《《毕业设计颜小兵》》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《毕业设计颜小兵》（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、PI/AlN复合薄膜介电性能的研究复合薄膜介电性能的研究学学 生：颜小兵生：颜小兵指导教师：陈明华指导教师：陈明华编辑课件课题研究的意义及目的课题研究的意义及目的聚酰亚胺以其优异的介电性能、热性能以及聚酰亚胺以其优异的介电性能、热性能以及高强度的机械性能使得其在多领域具有广泛高强度的机械性能使得其在多领域具有广泛的应用的应用 ；在电工绝缘领域，聚酰亚胺被广泛；在电工绝缘领域，聚酰亚胺被广泛用作电机绝缘材料，大幅度提高了电机绝缘用作电机绝缘材料，大幅度提高了电机绝缘的耐热等级。近年来随着电机工业的进步和的耐热等级。近年来随着电机工业的进步和电工新技术的应用，特别是高压电机和变频电工新技术的应用，
2、特别是高压电机和变频电机的快速开展，对电机用绝缘材料的性能电机的快速开展，对电机用绝缘材料的性能要求更加苛刻，除较高的热稳定性要求外，要求更加苛刻，除较高的热稳定性要求外，还必须具备优异的耐电晕能力还必须具备优异的耐电晕能力 ；然而纯聚酰；然而纯聚酰亚胺的耐电晕老化远不能满足这些应用要求，亚胺的耐电晕老化远不能满足这些应用要求，以其作为绝缘材料的变频电机频繁发生早期以其作为绝缘材料的变频电机频繁发生早期绝缘老化失效绝缘老化失效,限制了在变频电机绝缘中的限制了在变频电机绝缘中的编辑课件应用。因此，聚酰亚胺纳米复合电介质应应用。因此，聚酰亚胺纳米复合电介质应运而生，成为研究聚酰亚胺的主流。掺杂运而
3、生，成为研究聚酰亚胺的主流。掺杂无机纳米粒子，大幅度提高其耐电晕能力无机纳米粒子，大幅度提高其耐电晕能力成为国内外研究的热点；大量研究说明，成为国内外研究的热点；大量研究说明，少量的无机纳米杂化可以显著改善聚合物少量的无机纳米杂化可以显著改善聚合物电介质的介电常数、介电损耗、电阻率、电介质的介电常数、介电损耗、电阻率、击穿场强、局部放电等介电性能。根据无击穿场强、局部放电等介电性能。根据无机纳米颗粒的不同性质以及实际产品及应机纳米颗粒的不同性质以及实际产品及应用需求，可制备不同性能纳米复合电介质。用需求，可制备不同性能纳米复合电介质。因此聚酰亚胺纳米复合电介质具有广阔的因此聚酰亚胺纳米复合电介
4、质具有广阔的研究空间和实用前景。研究空间和实用前景。编辑课件前期工作前期工作一、资料查阅整理一、资料查阅整理二、论文提纲整理二、论文提纲整理三、课题相应实验三、课题相应实验编辑课件资料查阅整理资料查阅整理一、聚酰亚胺材料的简介一、聚酰亚胺材料的简介二、国内外聚酰亚胺的研究现状二、国内外聚酰亚胺的研究现状编辑课件什么是聚酰亚胺什么是聚酰亚胺？聚酰亚胺英文名：聚酰亚胺英文名：Polyimide Polyimide，简称，简称PIPI。是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物，是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要。要。聚酰亚胺又分为
5、缩聚型聚酰亚胺和加聚酰亚胺又分为缩聚型聚酰亚胺和加聚型聚酰亚胺两种，缩聚型芳香族聚酰亚聚型聚酰亚胺两种，缩聚型芳香族聚酰亚胺是由芳香族二元胺和芳香族二酐、芳香胺是由芳香族二元胺和芳香族二酐、芳香族四羧酸或芳香族四羧酸二烷酯反响而制族四羧酸或芳香族四羧酸二烷酯反响而制得得 ，加聚型聚酰亚胺又主要分为聚双马来，加聚型聚酰亚胺又主要分为聚双马来酰亚胺和降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂两酰亚胺和降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂两种。种。编辑课件聚酰亚胺的应用价值聚酰亚胺的应用价值聚酰亚胺的特性：聚酰亚胺的特性：聚酰亚胺是综合性能最正确的有机高聚酰亚胺是综合性能最正确的有机高分子材料之一，耐高温达分子材料之一，耐高
