耐电晕聚酰亚胺薄膜:制备、结构与性能

前言

章 绪论 1

1.1 聚酰亚胺的发展概况和发展趋势 2

1.1.1 聚酰亚胺的发展概况 2

1.1.2 聚酰亚胺的发展趋势 2

1.2 有机/无机杂化材料 3

1.2.1 有机/无机杂化材料的制备方法 4

1.2.2 有机/无机杂化材料的分类 10

1.2.3 有机/无机杂化材料的特点与应用 11

1.3 耐电晕聚酰亚胺复合材料 12

1.3.1 耐电晕机理分析 12

1.3.2 缘材料电老化机理模型 15

1.3.3 耐电晕聚酰亚胺复合材料研究进展 18

参考文献 23

第2章 纳米Al2O3/PI复合薄膜的制备与性能研究 28

2.1 原位聚合法制备纳米Al2O3/PI单层复合薄膜 28

2.1.1 Al2O3颗粒的偶联改性 28

2.1.2 原位聚合法制备纳米Al2O3/PI复合薄膜的合成 29

2.1.3 纳米Al2O3/PI复合薄膜微结构分析 30

2.1.4 纳米Al2O3/PI复合薄膜性能分析 33

2.2 纳米Al2O3颗粒分散方式对纳米Al2O3/PI复合薄膜性能的影响 38

2.2.1 分散方式对纳米Al2O3/PI复合薄膜结构影响 38

2.2.2 分散方式对纳米Al2O3/PI复合薄膜性能影响 41

2.3 水热法合成纳米Al2O3/PI复合薄膜 46

2.3.1 水热合成法基本原理及配方 46

2.3.2 不同体系纳米Al2O3/PI复合薄膜成型性分析 48

2.3.3 复合薄膜的微结构与性能 51

2.4 微量SiO2对纳米Al2O3/PI复合薄膜的影响 60

2.4.1 亲水性纳米SiO2颗粒和疏水性纳米SiO2颗粒的表征 61

2.4.2 SiO2掺杂量及其亲疏水性对复合薄膜微性能的影响 64

2.5 本章小结 72

参考文献 72

第3章 无机纳米氧化物共掺杂聚酰亚胺复合薄膜的制备与性能研究 74

3.1 超声辅助机械分散法制备Si-Al共掺杂聚酰亚胺复合薄膜 74

3.1.1 制备原理和流程 74

3.1.2 复合薄膜微结构及性能 76

3.2 溶胶-凝胶法制备Si-Al共掺杂聚酰亚胺复合薄膜 79

3.2.1 Si-Al共掺杂聚酰亚胺复合薄膜的制备 79

3.2.2 Si-Al共掺杂聚酰亚胺复合薄膜的微结构 81

3.2.3 Si-Al共掺杂聚酰亚胺复合薄膜的性能 87

3.2.4 不同Si/Al比例的聚酰亚胺复合薄膜性能分析 90

3.3 溶胶-凝胶法制备Si-Ti共掺杂聚酰亚胺复合薄膜 94

3.3.1 两相原位同步法制备PI/SiO2-TiO2复合薄膜 94

3.3.2 复合薄膜微结构与性能 96

3.4 本章小结 108

参考文献 108

第4章 聚酰亚胺三层复合薄膜的制备与性能研究 110

4.1 Al2O3/PI三层复合薄膜的制备 111

4.1.1 Al2O3/PI三层复合薄膜的逐层铺膜工艺 111

4.1.2 Al2O3/PI三层复合薄膜的亚胺化工艺 111

4.2 亚胺化工艺对Al2O3/PI三层复合薄膜性能的影响 112

4.2.1 各单因素对Al2O3/PI三层复合薄膜亚胺化程度的影响 112

4.2.2 亚胺化程度对Al2O3/PI三层复合薄膜层间结合程度的影响 114

4.2.3 各单因素对Al2O3/PI三层复合薄膜力学性能的影响 115

4.2.4 各单因素对Al2O3/PI三层复合薄膜热性能的影响 117

4.3 Al2O3/PI三层复合薄膜的结构 120

4.3.1 Al2O3/PI三层复合薄膜的微结构 120

4.3.2 Al2O3/PI三层复合薄膜的化学结构 126

4.4 Al2O3/PI三层复合薄膜的性能 130

4.4.1 Al2O3/PI三层复合薄膜耐热性能 130

4.4.2 Al2O3/PI三层复合薄膜力学性能 134

4.5 本章小结 136

参考文献 136

第5章 聚酰亚胺复合薄膜的 缘特性及耐电晕机理 138

5.1 Al2O3/PI复合薄膜的 缘特性 138

5.1.1 Al2O3/PI复合薄膜击穿场强 139

5.1.2 Al2O3/PI复合薄膜介电谱 140

5.1.3 Al2O3/PI复合薄膜耐电晕性能 143

5.2 Al2O3/PI复合薄膜的空间电荷及陷阱特性 149

5.2.1 Al2O3/PI复合薄膜加载电压时空间电荷特性 149

5.2.2 Al2O3/PI复合薄膜短路时空间电荷特性 152

5.2.3 不同场强对Al2O3/PI薄膜空间电荷特性的影响 154

5.3 Al2O3/PI复合薄膜的陷阱特性研究 157

5.4 Al2O3/PI三层复合薄膜层间界面结构与电性能关联性分析 161

5.4.1 Al2O3/PI复合薄膜的光激放电特性分析 161

5.4.2 Al2O3/PI三层复合薄膜介电谱分析 163

5.4.3 Al2O3/PI三层复合薄膜击穿场强分析 167

5.4.4 Al2O3/PI三层复合薄膜耐电晕性能分析 168

5.5 聚酰亚胺薄膜电晕老化降解动力学研究 177

5.5.1 聚合物热老化反应动力学基础 177

5.5.2 聚酰亚胺复合薄膜电晕降解机理分析 181

5.6 本章小结 187

参考文献 187

第6章 微电子领域用聚酰亚胺复合薄膜 189

6.1 BaTiO3/PI复合薄膜 189

6.1.1 BaTiO3/PI复合薄膜的制备 190

6.1.2 BaTiO3/PI复合薄膜的微结构 190

6.1.3 BaTiO3/PI复合薄膜的性能 193

6.2 Ag@ Al2O3/PI高介电复合薄膜 198

6.2.1 Ag@ Al2O3核壳纳米粒子的制备 198

6.2.2 Ag@ Al2O3核壳粒子结构分析 199

6.2.3 Ag@Al2O3/PI复合薄膜微结构分析 204

6.2.4 Ag@Al2O3/PI复合薄膜性能分析 205

6.3 AlN/PI复合薄膜 213

6.3.1 AlN/PI复合薄膜的制备 213

6.3.2 AlN/PI复合薄膜的微结构 213

6.3.3 AlN/PI复合薄膜的性能 218

6.4 本章小结 224

参考文献 224

聚酰亚胺是一种性能优良的有机聚合物工程材料，具有突出的耐热性、耐化学性、高机械强度，被广泛应用于宇航、微电子领域中。随着电机工业的迅速发展，特别是高频电机与高压电机相继出现，这不仅要求电机所用的绝缘材料具有较高的机械强度、高模量和热稳定性，还对薄膜的电性能提出了更高的要求。本书全面介绍了耐电晕聚酰亚胺复合薄膜的研究进展，重点针对纳米Al2O3、纳米SiO2单掺杂及混合掺杂聚酰亚胺单/三层复合薄膜的制备、结构、性能进行了详细介绍。内容除综合了世界较新的研究成果外，还包括作者在该领域多年的研究成果。