聚酰亚胺薄膜的介电性能—直流特性

引言聚4.4'—二氨基二苯醚均苯四酸亚胺薄膜是一种重要的高温电工薄膜,在市场上可买到的如杜邦公司的Kapton,该薄膜是由聚酰胺酸母液脱水环化制成的,所以它是一种近乎无定形的薄膜,其标准结晶度约为     

聚酰亚胺薄膜的介电性能调控研究进展

聚酰亚胺作为一种特种工程塑料,因其优异的介电性能、力学性能及耐热稳定性而广泛应用在电工绝缘、电子等领域.通过分子结构设计和优选单体,可以调控聚酰亚胺的分子链结构,从而获得具有优异热稳定性和介电性能的聚酰亚胺薄膜.本文综述了调控聚酰亚胺介电性能的分子结构设计策略及聚酰亚胺结构对其介电性能的影响机制,并对介电性能调控的研究方向进行了展望.     

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。     

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。     

聚酰亚胺介电性能改性的研究进展

本文从降低聚酰亚胺在高频下的介电常数(Dk)和介质损耗因数(Df)出发,将其改性方法归纳为改变聚合物极性和引入孔隙结构两方面,综述了近几年国内外相关的研究进展,发现在引入极性大分子的同时添加孔隙结构,可使得聚酰亚胺的介电性能达到最优,同时指出了文献中性能表征的不足并提出了建议.     

聚酰亚胺/二维纳米银复合薄膜的介电性能研究

采用原位聚合法制备聚酰亚胺(PI)基二维纳米银复合薄膜。利用扫描电镜(SEM)表征纳米银片的原始尺寸及复合薄膜的断面形貌,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)分析薄膜的相结构,并测试复合薄膜的介电常数、电导率和介质损耗因数。结果表明:当二维纳米银体积分数为0.3%时,复合薄膜内银片尺寸改变明显,随着体积分数的升高,银片尺寸变化不大;复合薄膜XRD图谱的特征峰与纯聚酰亚胺薄膜和银的特征峰吻合;纳米银片在PI中具有良好的分散性,与PI高分子链形成无机-有机复合结构。纳米银片的加入明显提升复合薄膜的介电常数,银片尺寸对复合薄膜介电性能影响较大;复合薄膜的电导率与介质损耗因数接近纯PI薄膜。     

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。     

重复单元结构对聚酰亚胺薄膜力学和介电性能的影响

以两种不同二胺、二酐单体为原料,通过两步法制备了4种聚酰亚胺薄膜,研究了不同重复单元结构对聚酰亚胺薄膜性能的影响。结果表明:相比含二苯酮基的聚酰亚胺薄膜,含三氟甲基的聚酰亚胺薄膜具有更低的介电常数,同时保持较高的拉伸强度。其中由4,4′-二氨基-2,2′-双三氟甲基联苯(TFMB)与4,4′-联苯醚二酐(ODPA)聚合得到的聚酰亚胺薄膜介电常数最低,热分解温度高于550℃,拉伸强度为81.9 MPa,综合性能良好。     

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.     

二氧化硅改性热固性聚酰亚胺介电性能研究

以甲基三乙氧基硅烷为无机前驱体制取二氧化硅,并合成了二氧化硅改性热固性聚酰亚胺复合材料。利用美国Agilent4294A型精密介电频谱仪测定材料的介电常数（ε）和介质损耗因数（tanδ）,用自制的耐电晕测试设备测试了耐电晕时间,采用CS2674C配套耐压测试仪测试了其介电强度,以及漆膜附着力。结果表明,随着无机二氧化硅掺杂量的增加,介电常数和介质损耗因数都呈上升趋势,介电强度均高于有机硅浸渍漆标准（JB/T 3078-1999）;当二氧化硅掺杂4%时,耐电晕时间为36.8 h,是掺杂前的7.3倍,附着力良好,为一级。     

