无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜的制备及性能研究

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1、兰玺鎏墨三查兰三兰堡圭兰竺兰銮无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜的制备及性能研究摘要聚酰亚胺因具有高热稳定性、高强度与高模量、低热膨胀系数和介电常数、优异的绝缘性能和耐溶剂性等优异性能而被广泛地应用于航空航天、军事、电气电子等工业领域。但随着近年来电机工业的迅速发展，高频、高压电机与变频电机相继出现，对电机用绝缘材料的性能提出了新的要求。不仅仅是高的机械强度、高模量和热稳定性，对耐电晕性能也提出了更高的要求，虽然纯聚酰亚胺的耐电晕性能比较好，但在应用中还远不能满足要求。实践表明诸如金属氧化物类的无机材料具有一些有机材料

2、所不具备的优异性能，若在现有的有机基体树脂中引入无机组分，将在很大程度上改善有机材料的性能，并且有机／无机复合材料在某种程度上表现出非常优异的综合性能。本文采用溶胶一凝胶工艺，以甲基三乙氧基硅烷为无机前驱体，以3一氨丙基三乙氧基硅烷为偶联荆在聚酰胺酸的二甲基乙酰胺溶液中原位产生二氧化硅纳米粒子合成了聚酰亚胺／二氧化硅基体树脂，并以此制备了无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜。为了使两相间产生强的相互作用在本实验中采用加入偶联剂的方法。采用凝胶色谱(GPC)对聚酰胺酸的分子量随溶液的固体含量及存放时间的变化进行分析，对制备

3、的薄膜采用红外光谱、原子力显微镜进行结构和表面形貌表征，并对薄膜的吸水性、热性能和电学性能进行了测试和研究。结果表明无机组份的加入及其含量和两相间的界面形态将对杂化薄膜的性能产生很大的影响，而且偶联剂使得两相间产生的这种强相互作用将对无机纳米粒子的分散、两相相容性及界面形态具有明显的改善作用。吸水率随二氧化硅含量的增加而降低，杂化薄膜的热分解温度没有明显变化。本文重点讨论了杂化薄膜的电学性能，包括介电性能、绝缘性能和耐电晕性能。关键词聚酰亚胺；杂化薄膜；偶联剂；电学性能哈尔滨理工大学工学硕士学位论文PREBM

4、【乙姐IONANDCHARACTERIZATION0FPoIⅣIMlDE／SILICANANo-HYBRIDFILMSAbstractPolyimide(PDthatservesasatypicalkindofengineedngpolymermaterialhasbeenusedwidelyintheaerial，nudearandmicroelectronicindustriesbecauseofitsoutstandingcharacteristics，suchasexcellentthermalsta

5、bility,relativelyhightensilestrengthandmodulus，and，especially,preeminentelectricalpropertiesincludinglowdielectricconstant．Butthefactsthatthepurepelyimidehasmanydisadvantages，suchashighwettability,thermalexpansivityandmoreover,thatsomeapplicationspreferamor

6、erigidclaim，demandthehigherperformancepolyimide．Usually,inorganiematerialshavesomeuniquecharacteristicscomparedwithorganicmaterials．Itprovedbyexperimentsthatincorporatinginorganicingredientintoorganicmatrixresinwouldproduceanewkindofmaterialthatpresentedcha

7、racteristicsandpropertiesofthebothtwomoieties．Inthispaper，akindofnano—hybridpelyimide／silicamatrixresinwassynthesizedbythehydrolysisandcondensationofmethyl—triethoxysilanethatservedastheprecursoroftheino唱anicmoietyandproducedthenano-particleofsilicain·-situ

8、inthepolyamicacidsolutionthroughsol—gelreaction，andthenthecompositefilmwasprepared．Inordertoimprovethemolecularforcebetweentheorganicandinorganicphase．acouplingagentwasusedinthiswork．Thcvariationofthem