二氧化硅_聚酰亚胺纳米复合薄膜的制备与性能研究

1绝缘材料2009,42(6)

二氧化硅/聚酰亚胺纳米复合薄膜

的制备与性能研究

刘俊,何明鹏,陈昊,李娟,范勇

(哈尔滨理工大学材料科学与工程学院,哈尔滨150040)

摘要:采用溶胶-凝胶法,以苯基三乙氧基硅烷(P TES)为前驱体制备了氧化硅溶胶,并以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4’-二氨基二苯醚(ODA)为原料,用原位生成法制备了一系列不同掺杂量(质量分数)的PI/ SiO2复合薄膜。分别采用热失重分析仪(T GA)、扫描电镜(SEM)、耐电晕测试装置和耐击穿测试装置对薄膜的热性能、电性能进行了测试。结果表明,掺杂量为15%时纳米氧化硅粒子在PI基体中分散均匀,掺杂量为10%,热分解温度达到最大值,并且在工频50Hz,场强为60MV/m的室温条件下,掺杂量为15%时复合膜的耐电晕时间最长为55.73h,电气强度为327MV/m高于纯膜。

关键词:聚酰亚胺;纳米氧化硅;热性能;电性能

中图分类号:TM215.3;TM206文献标志码:A文章编号:1009-9239(2009)06-0001-04

The Pre p aration and Perf ormance Testin g

of N ano-or g anic-sil ica/PI Com p osite Fil m

L IU J un,HE Mi n g-p e n g,CHEN Hao,L I J uan,FAN Yon g

(S chool o f M ateri als S cience an d En g i neeri n g,Harbi n U ni versit y

o f S cience an d Technolo gy,Harbi n150040,Chi na)

Abstract:A silica s ol was p r e p ar ed usi n g p he n y lt riet hox y silane(P T ES)as t he p r ecurs or b y s ol-g el met hod.Bas ed on4,4’-ox y dianili ne(ODA)and p y r omellitic dianh y dride(PMDA),a s e q ue nce of dif2

f e r e nt do p i n g(mass p e rce nt)nano-or

g anic-silica/PI com p osit e fil ms we r e obt ai ned via i n sit u p ol y2

me rization.The t he r mal p r o p e r ties of t he com p osit e fil ms we r e t es t ed t hr ou g h TGA.The com2 p osit e fil ms’s urf ace was obs e r ved b y scanni n g elect r on micr osco p y(S EM).Als o,t he com p osit e fil ms’elect rical p r o p e r ties we r e t es t ed b y cor ona dischar g e meas uri n g e q ui p me nt and br eakdow n s t r e n g t h meas uri n g s y s t e m.The S EM micr o g ra p hs i ndicat e t hat t he SiO2p ar ticles ar e homo g e2 nousl y dis p e rs ed i n t he p ol y i mide mat ri x.The t he r mal s t abilit y of t he p ur e PI fil m can be i m2 p r oved b y ade q uat e addition of SiO2.It r eaches a maxi mum w he n do p ed wit h10%of SiO2.Whe n t he do p i n g amount of SiO2r eaches15wt%,t he cor ona-r esis t ant a g i n g lif e is55.73h unde r50Hz of p owe r f r e q ue nc y and60MV/m of elect rical field s t r e n g t h at r oom t e m p e rat ur e.It’s lon g e r t han t hat of p ur e fil ms.At t he s ame ti me,t he br eakdow n s t r e n g t h of t he com p osit e fil ms is327MV/m, w hich is hi g he r t han t hat of p ur e fil ms,t oo.

K e y words:p ol y i mide;nano-or g anic-silica;t he r mal p r o p e r t y;elect rical p r o p e r t y

1前言

通过控制无机物的结构,使无机相与有机相间形成一定的化学结构或物理相互作用,将无机物以某种尺度均匀分散于聚合物基体,得到具有优异性能的新型复合材料,这是材料领域的研究热点之一。无机粒子具有一系列优异性能,如力学性能、热稳定性及特殊的电磁性能等。聚合物本身也具有弹性、耐热性、介电性能和力学性能。有机/无机纳米复合将使两者的优异性能集于一体,相互补充[1]。

P I薄膜具有优异的介电特性,用无机纳米氧化物掺杂P I能进一步改善其热学及电学性能,尤其是耐电晕性。采用溶胶-凝胶法制得氧化硅溶胶[2],再将其均匀分散于P I基体中,以改善薄膜的耐电晕性。

收稿日期:2009-06-15

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50373008),黑龙江省科技

攻关项目(GC04A216)

作者简介:刘俊(1984-),女,黑龙江人,硕士生,研究方向为高电压

与绝缘技术,(电子信箱)j un198482@y ;范勇(1953-),

男,哈尔滨人,博士,教授,研究方向为新型绝缘材料的研制。

刘俊等:二氧化硅/聚酰亚胺纳米复合薄膜的制备与性能研究