纳米氧化铝改性聚酰亚胺薄膜的制备与研究

用溶胶-凝胶法制得纳米氧化铝溶胶,将其掺入到聚酰胺酸基体中,采用原位生成法制备了一系列不同掺杂量的PI/Al2O3复合薄膜。利用耐电晕测试装置、耐击穿测试装置、扫描电子显微镜(SEM)对薄膜进行了测试及表征。结果表明:随着掺杂量的提高耐电晕时间增大,当掺杂量为30%(质量分数)时PI薄膜的耐电晕时间为57.64 h,是未掺杂的15倍以上。随着掺杂量的提高杂化薄膜电气强度先增大后减小,但都比未掺杂的低。纳米氧化铝粒子在PI基体中分散较均匀。     

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.     

聚酰亚胺薄膜绝缘材料耐电晕机理研究

为了探讨聚酰亚胺薄膜绝缘材料耐电晕机理,对自制纳米杂化聚酰亚胺(PI)薄膜进行不同时间的电晕预处理,并对电晕预处理后的试样分别进行电晕老化与热激电流(TSDC)测试,结果发现在适当的电晕预处理条件下,纳米杂化PI薄膜的耐电晕寿命会得到提高,且薄膜耐电晕寿命、热激电流活化能都与薄膜电晕预处理时间存在一定关系,二者变化趋势大致相同。分析表明纳米杂化PI薄膜的耐电晕寿命与其中受陷载流子的状态有关,当材料中均匀分布能级较深的稳定的载流子陷阱时,材料表现出较好的耐电晕性能。     

方波脉冲下聚酰亚胺/纳米复合薄膜耐电晕特性研究

本文为探究在方波脉冲下聚酰亚胺(polyimide,PI)/纳米复合薄膜的耐电晕特性,采用原位聚合法制备了纯膜和掺杂纳米氧化铝的复合薄膜,通过傅里叶红外光谱(FTIR)技术分析了薄膜的化学结构,测量了纯膜和纳米膜的表面电阻率,并在重复方波脉冲下进行耐电晕实验,最后运用扫描电子显微镜(SEM)分析电晕击穿前后薄膜的微观形态。实验结果表明:纯膜和纳米膜的耐电晕时间都会随着电压的升高而降低,并且在同一电压下,纳米膜的耐电晕特性优于纯膜。通过测试分析,从纳米粒子和聚合物基体间形成的界面、薄膜表面电荷分布、薄膜试样击穿过程3个方面对纳米薄膜优异的耐电晕特性给出了解释。     

聚酰亚胺/氧化铝复合薄膜耐电晕性能研究

采用逐层流延铺膜及热亚胺化法制备了掺杂层纳米氧化铝含量不同的聚酰亚胺/氧化铝(PI/Al_2O_3)三层复合薄膜。通过透射电子显微镜、X射线衍射仪对复合薄膜进行表征,并对复合薄膜的力学性能、热稳定性及耐电晕性能进行测试。结果表明:复合薄膜具有明显的三层结构,掺杂层中纳米Al_2O_3颗粒分散均匀,纳米Al_2O_3的加入会降低PI基体的排列有序度。加入纳米Al_2O_3颗粒后PI/Al_2O_3三层复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率降低,热稳定性和耐电晕性能提高。当掺杂层无机含量为16%时,PI/Al_2O_3三层复合薄膜的耐电晕时间比纯PI薄膜提高了48倍。     

纳米硅/铝氧化物杂化聚酰亚胺薄膜电性能研究

为了提高聚酰亚胺薄膜的电学性能,将纳米硅/铝氧化物掺杂到聚酰亚胺(PI)基体中,通过固定掺杂总量,调整纳米硅/铝氧化物的相对质量百分含量,制备出一系列的无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜。采用SEM(扫描电镜)表征了薄膜的表面形貌,对薄膜电气强度和耐电晕寿命进行了测试。结果表明:无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜与纯的聚酰亚胺薄膜相比其电性能大幅度提高。     

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...     

聚酰亚胺纳米复合薄膜耐电晕机理研究

聚酰亚胺(Polyimide,PI)因其具有良好的热稳定性和优异的耐电晕特性广泛应用于变频电机中,添加纳米粒子可以有效提高PI薄膜的绝缘性能。为了系统的研究PI纳米复合薄膜的耐电晕机理,利用原位聚合法制备了纯PI膜和纳米Al2O3掺杂的PI膜,测试两种薄膜的表面电导率、体积电导率、热失重(TGA)以及高频方波脉冲下的耐电晕时间,并用SEM观测两种薄膜击穿后的表面形貌。结果表明:添加纳米粒子使PI薄膜的电导率、热分解温度和耐电晕时间增加;电晕放电的侵蚀使得两种薄膜表面都出现微孔和沟壑,PI/Al2O3薄膜表面析出纳米粒子;在电晕侵蚀过程中,纳米PI薄膜强的表面电荷扩散能力和高的热稳定性,加上析出的纳米粒子对电子和光子的屏蔽阻挡作用,是PI薄膜耐电晕性能增强的主要原因。     

