一種檢測氟化聚醯亞胺薄膜耐表面放電性的方法
2023-07-16 11:09:26 2
一種檢測氟化聚醯亞胺薄膜耐表面放電性的方法
【專利摘要】本發明涉及一種檢測氟化聚醯亞胺薄膜耐表面放電性的方法，它通過，利用滷族元素強的氧化性，採用氟氣對聚醯亞胺薄膜系列產品進行表面氟化處理，替換薄膜表面一層分子結構中C-H結構上的氫原子，形成一層均勻分布的C-F結構。此層能夠有效阻止表面和空間電荷的積累，抑制局部放電的發生，從而顯著提高其耐電暈時間。
【專利說明】一種檢測氟化聚醯亞胺薄膜耐表面放電性的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種檢測氟化聚醯亞胺薄膜耐表面放電性的方法。
【背景技術】 [0002]聚醯亞胺薄膜作為一種特種工程材料，是20世紀60年代在美國和前蘇聯軍備競賽及太空發展之下所開發的耐熱性樹脂，也是被公認為最成功的一種樹脂。早期是利用聚醯亞胺優異的耐熱性應用在電機當中，提高高溫熱穩定性。20世紀80年代，由於電子工業的發展，進一步帶動了聚醯亞胺的開發，由於其優異的耐熱性以及良好的加工性，很快成為半導體組以及電路板構裝的一部分。按聚醯亞胺的結構和製備方法可以將其分為兩大類。一類是主鏈中含有脂肪族單元的聚醯亞胺，是通過加熱芳香族四甲酸與脂肪族二元胺的鹽進行縮聚而製得。另一類是主鏈中含有芳香族單元的聚醯亞胺，這類聚醯亞胺通常是採用兩步法合成的。聚醯亞胺是一種綜合性能優異的工程材料。由於主鏈上含有芳香環，它作為先進複合材料基體，具有突出的耐溫性能和優異的機械性能，是目前樹脂基複合材料中耐溫性最高的材料之一，可在555°C下短期內保持其物理性能，長期使用溫度高達300°C以上，己經廣泛用於航天、軍事、電子等領域。同時聚醯亞胺還具有突出的電氣性能與耐輻射性能，廣泛用於封裝、塗覆、電機絕緣材料等領域。其中主要產品有杜邦的Kapton、宇部興產的UPIlex系列和鍾淵的APIcal。PI薄膜由於其優異的特性得到長足發展，雖然它的價格較高，但因其性能可靠，工程應用很廣泛，受到人們的青睞。但是PI分子主鏈上一般含有苯環和醯亞胺環結構，由於電子極化和結晶性，致使PI存在較強的分子鏈間作用，引起PI分子鏈緊密堆積，從而導致PI明顯的吸水性和熱膨脹性，致使PI薄膜耐電暈性很弱，這限制了其在高溫和精密狀態下的應用。
[0003]電氣性能的提高成為限制聚醯亞胺薄膜發展的一個重大問題。國內外專家對聚醯亞胺薄膜絕緣失效的機理進行了廣泛深入的研究，認為雖然表面電荷、空間電荷的累積等在絕緣失效過程中扮演著較為重要的角色，但局部放電是導致絕緣破壞的主要因素。Foulon等人採用針-板電極，對聚醯亞胺薄膜在脈衝條件下進行試驗，提出匝間絕緣的破壞是由於空間電荷的作用導致絕緣形成的針孔引起。Kimura.Ken採用電流傳感器測量了方波脈衝下聚醯亞胺薄膜的表面放電，認為聚醯亞胺薄膜累積的表面電荷對局部放電有著重要影響。Bellomo等在研究方波電壓下聚醯亞胺的壽命時，發現變頻電機中絕緣材料的壽命主要由局部放電所控制。因此有效提高聚醯亞胺薄膜的表面和空間電荷消散可以抑制局部放電的發生，從而提高其耐電暈能力。本發明提供了一種表面氟化的聚醯亞胺薄膜的表面放電測試方法，通過對聚醯亞胺進行表面氟化處理有效提高了聚醯亞胺薄膜抑制局部放電的發生，顯著的提高了其耐電暈性能。
[0004]目的
[0005]本發明的目的在於提供一種測試聚醯亞胺薄膜表面局部放電強度的方法。
[0006]技術方案
[0007]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:利用滷族元素強的氧化性，採用氟氣對聚醯亞胺薄膜系列產品進行表面氟化處理，替換薄膜表面一層分子結構中C-H結構上的氫原子，形成一層均勻分布的C-F結構。此層能夠有效阻止表面局部放電的發生，從而顯著提高聚醯亞胺薄膜的耐電暈性能。
[0008]有益效果
[0009]本發明的優點和有益效果:
[0010]①顯著提高產品抑制表面局部放電的性能，從而顯著提高產品的耐電暈性能；
[0011]②對產品機械性能無損傷，保持產品原貌；
[0012]③生產工藝及流程簡便，且產品性能穩定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明實施實例中試樣表面局部放電光的圖像；
[0014]最佳實施方式
[0015]實施案例:在密閉容器中放入普通聚醯亞胺薄膜，利用惰性空氣持續衝刷容器內部，趕走密閉容器內的空氣，形成一個惰性氣體的環境。然後向密閉容器內充入氟氣，在保持50°C溫度環境下，各試樣分別反應15、30、45、60和90分鐘，形成具有上下兩層表面改性的聚醯亞胺薄膜，並對不同氟化時間的樣品與未氟化處理樣品的性能進行比對分析。
[0016]未氟化試樣與 氟化後試樣局部放電光圖像如圖1所示:
[0017]從圖中可以看出表面氟化處理後試樣表面放電光強度要比未處理試樣弱很多，而且表面氟化後試樣的耐電暈時間延長了很多，尤其是試樣d。未氟化試樣持續加壓70秒(700幀)後就擊穿，隨著氟化時間由15分鐘延長到45分鐘，試樣的放電光強度逐漸減弱，耐電暈時間逐漸變長，在氟化45分鐘時其耐電暈時間能夠達到130秒。而當氟化時間由45分鐘延長到90分鐘時，放電光強度逐漸變強，耐電暈時間變短，但是試樣e和f的抑制放電的能力仍舊比未氟化試樣強很多。這說明經過表面氟化後，能夠顯著的提高聚醯亞胺薄膜的耐電暈性能。本發明提供了一種有效的測量聚醯亞胺薄膜耐表面放電性能的方法。
【權利要求】
1.本發明專利涉及一種檢測氟化聚醯亞胺薄膜耐表面放電性的方法，它包括:本發明通過利用滷族元素強的氧化性，採用滷族元素氣體氟氣對聚醯亞胺薄膜系列產品進行表面氟化，替換薄膜表面一層分子結構中C-H結構上的氫原子，形成一層均勻分布的C-F結構。此層能夠有效阻 止表面和空間電荷的積累，抑制局部放電的發生，從而顯著提1?其耐電暈時間。
【文檔編號】C08L79/08GK103467767SQ201310406651
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月6日 優先權日:2013年9月6日
【發明者】杜伯學, 杜恆, 杜偉 申請人:天津學子電力設備科技有限公司