聚酰亚胺_纳米SiO2-Al2O3耐电晕薄膜的制备、表征及性能研究

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1、工学博士学位论文聚酰亚胺/纳米SiO2-Al2O3耐电晕薄膜的制备、表征及性能研究杨瑞宵哈尔滨理工大学2018年6月国内图书分类号：TM215工学博士学位论文聚酰亚胺/纳米SiO2-Al2O3耐电晕薄膜的制备、表征及性能研究博士研究生：杨瑞宵导师：范勇申请学位级别：工学博士学科、专业：高电压与绝缘技术所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TM215DissertationfortheDoctorDegreeinEngineeringPreparation,Chara

2、cterizationandPropertiesofPolyimide/NanoSiO2-Al2O3CompositeCoronaResistantFilmCandidate:YangRuixiaoSupervisor:FanYongAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringHighVoltageandInsulationSpecialty:TechnologyDateofOralExamination:June,2018HarbinUniversityofScienceandUniversi

3、ty:Technology哈尔滨理工大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文《聚酰亚胺/纳米SiO2-Al2O3耐电晕薄膜的制备、表征及性能研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读博士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：年月日哈尔滨理工大学博士学位论文使用授权书《聚酰亚胺/纳米SiO2-Al2O3耐电晕薄膜的制备、表征及性能研究

4、》系本人在哈尔滨理工大学攻读博士学位期间在导师指导下完成的博士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密，在年解密后适用授权书。不保密√。（请在以上相应方框内打√）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日聚酰亚胺/纳米SiO2-Al2O3耐电晕薄膜的制备、表

5、征及性能研究摘要聚酰亚胺(polyimide,PI)由于具有优异的热稳定性，机械性能和电气绝缘性能，广泛应用于航空航天及电气电子等领域。近年来，随着交流变频调速电机得到广泛应用，对绝缘材料的耐电晕性能的要求进一步提高。因此耐电晕材料的设计研制已成为材料科学的研究热点。本文采用纳米SiO2-Al2O3材料掺杂到PI基体中，制备了具有高耐电晕性能的纳米电介质材料。本文采用溶胶凝胶法与热液法结合的方式，制备了纳米SiO2-Al2O3分散液，采用原位聚合法将所制备的纳米SiO2-Al2O3与PI复合，并采用流延法和浸胶法制备了PI/纳米SiO2-

6、Al2O3单层和多层复合薄膜。采用X射线衍射、红外光谱、透射电镜等方法研究纳米粒子及复合薄膜的微观结构。研究结果表明，纳米SiO2-Al2O3为无定形结构，并且在其中形成了Si—O—Al结构，其平均粒径约为15~20nm；纳米SiO2-Al2O3粒子的引入降低了PI分子链的有序化程度，但对PI基体的亚胺化程度影响不大，纳米SiO2-Al2O3粒子在PI基体中分散性良好，平均粒径小于30nm，且多层复合薄膜层间介面清晰，无裂纹、气孔等缺陷。热稳定特性研究表明，纳米SiO2-Al2O3掺杂量的增加，有助于提高PI/纳米SiO2-Al2O3薄膜

7、的热稳定性，三层复合薄膜的热性能优于单层薄膜。薄膜的力学性能分析显示，纳米SiO2-Al2O3粒子的引入会降低PI/SiO2-Al2O3复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率，与单层薄膜相比较，采用浸胶法制备的三层复合薄膜具有更高的拉伸强度和断裂伸长率，而采用五层复合结构可以进一步提高材料的力学性能，五层复合薄膜A18A22PA22A18拉伸强度和断裂伸长率分别为152MPa和45%。宽频介电谱分析表明，三层PI/纳米SiO2-Al2O3复合薄膜的介电常数和介电损耗均随SiO2-Al2O3掺杂量的增加而增大，三层复合薄膜较单层薄膜具有更低的介电常

8、数和介电损耗。介电强度分析表明三层PI/纳米SiO2-Al2O3复合薄膜的介电强度要优于单层薄膜，采用五层复合结构可以在保证纳米粒子掺杂量的同时，进一步优化材料的介电强度特性。电导特性测试表-