温度对聚酰亚胺纳米复合薄膜介电特性的影响

作者: 美鑫绝缘 日期: 2015-12-07 人气: - 评论: 0

  聚酰亚胺(polyimidePI)具有耐高温(>400 )、耐低温(269 )、耐辐射以及介电性能优异等特点,目前已成为基本绝缘材料被广泛用作变频电机匝间绝缘及对地绝缘。

  根据介电理论,电介质的介电特性与介质在外加电场作用下极化过程的建立是否跟得上外电场的变化密切相关。纳米结构材料的介电常数来源主要是:①纳米固体庞大界面中大量空位、空洞等缺陷引起的界面极化;②固有电矩在外电场作用下改变方向形成的转向极化;③电子位移极化;④离子位移极化。根据电介质在交变电场作用下从建立极化到稳定所需时间的不同,可将电介质极化分为瞬时位移极化与松弛极化两大类。瞬时位移极化包括电子位移极化与离子位移极化,极化建立时间大约为10-16~10-12 s,远小于测试电场的变化周期,极化建立的时间可以忽略不计;后者包括界面极化与转向极化,此类极化在交变电场作用下需要经过较长的时间才能达到稳态。同时,由于电子位移极化与离子位移极化几乎不产生损耗,所以tanδ 主要来源于界面极化及转向极化。

  聚酰亚胺纳米复合薄膜在10 kHz 频率下的ε 温度谱及tanδ 温度谱。在30 ~80 ℃范围内,温度θ 升高,ε 值减小。这是因为θ 升高,薄膜内部高分子链热运动加剧,阻碍了聚合物分子的极性端基与侧链随外加交变电场的取向极化作用,从而使ε 值逐渐减小;当θ>80 ℃时,ε 值基本保持不变,这是因为此时分子链的热运动已经非常剧烈,聚合物分子极性端基与侧链极化的建立已经完全跟不上外加交变电场的变化频率,从而仅剩下瞬时位移极化对ε 值的贡献。

  tanδ 逐渐下降,这是因为θ 升高,分子热运动加剧,薄膜内部高分子链端基及侧链的取向极化作用削弱,从而使tanδ 减小;以70 ℃为转换点,其tanδ 值逐渐升高,并在110 ℃处出现峰值,随后tanδ 值逐渐下降,这与弛豫现象的特点相符合。


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