高储能聚酰亚胺复合材料的介电性能研究

利用高性能聚酰亚胺树脂为基体材料,与不同组成、不同比例的BaTiO3粉末复合,制备了高密度复合绝缘材料,并研究了其电性能。研究发现随着BaTiO3含量的增加,复合材料电阻率下降,相对介电常数升高,介质损耗提高。所制备的试样介电常数超过了30,直流下击穿场强大于30MV／m。同时,介绍了高储能密度高分子复合材料在固体脉冲形成线方面的应用现状和发展。     

聚酰亚胺/碳纳米管杂化薄膜电性能的研究

采用超声分散-原位聚合的方法制备聚酰胺酸/碳纳米管(CNTs)杂化胶液,并按一定成膜工艺制备出聚酰亚胺/碳纳米管杂化薄膜.利用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的表面形貌进行表征,讨论了碳纳米管的加入对杂化薄膜电性能的影响.结果表明:随着碳纳米管含量的增加,介电强度降低,介电常数与介质损耗因数均呈上升趋势,且随着测试频率的...     

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。     

微电子工业用低介电聚酰亚胺薄膜研究进展

本文从降低PI的分子极化率和单位体积内极化分子密度两个角度出发,综述了近年来低介电常数PI薄膜(主要包括含氟聚酰亚胺和多孔结构聚酰亚胺)的研究进展,重点介绍了添加具有纳米孔洞结构纳米粒子制备低介电常数聚酰亚胺薄膜的研究。评述了现有制备方法的优劣,并展望了低介电常数聚酰亚胺薄膜的发展前景。     

基于介电谱分析聚酰亚胺薄膜的老化特征

对纳米和普通聚酰亚胺薄膜进行了双极性脉冲电压下的老化试验,分析了薄膜老化前后的介电频率谱和温度谱,并借助电镜扫描分析,研究了薄膜老化前后的微观结构形态与宏观介电性能之间的关系.结果表明:老化使聚酰亚胺薄膜介电频率谱中的偶极子弛豫损耗峰向高频移动,低温区的界面极化损耗峰向高温移动;且老化使聚酰亚胺薄膜分子链断裂,生成分子量小的极性分子,使取向极化更易建立;纳米粒子的加入,削弱了老化因子对聚酰亚胺薄膜内部结构的破坏作用,使偶极子取向带来的弛豫损耗大大减小;纳米掺杂形成大量的界面缺陷,使界面极化带来的介质损耗大大增加.     

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。     

方波脉冲下纳米氧化铝掺杂对聚酰亚胺介电性能的影响

为了研究方波条件下纳米Al2O3对PI膜介电性能的影响,将粒径为60 nm的Al2O3纳米粒子作为无机填料添加到PI基体中,制作了掺杂量质量分数为1%,2%,5%,7%,10%的PI薄膜。测量了PI/Al2O3薄膜耐电晕性能和介电温度谱以及介电频谱,并用SEM镜观察了放电前后PI/Al2O3薄膜微观形貌。研究结果表明:Al2O3纳米粒子的掺入提高了复合薄膜的耐电晕性能;PI/Al2O3复合薄膜的相对介电常数(εr)与介质损耗正切(tanδ)值随着Al2O3含量升高而升高,其tanδ值随着频率的增加先减小后增大,在200 Hz处有最小值。在同一频率下,PI/Al2O3薄膜εr和tanδ表现出对温度的依赖性,tanδ在70℃与170℃附近出现两个峰值;且随着Al2O3含量的增高,tanδ介电峰向高温方向移动。PI基体中高分子链缠结在纳米粒子周围,纳米粒子所引入的界面以及在聚合物中表现的"钉扎效应"是影响PI/Al2O3复合薄膜介电性能的主要原因。     

液体添加剂对聚乙烯薄膜介电性能影响的研究

一、引言聚乙烯(PE)或交联聚乙烯(XLPE)绝缘电力电缆具有电气性能优异,结构简单,便于制造、敷设和维修,重量轻,可以在高落差和有振动场所敷设,经济效益大等突出优点,因此在世界发达国家得到了迅速发展和广泛应用,参见图1。根据目前世界工艺水平和运行经验,开发400～500kV超高压聚乙烯绝缘电力电缆是切实可行的。