6、温达 400以上以上，长期使用温度范围长期使用温度范围200300，无明，无明显熔点，高绝缘性能，显熔点，高绝缘性能，103 赫下介电常赫下介电常数数4.0，介电损耗仅，介电损耗仅0.0040.007，属，属F至至H级绝缘材料。级绝缘材料。总的来说聚酰亚胺具有以下特性：总的来说聚酰亚胺具有以下特性：1由联苯四甲酸二酐和对苯二胺合成由联苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺，热分解温度达的聚酰亚胺，热分解温度达600，是迄，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。今聚合物中热稳定性最高的品种之一。编辑课件2 2聚酰亚胺可耐极低温，如在聚酰亚胺可耐极低温，如在269269的液的液态氦中不会脆裂。态氦中
7、不会脆裂。3 3聚酰亚胺具有优良的机械性能，未填充的聚酰亚胺具有优良的机械性能，未填充的塑料的抗张强度都在塑料的抗张强度都在100Mpa100Mpa以上，均苯型聚酰以上，均苯型聚酰亚胺的薄膜亚胺的薄膜KaptonKapton为为170Mpa170Mpa以上，而联苯以上，而联苯型聚酰亚胺型聚酰亚胺Upilex SUpilex S到达到达400Mpa400Mpa。4 4一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂，对稀一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂，对稀酸稳定，一般的品种不大耐水解，这个看似缺酸稳定，一般的品种不大耐水解，这个看似缺点的性能却使聚酰亚胺有别于其他高性能聚合点的性能却使聚酰亚胺有别于其他高性能聚合
8、物的一个很大的特点物的一个很大的特点 。5 5聚酰亚胺的热膨胀系数在聚酰亚胺的热膨胀系数在210-5210-5310-5 310-5，联苯型可达，联苯型可达10-610-6，个别品种可，个别品种可达达10-710-7。编辑课件6 6聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄膜在膜在5109rad5109rad快电子辐照后强度保持率为快电子辐照后强度保持率为90%90%。7 7聚酰亚胺具有良好的介电性能，介电常聚酰亚胺具有良好的介电性能，介电常数为数为3.43.4左右，引入氟，或将空气纳米尺寸分散左右，引入氟，或将空气纳米尺寸分散在聚酰亚胺中，介电常数可以降到在聚酰亚胺
9、中，介电常数可以降到2.52.5左右。介左右。介电损耗为电损耗为10-310-3，介电强度为，介电强度为100100300KV/mm300KV/mm，广，广成热塑性聚酰亚胺为成热塑性聚酰亚胺为300KV/mm300KV/mm，体积电阻为，体积电阻为1017cm1017cm。8 8聚酰亚胺是自熄性聚合物，发烟率低。聚酰亚胺是自熄性聚合物，发烟率低。9 9聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。1010聚酰亚胺无毒，有一些聚酰亚胺还具有聚酰亚胺无毒，有一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性很好的生物相容性 。编辑课件聚酰亚胺的应用：聚酰亚胺的应用：1薄膜：是聚酰亚胺最早的商
10、品之一，薄膜：是聚酰亚胺最早的商品之一，用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。主用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。主要产品有杜邦要产品有杜邦Kapton,宇部兴产的宇部兴产的Upilex系列和钟渊系列和钟渊Apical。透明的聚酰。透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底版。亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底版。2涂料：作为绝缘漆用于电磁线，或涂料：作为绝缘漆用于电磁线，或作为耐高温涂料使用。作为耐高温涂料使用。3先进复合材料：用于航天、航空器先进复合材料：用于航天、航空器及火箭部件。是最耐高温的结构材料之及火箭部件。是最耐高温的结构材料之一。例如美国的超音速客机方案所设计一。例如美国的超音速客机方案
