微量SiO2對(duì)PI-Al2O3復(fù)合薄膜性能的影響.pdf

1、近年來，電力電子技術(shù)飛速發(fā)展，高節(jié)能性的變頻電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，因此耐電暈老化性能優(yōu)異的絕緣材料被國(guó)內(nèi)外的研究專家廣泛關(guān)注。聚合物/納米復(fù)合材料逐漸進(jìn)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(jī)物改善有機(jī)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(jī)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(jī)含量均為16 wt％的聚酰亞胺(PI)/Al2O3復(fù)合薄膜。然后采用原位聚合法在砂磨機(jī)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(fù)合薄膜。
　　利用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)PI薄膜斷面的微觀形貌進(jìn)行表征，結(jié)果顯示：經(jīng)砂磨機(jī)械分散制備的PI/Al2O3薄膜中無機(jī)粉體分散最均勻；對(duì)于P

3、I/Al2O3/SiO2薄膜，親水性 SiO2改性的PI薄膜中無機(jī)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(shí)，無機(jī)粉體分散最均勻。并采用 SEM分別對(duì)擊穿老化及電暈老化后的薄膜進(jìn)行表征，結(jié)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(nèi)部，薄膜擊穿老化區(qū)域?yàn)閱为?dú)的一個(gè)孔，而電暈老化的腐蝕破壞區(qū)域?yàn)榄h(huán)形，擊穿孔在圓環(huán)內(nèi)，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(duì)PI/Al2O3薄膜進(jìn)行表征，并對(duì)PI/Al2O3薄膜的力學(xué)性能、電擊穿場(chǎng)強(qiáng)以及耐電暈時(shí)間進(jìn)行測(cè)試。結(jié)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(jīng)砂磨機(jī)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(xué)性能和耐電暈性能最優(yōu)，其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率分別為115.4 MPa、12.72％

5、，耐電暈時(shí)間長(zhǎng)達(dá)332 min。但其電擊穿場(chǎng)強(qiáng)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(duì)親水性和疏水性 SiO2顆粒進(jìn)行表征，結(jié)果顯示兩種粉體的粒徑相似、表面基團(tuán)相同，而且同為非晶體無機(jī)物。另外對(duì)PI/Al2O3/SiO2薄膜的力學(xué)性能、電擊穿場(chǎng)強(qiáng)及耐電暈老化時(shí)間進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果顯示親水性 SiO2摻雜量為0.5 wt％的PI/Al2O3/SiO