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耐电晕纳米杂化聚酰亚胺的合成及表征

储焱  
【摘要】: 聚酰亚胺因为其优异的性能被广泛的应用于电气工业,例如高强度与高模量,低热膨胀系数和介电常数,优异的绝缘性能和耐溶剂性。 近年来,随着电机工业的迅速发展,高频电机与高压电机相继出现,这对电机用绝缘材料的性能要求达到了新的水平。不仅仅是高的机械强度、高模量和热稳定性,对耐电晕性能也提出了更高的要求,变成了性能指标中的一个重要因素。虽然纯聚酰亚胺的耐电晕性能比较好,但在应用中还远远不够。 显然,诸如金属氧化物类的无机材料有着有机材料某些无法达到的优异性能,但在实际应用中却有着很多无法克服的困难。已有证据表明,有机和无机杂化复合材料有着非常优异的性能。 聚酰亚胺(PI)作为一种有机材料,因为其内在限制,在性能优化上存在着难以避免的极限。于是可以预见,将陶瓷类无机金属化合物与有机的聚酰亚胺杂化复合将大大提高PI的性能。 本文采用均苯四甲酸二酐(PMDA)及 4,4’-二氨基二苯基醚(ODA)为基本原料,以N,N’-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂制备聚酰胺酸(PAA)溶液。并且成功地采用溶胶-凝胶法从聚酰胺酸的N,N’-二甲基乙酰胺(DMA c)溶液中的正硅酸四乙酯 (TEOS) 及甲基正硅酸乙酯 (MTEOS) 出发,通过聚酰胺酸中正硅酸四乙酯和甲基正硅酸乙酯的水解缩合,并接到 (PAA) 高分子链上,最后通过亚胺化制得了二氧化硅掺杂聚酰亚胺(PI/SiO2)薄膜。制备成的薄膜采用红外光谱,热失重分析,表面扫描电镜,原子力显微镜,光电子能谱,耐电晕试验等对其表面结构和电学性能,热性能等进行了表征。结果表明杂化膜材料形成了有机相包裹无机相的交联结构,聚酰亚胺与纳米粒子形成了新型的复合结构,其耐电晕性能随纳米粒子的粒径和其分布有着一定的规律性,我们还研究了反应条件(如反应温度,配料比,加料次序,二氧化硅含量,PAA含量及通过不同前提引入二氧化硅)与SiO2/PI纳米膜性能之间的关系,所有这些对开发新型的功能材料有着积极的推动意义。


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