聚酰亞胺-多壁碳納米管復(fù)合薄膜的制備與電性能研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)薄膜主要用于電工絕緣材料。隨著科技水平的提高，對制造電氣設(shè)備的絕緣材料的要求日趨高性能化、多功能化。國內(nèi)外學(xué)者一直致力于聚酰亞胺薄膜的改性研究。相比其它無機納米粒子而言，碳納米管(MWNTs)具有長徑比大和導(dǎo)電兩個顯著特點，大長徑比可以減少無機納米組分給基體帶來的力學(xué)性能劣化，高電導(dǎo)率可有效的分散電荷從而避免變頻電氣設(shè)備用PI薄膜在使用過程出現(xiàn)的電暈擊穿，所以我們采用MWNTs對PI薄膜進行改性，旨在提高其耐電暈性同時通

2、過抑制MWNTs在基體樹脂中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使改性后的PI雜化薄膜仍符合電工絕緣材料對其介電性能的要求。探究PI/MWNTs雜化薄膜微結(jié)構(gòu)對其電性能影響規(guī)律及機理。
　　 本文首先對MWNTs進行純化和表面功能化處理，然后在MWNTs均勻分散的溶劑中原位聚合生成均苯型PI薄膜的前體PAA，再經(jīng)熱亞胺化制備電工絕緣用PI薄膜。
　　 利用掃描電子顯微鏡(SEM)表征了功能化前后多壁碳納米管在溶劑中的分散性及復(fù)合薄膜的表面和斷

3、面形貌。利用紅外光譜對功能化前后多壁碳納米管表面的基團變化情況進行了表征，并采用高阻計、耐電暈測試裝置、耐壓測試儀和介電譜儀對薄膜的電性能進行了表征。結(jié)果表明：純化及功能化處理提高了多壁碳納米管在水中及PI基體中的分散性，薄膜的體積電阻率隨著MWNTs含量的增加而下降，當(dāng)摻雜量為11.598wt％時，薄膜的體積電阻率驟降到1.96×108Ω·m，多壁碳納米管的半導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)初步形成，介電常數(shù)和介電損耗均隨MWNTs含量（小于1wt％）的增加

4、而增加，介電常數(shù)、介電損耗在低頻區(qū)均會經(jīng)歷一個先減少后增大的過程?？傮w來看，介電常數(shù)隨頻率升高而降低，介電損耗隨頻率升高而增加，但在中低頻區(qū)域增加較為緩慢，高頻區(qū)增加較快。擊穿場強隨MWNTs含量提高呈下降趨勢，摻雜量0.6wt％以下時下降幅度較小，隨著摻雜量繼續(xù)提高，擊穿場強下降明顯，當(dāng)MWNTs含量超過2.9wt％，試驗在電壓施加的瞬間就停止了，薄膜表面無擊穿損傷的痕跡，說明材料并未發(fā)生擊穿現(xiàn)象，而是以導(dǎo)體形式直接導(dǎo)通。耐電暈時間在