微量SiO2對PI-Al2O3復合薄膜性能的影響.pdf

1、近年來，電力電子技術飛速發(fā)展，高節(jié)能性的變頻電機應運而生，因此耐電暈老化性能優(yōu)異的絕緣材料被國內外的研究專家廣泛關注。聚合物/納米復合材料逐漸進入研究者們的視線，為新型絕緣材料的研究制備提供了新的方向。目前，研究者們大多采用 TiO2、Al2O3及 SiO2等無機物改善有機絕緣材料的耐電暈性，但一定程度上損害了絕緣材料的其他性能。
　　本文采用原位聚合法分別在未分散、砂磨機械分散、超聲分散條件下，以4,4'-二氨基二苯醚(ODA)

2、和均苯四甲酸二酐(PMDA)為原料制備無機含量均為16 wt％的聚酰亞胺(PI)/Al2O3復合薄膜。然后采用原位聚合法在砂磨機械分散的條件下，使用親水性 SiO2粉體和疏水性 SiO2粉體制備了一系列Al2O3含量均為16 wt％，SiO2含量不同的PI/Al2O3/SiO2復合薄膜。
　　利用掃描電子顯微鏡(SEM)對PI薄膜斷面的微觀形貌進行表征，結果顯示：經砂磨機械分散制備的PI/Al2O3薄膜中無機粉體分散最均勻；對于P

3、I/Al2O3/SiO2薄膜，親水性 SiO2改性的PI薄膜中無機粉體的分散優(yōu)于疏水性SiO2改性的PI薄膜，而且親水性SiO2摻雜量為0.5 wt％時，無機粉體分散最均勻。并采用 SEM分別對擊穿老化及電暈老化后的薄膜進行表征，結果顯示電擊穿老化和耐電暈老化的擊穿孔分別位于電極(與薄膜接觸部分）的外部和內部，薄膜擊穿老化區(qū)域為單獨的一個孔，而電暈老化的腐蝕破壞區(qū)域為環(huán)形，擊穿孔在圓環(huán)內，說明電暈老化的確是由于空間電荷的聚集引起的，而并

4、非電擊穿引起。
　　采用紅外光譜(FTIR)和 X射線衍射(XRD)對PI/Al2O3薄膜進行表征，并對PI/Al2O3薄膜的力學性能、電擊穿場強以及耐電暈時間進行測試。結果顯示 Al2O3粉體的加入并未影響 PI薄膜的亞胺化程度，不同分散方法也未破壞 Al2O3粉體的晶型。經砂磨機械分散制備的PI/Al2O3薄膜中 PI基體的有序度最高，而且其力學性能和耐電暈性能最優(yōu)，其拉伸強度、斷裂伸長率分別為115.4 MPa、12.72％

5、，耐電暈時間長達332 min。但其電擊穿場強不如其他分散方法制備的PI/Al2O3薄膜，僅為189.84 kV/mm。
　　采用透射電子顯微鏡(TEM)、FTIR和 XRD對親水性和疏水性 SiO2顆粒進行表征，結果顯示兩種粉體的粒徑相似、表面基團相同，而且同為非晶體無機物。另外對PI/Al2O3/SiO2薄膜的力學性能、電擊穿場強及耐電暈老化時間進行測試。結果顯示親水性 SiO2摻雜量為0.5 wt％的PI/Al2O3/SiO