PI-SiO2三層復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)及電學(xué)和熱學(xué)性能研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)是一類含有酰亞胺環(huán)的高分子絕緣材料，具有優(yōu)異的耐熱性、耐磨性、耐化學(xué)性、高氣體滲透性、電絕緣性等。聚酰亞胺材料廣泛地應(yīng)用于電力運(yùn)輸、能量存儲(chǔ)、電機(jī)絕緣、航空航天等領(lǐng)域。無(wú)機(jī)納米顆粒本身具有良好的物理化學(xué)特性，將無(wú)機(jī)顆粒摻入聚酰亞胺薄膜后，會(huì)使薄膜的電學(xué)性能、力學(xué)性能、熱學(xué)性能、光學(xué)性能等大大提高。此外，由于三層結(jié)構(gòu)復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，摻雜納米SiO2顆粒的上下兩層會(huì)減少電子與熱量的縱向傳導(dǎo)，保護(hù)中間純PI層分子結(jié)構(gòu)的完整性

2、，從而提高了電學(xué)性能和熱學(xué)性能。
　　本文通過(guò)原位聚合法將表面改性的親水型氣相SiO2顆粒摻入到聚酰亞胺復(fù)合薄膜中，由于氣相SiO2顆粒表面帶電且存在活性羥基、吸附水分子導(dǎo)致顆粒呈親水性，摻入薄膜中對(duì)薄膜的電學(xué)性能和熱學(xué)性能有較大提升，選取納米SiO2顆粒的摻雜組分依次為5wt.％、10wt.％、15wt.％、20wt.％、并且改進(jìn)傳統(tǒng)薄膜制備工藝，合成出與單層復(fù)合薄膜等厚度(30μm)的三層復(fù)合薄膜，其結(jié)構(gòu)為SiO2-PI/PI

3、/SiO2-PI，上下兩層為摻雜相同組分的納米SiO2顆粒的雜化層，中間層為純PI，且每層厚度均為10μm。通過(guò)透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、紅外光譜(FTIR)等測(cè)試手段表征納米顆粒的分散狀態(tài)及三層薄膜的表面和斷面結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，利用電氣強(qiáng)度測(cè)試儀、介電譜儀、耐電暈設(shè)備和差熱熱重分析儀研究三層結(jié)構(gòu)對(duì)聚酰亞胺基復(fù)合薄膜的電學(xué)性能和熱學(xué)性能的影響及機(jī)理。
　　通過(guò)納米SiO2顆粒的TEM結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)

4、，納米SiO2顆粒的分散性較好，納米粒徑在10-20nm之間;純PI薄膜及PI/SiO2納米復(fù)合薄膜的FTIR和XRD測(cè)試表明，通過(guò)原位聚合法可以制備出亞胺化完全的PI薄膜及PI/SiO2納米復(fù)合薄膜;采用SEM表征三層復(fù)合薄膜的表面及斷面形貌可以看出，納米SiO2顆粒均勻地分散在PI基體中，三層復(fù)合薄膜具有厚度均為10μm左右、界面清晰且層間沒有相互滲透。
　　摻入改性的納米SiO2單層和三層復(fù)合薄膜的介電性能均有提高，單層薄膜