提高聚酰亚胺-AlO纳米复合薄膜耐电晕性的研究

摘要

电力电子技术的发展使得变频调速技术得到了快速广泛的应用，但因变频调制在绝缘中产生脉冲高频、局部放电及空间电荷损耗，将加速绝缘的破坏，在匝间发生击穿，所以迫切需要提高聚酰亚胺的耐电晕性能。本文采用直接掺杂法制备了聚酰亚胺/纳米Al203粉体复合薄膜，采用高分辨透射电子显微镜(TEM)对几种不同表面处理的纳米Al203粉体进行形貌表征，研究了不同基体树脂、粉体表面处理、粉体用量及脱模剂用量对复合薄膜的热性能、力学性能、电性能等方面的影响及作用机理，重点讨论了对耐电晕性能的影响。
　　 研究结果表明，基体树脂为I型的复合薄膜在保持其他性能良好的基础上耐电晕性能明显高于II型复合薄膜，而II型复合薄膜却有着较低的热收缩率和较高的力学性能；纳米Al203粉体的加入对密度的影响符合加和性规律，密度随着粉体含量的增加而增大；加入纳米Al203粉体后，可明显提高复合薄膜的热导率，随着粉体含量的增加，热导率的增大呈线性规律；加入纳米Al203粉体后，复合薄膜的收缩率降低，随着粉体含量的增加，复合薄膜150℃下的收缩率基本上没有什么变化，但400℃下的收收缩率变化较为明显，呈逐渐下降趋势，且纵向收缩率大于横向；加入纳米Al203粉体后，复合薄膜击穿场强均有不同程度的提高，随着粉体含量的增加，复合薄膜的击穿场强先增大后减小；加入纳米Al203粉体后，复合薄膜的耐电晕寿命都有不同程度的提高，且随着粉体含量的增加，复合薄膜的耐电晕寿命不断提高，当未偶联纳米Al203粉体的含量达到13.3％时，复合薄膜的耐电晕寿命最好，在室温工频下达到26.9h。随着脱模剂含量的增加，脱模模效果越来越好，但复合薄膜的拉伸强度、断裂伸长率均有所降低；击穿场强随着脱模剂用量的增加呈递减趋势。
　　 选取实验室确定的配方于某公司进行生产扩试，制得的复合薄膜与杜邦Kapton CR性能性能对比研究表明，生产扩试膜的耐电晕性能在90℃20kHz条件下平均值达到1107min，耐电晕寿命几乎是Kapton CR膜（平均寿命452min）的三倍，且其他综合性能保持良好。