聚酰亚胺薄膜受潮后绝缘性能

作者: 东莞市美鑫绝缘材料有限公司 日期: 2020-05-05 人气: - 评论: 0

  聚酰亚胺(polyimidePI),因其具有高的热稳定性、良好的机械特性以及优越的电气性能而被广泛的应用于航空、航天、微电子、高铁等领域。但是聚酰亚胺薄膜在高频脉冲电压下,其寿命大大缩短,主要是由于电机绕组端部过电压及其造成的强烈局部放电(partial dischargePD)将加剧电机绝缘的损伤速率,致使绝缘击穿。而往聚合物中掺杂纳米粒子可以改善绝缘介质的电气性能,获得高热导率、耐电晕等性能,而使得聚酰亚胺纳米复合薄膜的应用更加广泛。

  由于聚酰亚胺分子是极性高分子材料,其主链上具有大量的极性基团,在潮湿环境中极易吸收水分,这些基团会水解并使分子链发生开环反应,从而影响聚酰亚胺薄膜的绝缘性能。研究了水分对聚酰亚胺薄膜局部放电特性的影响[,结果表明少量的水分子在薄膜表面形成一层水膜,有助于其表面耐局放性能;D. Denton 等人研究发现聚酰亚胺薄膜吸潮后其介电强度会下降;也有文献表明吸水后聚酰亚胺薄膜的表面电荷消散更快,并且吸水后试样会出现一个新的浅陷阱峰。

  然而大量的文献都是研究水分对聚酰亚胺薄膜绝缘性能影响的宏观现象,却鲜有研究水分子和聚酰亚胺分子链的相互作用关系以及纳米粒子的引入对聚酰亚胺薄膜受潮后绝缘性能有哪些影响,因此需要从化学结构等微观的角度更深入的研究水分对聚酰亚胺纳米薄膜绝缘性能影响的机理。

  随着吸水率的增加,薄膜的介电损耗也随之增加,纯膜和纳米膜的耐电晕时间都出现先增大后减小的现象,击穿场强则出现逐渐下降的趋势。通过FTIR 图谱分析,聚酰亚胺薄膜在水分存在的情况下酰亚胺环分子链发生开环反应,生成许多小分子链和一些带离子基团的化合物,一方面增加了载流子的数量,加快电荷消散,抑制了局部电荷的积累;另一方面,水分吸收过多会令介质损耗增加,介电性能降低,使得薄膜绝缘性能下降。纳米膜由于纳米粒子的引入,水分子可在纳米膜的周围形成“水壳”,增多了电荷的传输通道,令其耐电晕时间先增大后减小的趋势更为明显,同时水分子和PI 分子链发生水解反应,使得纳米粒子与PI 分子链之间的化学键断裂,降低了聚合物基体的稳定性,因此纳米膜的击穿场强下降得更加严重。


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