溶胶-凝胶(Sol_Gel)法,制备了SiO2含量一定,固体含量不同的聚酰亚胺/二氧化硅(PI/SiO2)纳米杂化薄膜。采用傅立叶变换红外光谱(FT_IR)、原子力显微镜(AFM)、热重分析(TGA)等方法研究了杂化薄膜的结构与性能。AFM分析显示:SiO2粒子均匀分散在PI树脂中。随固体含量增加,SiO2粒子的平均粒径变大,有机相与无机相的界面变清晰;当固体含量为20%(质量分数)时,两相出现明显的相分离。TGA结果表明:引入一定含量的SiO2,有助于提高PI/SiO2纳米杂化薄膜的热稳定性;当固体含量高时,杂化薄膜的热稳定性下降。     

蒙脱土/聚酰亚胺复合薄膜的电击穿破坏特性

通过在聚酰亚胺基体中引入一定量MMT片层,可以改善薄膜的耐电老化性能,对薄膜电老化前后表面形貌及化学组成的研究结果表明:MMT片层均匀而充分的分散提高了MMT/PI薄膜的耐电弧性,这是聚酰亚胺薄膜电老化性能改善的原因。     

不同组分对PI／Al2O3复合薄膜的击穿性能和微观形貌的影响

为研究纳米填加剂(Al2O3)对PI复合薄膜击穿性能和微观形貌的影响,对0、5%、10%和20%4种不同质量分数的纳米Al2O3的PI/Al2O3复合薄膜击穿特性进行了测试,并借助扫描电镜对PI/Al2O3复合薄膜击穿孔区形貌进行特征分析,进一步利用积分法计算得到了击穿孔区的有效面积.结果表明:掺杂5%含量的Al2O3的PI复合薄膜击穿场强达到最佳.得出不同组分Al2O3的PI复合薄膜击穿孔有效面积的大小关系是:S20%＜S5%＜S10%＜S0.可见,引入纳米Al2O3颗粒可以使复合薄膜击穿孔的有效面积减小,说明掺杂纳米Al2O3对复合薄膜的击穿孔的有效面积大小是有显著影响的.     

聚酰亚胺薄膜制备与浅陷阱能级分布研究

采用两步法制备了均苯型纯聚酰亚胺(polyimide,PI)薄膜,并对该薄膜、3M和杜邦公司生产的纯PI薄膜进行热激电流测试。结果表明:3M纯PI的γ峰对应峰温和陷阱能级相对较高,这可能是其较高的聚合度,导致分子链的运动困难造成的,自制纯PI过程中适当提高聚酰胺酸粘度,有利于提高聚合度进而改善其性能;3M和杜邦纯PI薄膜β峰对应峰温比自制PI的峰温高35 K,这也是3M和杜邦纯PI的聚合度高,导致侧基运动困难造成的。β峰与偶极取向松弛有关,非晶PI的β峰峰温大约为345 K,比玻璃化转变温度略小,此温度下大分子链迁移困难,只有如羰基等极性基团的迁移。另外,只有杜邦纯PI有αC峰,这与薄膜内的晶区或界面效应有关。     

聚酰亚胺／蒙脱土纳米复合薄膜的制备和性能研究

本文以均苯四甲酸二酐（PMDA）和4,4’－二氨基二苯醚（DAPE）作主要原料合成的聚酰亚胺（PI）为基体,以有机化蒙脱土（MMT）为无机相,制备了聚酰亚胺／MMT纳米复合薄膜,采用透射电镜（TEM）,X射线衍射（XRD）对薄膜微相形态结构进行了分析测试,考察了薄膜的拉伸强度,电气性能和热性能。     

纳米二氧化硅/聚酰亚胺耐电晕薄膜的研究

通过超声机械混合方法制备纳米二氧化硅／聚酰亚胺复合耐电晕薄膜，并对其耐电晕性进行测量。用红外光谱(IR)和原子力显微镜(AFM)观察无机纳米粒子的分散情况及其电晕前后变化。结果表明：纳米二氧化硅／聚酰亚胺复合薄膜耐电晕性比普通的聚酰亚胺薄膜高。     

聚酰亚胺/氧化硅/氧化铝纳米杂化薄膜的制备及结构与性能研究

用溶胶-凝胶法制备了纳米氧化硅(SiO2)及纳米氧化铝(Al2O3)溶胶,并将二者掺入到聚酰胺酸基体中,亚胺化得到聚酰亚胺(PI)/SiO2/Al2O3杂化薄膜,采用红外光谱、原子力显微镜、热失重及阻抗分析仪对薄膜的结构及热性能、介电性能进行表征。结果表明,SiO2和Al2O3粒子呈纳米级均匀分散在薄膜基体中,并且与有机相存在键合;材料的热分解温度有所提高;介电常数随无机含量的增加而增加。     

聚酰亚胺/导电炭黑抗静电复合薄膜的性能研究

采用原位聚合法制备了聚酰亚胺/导电炭黑(PI/ECB)抗静电复合薄膜,并探讨了复合薄膜的结构、微观形貌以及导电炭黑用量对其表面电阻率、热性能和力学性能的影响。结果表明:复合薄膜亚胺化完全,热性能得到提高;炭黑的质量分数为4%时,复合薄膜表面电阻率的数量级为108,达到抗静电的最佳要求。