聚酰亚胺/介孔二氧化硅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(PI)/介孔二氧化硅(MCM-41)复合薄膜。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)观察到MCM-41粒子规整的六方立体结构,通过扫描电子显微镜(SEM)研究了MCM-41粒子在聚酰亚胺基体中的分散状态以及MCM-41粒子添加量对该复合薄膜介电性能的影响。结果表明:PI复合薄膜的体积电阻率和电气强度都有不同程度的提高。与纯PI相比,MCM-41含量为3.0%时,复合薄膜体积电阻率提高了一个数量级,由2.8×1014Ω.m增至2.1×1015Ω.m,同时介电常数从3.26降至2.86,介质损耗因数无显著变化。     

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。     

嵌入式电容用钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜的制备及性能研究

对钛酸钡(BT)纳米粒子进行了表面改性,采用原位聚合法将钛酸钡与聚酰亚胺复合制备了高介电BT/PI复合薄膜,为了进一步提高介电性能,将第三组分炭黑掺入其中,并对其进行了红外光谱、扫描电镜(SEM)分析和介电性能测试。结果表明:与未改性的复合薄膜相比,改性后纳米粒子在基体中分散更加均匀,复合薄膜的介电性能明显提高,可用于制备嵌入式电容中的电介质材料。     

新型高温高介无机/有机功能复合材料

综述了高温高介的无机/有机功能复合材料的应用、近期研究状况、高介机理、原材料选择以及制备过程等重要问题。重点介绍了高介复合材料新的发展方向以及利用高介电的形成机制设计新材料的思想。 强调填料和基体聚合物的选择以及改性是至关重要的。 同时,改善相界面及纳米微粒的表面修饰技术方面还需有所突破,最终实现对材料性能、功能的分子设计。      

低介电常数聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究

用单体4,4′-二胺基二苯醚（ODA）和均苯四甲酸二酐（PMDA）添加纳米SiO2,在溶剂N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）中,采用原位聚合法合成SiO2/聚酰亚胺（PI）复合薄膜。用氢氟酸刻蚀SiO2纳米粒子,引入纳米微孔,形成含有微孔的PI薄膜。造孔剂含量为15%时,薄膜的介电常数从纯聚酰亚胺的3.54降低至3.05（1kHz）。用透射电镜表征微孔结构,分析了微孔孔径和造孔剂（SiO2）含量对薄膜介电常数、耐热性、疏水性和机械强度等性质的影响。     

乙烯—丙烯酸共聚物改性聚乙烯的水树生长研究

以不同含量的乙烯-丙烯酸共聚物（EAA）对聚乙烯（PE）进行了共混改性，研究了改进后实验样品中水树的生长情况。分析了PE样品中形成水树的原因及抑制水树的机理，认为水树形成的条件是在结构缺陷处有水滴形成，而抑制的方法就是设法消除水滴的形成。实验中找到了抑制PE中水树形成的最佳EAA含量，PE 1.0?A的样品可用作电缆绝缘实用性的进一步研究。     

高储能密度全有机复合薄膜介质材料的研究

电容器储能以其轻便、高效、环保等特点正在逐步引起人们的重视。为制备高储能密度的电容器介质材料,研究以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,以纳米尺度的导电聚苯胺(PANI)为填料,采用溶液法及后续的球磨工艺制备了高储能密度的全有机复合薄膜介质材料。研究了添加物含量、频率等因素对复合介质材料介电性能的影响。发现当PANI体积分数达到0.05时(略高于渗流阈值fC=0.041),复合薄膜的介电常数在100 Hz条件下高达456,击穿场强为60 MV/m,储能密度达到了7.2 J/cm3,与PVDF基体相比提高了3倍多。另外还发现即使在渗流阈值附近,复合薄膜介电性能仍具有一定的频率稳定性。介电常数在低频范围(102~104Hz)内基本保持不变。利用SEM对复合薄膜的表面形貌进行了分析,发现有机填料PANI粒子在PVDF基体内有很好的分散性。另外利用XRD分析了复合薄膜的晶体结构,发现该制备工艺条件下所得复合材料基体主要以β-PVDF形式存在,这有助于发挥PVDF基体的功能性。渗流阈值理论可用来解释介电常数随添加物含量和频率的变化规律。研究结果表明,该制备工艺可得到适用于较宽频率范围的高储能密度复合薄膜。     

低温快速固化环氧导电胶的制备与性能

采用E-51型环氧树脂为导电胶基体树脂, 低分子量聚酰胺树脂(PA)为固化剂, 填加经硅烷偶联剂(KH550)改性后的纳米级和微米级铜粉及助剂制备导电胶。首次采用了液态固化剂(低分子量的聚酰胺酯), 以解决导电胶制备过程中填料用量受限的难题。通过正交试验方法探讨了导电胶中导电填料的含量、导电填料配比、硅烷偶联剂用量和还原剂添加量对导电胶粘接性能和导电性能的影响, 对导电胶的制备工艺进行了优化, 获得了制备导电胶的最佳方案。测试结果表明该导电胶能够在60 ℃下4 h内快速固化。在填料质量分数为65%时, 导电胶具有最低的体积电阻率3.6×10-4 Ω·cm; 导电胶的抗剪切强度达到17.6 MPa。在温度为85 ℃、湿度(RH)为85%的环境下经过1000 h老化测试后导电胶电阻率的变化和剪切强度的变化均不超过10%。      

绝缘电缆用LDPE/EPDM复合材料力学性能及电性能研究

采用熔融共混和热压的方法制备了低密度聚乙烯/三元乙丙橡胶(LDPE/EPDM)复合材料,通过对复合材料的微观形态与结构、力学性能及电性能等进行表征,探究了LDPE含量对LDPE/EPDM复合材料力学性能及电性能的影响。结果表明:随着LDPE含量的增加,LDPE/EPDM复合材料的力学性能先升高后降低,当LDPE的质量分数为30%时,复合材料的拉伸强度为22 MPa,断裂伸长率高达1300%,击穿强度为211 MV/m,体积电阻率为7.8×10~(15)Ω·m。     

碳纳米管填充聚合物复合材料的介电性能研究

本文研究了未经处理的多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯(MWNT/PVDF)复合材料体系的介电性能.发现,在低频下,复合材料的介电常数随MWNT的含量增加而迅速增加,当体积分数为2.0%时,介电常数高达300左右,并且复合材料的渗流阈值仅为1.61%(体积分数).MWNT较大的长径比和较高的电导率导致复合体系渗流阈值较低.发生渗流效应时,复合材料的介电损耗低于0.4,与频率无关.因此,可以认为未经过化学处理的碳纳米管可以大幅度改善PVDF基复合材料的介电性能.