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%。     

温湿度对掺杂纳米氧化铝的聚酰亚胺薄膜耐电晕性能影响研究

为了探究温度和湿度对掺杂纳米氧化铝的聚酰亚胺(PI)薄膜耐电晕性能的影响,文中通过原位聚合法制备了氧化铝粒径为20 nm的聚酰亚胺/氧化铝(PI/Al2O3)复合薄膜,在高频方波脉冲下进行纯膜和纳米膜的耐电晕实验,运用扫描电镜对电晕老化前后的薄膜形貌进行分析。实验结果表明:同一电压下,纳米膜耐电晕性能优于纯膜,纳米粒子可改变电荷传输通道,并浮于聚合物表层阻挡进一步侵蚀。随着温度升高,聚合物降解产生的气体分布在基体中,易造成电场畸变而加剧侵蚀,导致薄膜寿命缩短;且纳米膜热导率高于纯膜,故高温环境中耐电晕性能较好。随着相对湿度增大,纳米膜耐电晕寿命先增大后减小,主要是因为相对湿度较低时,水分可在纳米粒子周围形成"水壳",增大了纳米粒子间重叠区域,增加了电荷消散传输通道;而相对湿度较高时,聚酰亚胺分子水解产生大量离子基团及小分子,造成电场畸变加剧电晕侵蚀作用更大。     

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。     

真空下环氧复合材料耐脉冲电流烧蚀性能

在脉冲功率装置中,由于沿面闪络引起绝缘破坏的现象极其常见,因而有必要研制具有高耐烧蚀强度的绝缘材料来延长脉冲功率装置的使用寿命。本文通过向环氧基体中添加微/纳米氢氧化铝,微/纳米氧化铝,以真空闪络一定次数后试样表面形貌和质量损失的变化为烧蚀性能的评价方法,研究了无机填料对环氧耐烧蚀性能的影响。试验结果表明:无机填料对环氧耐烧蚀性能有所提高,氢氧化铝的效果比氧化铝明显;纳米氢氧化铝要好于同质量分数的微米氢氧化铝,而微/纳米氧化铝之间的效果差别刚好相反。     

聚酰亚胺/纳米氧化铝复合薄膜的研究

采用溶胶-凝胶法制备了聚酰亚胺／A1203,纳米复合薄膜,通过测定胶液在贮存过程中粘度的变化研究了纳米复合胶液的贮存稳定性,采用热失重分析、拉伸强度和体积电阻率等测试方法研究了纳米复合薄膜的性能。结果表明,当A1K）,含量不大于14％时,纳米Alz03前驱体的存在对纳米复合胶液的贮存稳定性影响不大或基本上没有影响;与纯PI薄膜相比,Ah03含量不大于5％时,纳米复合薄膜的表观分解温度、拉伸强度以及常态下的体积电阻率均有明显提高：纳米A120,的存在有利于改善高温电性能。     

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。     

氧化铝/环氧树脂复合材料空间电荷特性与高温高湿环境下交流电场老化

通过添加微、纳米氧化铝颗粒,制备了氧化铝/环氧树脂复合材料。研究了不同粒径、不同含量氧化铝颗粒对复合材料空间电荷的影响;同时对试样进行高温高湿环境下交流电场老化,再次测量其空间电荷分布,比较分析氧化铝/环氧树脂复合材料在老化前后的电气特性。实验结果表明,微、纳米氧化铝的掺杂使复合材料在直流高压电场下聚集更多空间电荷,且随着氧化铝质量分数的增加而增加,而纳米复合材料积聚空间电荷的现象比微米复合材料更明显。通过比较空间电荷分布发现常温固化型环氧树脂材料在固化过程中,微米氧化铝颗粒在环氧树脂中会发生明显的沉降现象,从而形成含量差异明显的上、下氧化铝/环氧树脂复合材料。将复合材料在80℃、90%RH的环境和AC 20k V/mm电场强度下,连续老化16h,并测量其空间电荷分布,结果表明纳米氧化铝/环氧树脂复合材料相对于纯环氧树脂、微米氧化铝/环氧树脂复合材料具有更好的抗老化能力。     

Microstructure control of porous alumina film using aqueous sol containing poly(ethylene glycol)

To fabricate a porous and thick alumina film with large surface area on a substrate by a dip-coating technique, we prepared an aqueous sol containing poly(ethylene glycol) (PEG). The sol was prepared by hydrolysis of aluminum (III) isopropoxide with large amount of water and following peptization to colloidal particle from precipitate. The films were coated on the glass substrate by the dip-coating and then calcined at 500 °C. The maximum thickness of the film prepared by one-run dip-coating was ca. 1,000 nm. The film was an aggregate of alumina particles with a diameter of 30–50 nm and pores were interstices between the particles. The porosity of alumina film can be controlled in the range of 40–59% by changing PEG concentration in the dip-coating solution.     

电子束辐照对聚酰亚胺电气性能的影响

研究了高能电子束辐照对聚酰亚胺薄膜(PI)试样电气性能的影响。实验发现高能电子束辐照后PI的介电常数减小,电导率增大,电损耗增大。利用原位聚合法把70纳米Al2O3粒子引入到PI薄膜中,对材料进行改性,实验发现改性后PI薄膜抗高能电子束辐射能力得到加强。     

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。     

Comparison of partial discharge resistance of several nanocomposites

Partial discharge (PD) resistance was evaluated for several kinds of nanocomposites. The following experimental results were obtained. Epoxy is stronger in PD resistance than is polypropylene. But the enhancement of PD resistance by nanofiller addition is higher for polypropylene than for epoxy. Silica and alumina nanofillers exhibit stronger PD resistance than does layered silicate when they are added to epoxy resins. Coupling agents or modifiers will help increase PD resistance. A similar level of this effect can be obtained for either epoxy with 5 wt% added nanofiller or epoxy loaded with 65 wt% microfiller. Nano–micro composites are the strongest of all tested specimens as regards PD resistance. Both of these experimental facts can be understood based on the concept that shortening of the interparticle distance is effective for reducing PD erosion. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 182(1): 1–9, 2013; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21291