纳米铝溶胶改性聚酰亚胺薄膜结构与性能的研究

【摘要】： 现代高新技术的发展对工程电介质材料的种类及性能提出了更高要求。由于聚酰亚胺有着一系列优异的性能,并且纳米技术可以改善传统电介质材料的特性,因此纳米杂化聚酰亚胺材料备受人们关注。杜邦生产的无机纳米杂化薄膜Kapton 100CR由于突出的耐电晕和导热性能被广泛应用于电子、电气领域。 本文采用溶胶-凝胶法制备纳米氧化铝材料,进而制备出了不同掺杂量的单层杂化聚酰亚胺薄膜和三层复合聚酰亚胺薄膜。利用耐击穿测试装置,耐电晕测试装置,介电谱仪,电子扫描电镜(SEM)等,对薄膜的电性能以及表面形貌进行测试和表征,并对实验结果进行分析讨论。 通过对实验结果的分析,可以看出单层杂化薄膜的耐电晕时间相对未掺杂薄膜有明显的提高,掺杂层掺杂量为24wt%(以氧化铝计算)的三层复合薄膜耐电晕时间为24.3h相对于相同掺杂量的单层杂化薄膜的耐电晕时间有一定提高,但与杜邦薄膜在相同实验条件下的耐电晕时间43.16h还有一定差距。杂化薄膜和复合薄膜的击穿场强均低于未掺杂薄膜,但三层复合薄膜的击穿场强明显高于单层杂化薄膜,与杜邦薄膜的击穿场强相接近。在相同频率下,单层杂化薄膜的介电常数随掺杂量的增加而增大;在相同掺杂量的条件下,介电常数随频率的升高而降低。在较低频范围内,当频率相同时,介电损耗角正切tanδ随掺杂量的增大而增大;在较高频范围内,当频率相同时,介电损耗角正切tanδ随掺杂量的增大而减小。电子扫描显微镜(SEM)的测试表明:无机纳米粒子在聚酰亚胺基体中分散较均匀,有机相与无机相之间具有较好的相容性,但与杜邦Kapton 100CR薄膜相比存在部分粒径较大的二次团聚粒子,对性能有一定的影响。