11、所设计的速度为的速度为2.4M，飞行时外表温度为，飞行时外表温度为177，要求使用寿命为，要求使用寿命为60000h，据报，据报道已确定道已确定50%的结构材料为以热塑型聚的结构材料为以热塑型聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料，每架飞机的用量约为料，每架飞机的用量约为30t。编辑课件4 4纤维：弹性模量仅次于碳纤维，作为高温纤维：弹性模量仅次于碳纤维，作为高温介质及放射性物质的过滤材料和防弹、防火织介质及放射性物质的过滤材料和防弹、防火织物。物。5 5泡沫塑料：用作耐高温隔热材料。泡沫塑料：用作耐高温隔热材料。6 6工程塑料：有热固性也有热塑型，热塑型工程
12、塑料：有热固性也有热塑型，热塑型可以模压成型也可以用注射成型或传递模塑。可以模压成型也可以用注射成型或传递模塑。主要用于自润滑、密封、绝缘及结构材料。广主要用于自润滑、密封、绝缘及结构材料。广成聚酰亚胺材料已开始应用在压缩机旋片、活成聚酰亚胺材料已开始应用在压缩机旋片、活塞环及特种泵密封等机械部件上。塞环及特种泵密封等机械部件上。7 7胶粘剂：用作高温结构胶。广成聚酰亚胶粘剂：用作高温结构胶。广成聚酰亚胺胶粘剂作为电子元件高绝缘灌封料已生产。胺胶粘剂作为电子元件高绝缘灌封料已生产。8 8别离膜：用于各种气体对，如氢别离膜：用于各种气体对，如氢/氮、氮氮、氮/氧、二氧化碳氧、二氧化碳/氮或甲烷等
13、的别离，从空气烃类氮或甲烷等的别离，从空气烃类原料气及醇类中脱除水分。也可作为渗透蒸发原料气及醇类中脱除水分。也可作为渗透蒸发膜及超滤膜。由于聚酰亚胺耐热和耐有机溶剂膜及超滤膜。由于聚酰亚胺耐热和耐有机溶剂性能，在对有机气体和液体的别离上具有特别性能，在对有机气体和液体的别离上具有特别重要的意义。重要的意义。编辑课件9 9光刻胶：有负性胶和正性胶，分辨率可达光刻胶：有负性胶和正性胶，分辨率可达亚微米级。与颜料或染料配合可用于彩色滤光亚微米级。与颜料或染料配合可用于彩色滤光膜，可大大简化加工工序。膜，可大大简化加工工序。1010在微电子器件中的应用：用作介电层进在微电子器件中的应用：用作介电层进
14、行层间绝缘，作为缓冲层可以减少应力、提高行层间绝缘，作为缓冲层可以减少应力、提高成品率。作为保护层可以减少环境对器件的影成品率。作为保护层可以减少环境对器件的影响，还可以对响，还可以对a-a-粒子起屏蔽作用，减少或消除粒子起屏蔽作用，减少或消除器件的软误差器件的软误差soft errorsoft error。1111液晶显示用的取向排列剂：聚酰亚胺在液晶显示用的取向排列剂：聚酰亚胺在TN-LCDTN-LCD、SHN-LCDSHN-LCD、TFT-CDTFT-CD及未来的铁电液晶显及未来的铁电液晶显示器的取向剂材料方面都占有十分重要的地位。示器的取向剂材料方面都占有十分重要的地位。1212湿敏材
15、料：利用其吸湿线性膨胀的原理湿敏材料：利用其吸湿线性膨胀的原理可以用来制作湿度传感器。可以用来制作湿度传感器。编辑课件国内外研究现状国内外研究现状在应用于耐电晕方面的聚合在应用于耐电晕方面的聚合物研究领域，国外起步较早，物研究领域，国外起步较早，进行比较全面而且深入的系进行比较全面而且深入的系统研究。我国在该领域起步统研究。我国在该领域起步较晚，由于工业体系和实验较晚，由于工业体系和实验条件限制，工业化产品与国条件限制，工业化产品与国外大公司外大公司(如如Dupont、飞利、飞利浦道奇浦道奇)的产品在耐电晕性能的产品在耐电晕性能方面存在较大的差距，因此，方面存在较大的差距，因此，进行全面、深入
16、地研究成为进行全面、深入地研究成为一种必然趋势。国外科研人一种必然趋势。国外科研人员从不同角度研究温度场、员从不同角度研究温度场、湿度、电场等外界因素对聚湿度、电场等外界因素对聚合物电介质性能及结构的影合物电介质性能及结构的影响。响。S.Diaham等人研究在等人研究在25-400温度范围内、直流温度范围内、直流电场条件下聚酰亚胺薄膜的电场条件下聚酰亚胺薄膜的击穿场、介电性能。击穿场、介电性能。编辑课件Gorur Govinda RajuGorur Govinda Raju等人等人 研究温度、电场强度研究温度、电场强度和电极材料对杜邦聚酰亚胺薄膜传输电流、脱和电极材料对杜邦聚酰亚胺薄膜传输电流、脱附及吸附的影响，研究结果说明，随时间增加，附及吸附的影响，研究结果说明，随时间增加，电流等温衰减。电流等温衰减。D.RodriguezD.Rodriguez等人研究击穿及局等人研究击穿及局部放电与湿度的关系。这些研究初步探索了部放电与湿度的关系。这些研究初步探索了PIPI在外加温度场与外电场变化时的特性，但其机在外加温度场与外电场变化时的特性，但其机理还未完全探究清楚；远未能够揭示材料微观理还
