[发明专利]一种聚酰亚胺薄膜表面电荷快速消散方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种聚酰亚胺薄膜表面电荷快速消散方法。 

背景技术

聚酰亚胺薄膜作为一种特种工程材料，是在20世纪60年代在美国和前苏联军备竞赛及太空发展之下所开发的耐热性树脂，也是被公认为最成功的一种树脂。早期是利用聚酰亚胺优异的耐热性应用在电机当中，提高高温热稳定性。20世纪80年代，由于电子工业的发展，进一步带动了聚酰亚胺的开发，由于其优异的耐热性以及良好的加工性，很快成为半导体组以及电路板构装的一部分。按聚酰亚胺的结构和制备方法可以将其分两大类。一类是主链中含有脂肪族单元的聚酰亚胺，是通过加热芳香族四甲酸与脂肪族二元胺的盐进行缩聚而制得。另一类是主链中含有芳香族单元的聚酰亚胺，这类聚酰亚胺通常是采用两步法合成的。聚酰亚胺是一种综合性能优异的工程材料。由于主链上含有芳香环，它作为先进复合材料基体，具有突出的耐温性能和优异的机械性能，是目前树脂基复合材料中耐温性最高的材料之一，可在555℃短期内保持其物理性能，长期使用温度高达300℃以上，已经广泛用于航天、军事、电子等领域。同时聚酰亚胺还具有突出的电气性能与耐辐射性能，广泛用于封装、涂覆、电机绝缘材料等领域。其中主要产品有杜邦的Kapton、宇部兴产的UPIlex系列和钟渊的APIcal。PI薄膜由于其优异的特性得到长足发展，虽然它的价格较高，但因其性能可靠，工程应用很广泛，受到人们的青睐。但是PI分子主链上一般含有苯环和酰亚胺环结构，由于电子极化和结晶性，致使PI存在较强的分子链间作用，引起PI分子链紧密堆积，从而导致PI明显的吸水性和热膨胀性，致使PI薄膜耐电晕性很弱，这限制了其在高温和精密状态下的应用。 

电气性能的提高成为限制聚酰亚胺薄膜发展的一个重大问题。国内外专家对聚酰亚胺薄膜绝缘失效的机理进行了广泛深入的研究，主要认为局部放电时导致绝缘破坏的主要因素，而且表面电荷、空间电荷的累积等在绝缘失效过程中扮演着较为重要的角色。Bellomo等在研究方波电压下聚酰亚胺的寿命时，发现变频电机中绝缘材料的寿命主要由局部放电所控制。Foulon等人采用针-板电极，对聚酰亚胺薄膜在脉冲条件下进行试验，提出匝间绝缘的破坏是由于空间电荷的作用导致绝缘形成的针孔引起。Kimura.Ken采用电流传感器测量了方波脉冲下聚酰亚胺薄膜的表面放电，认为聚酰亚胺薄膜累积的表面电荷对局部放电有着重要影响。因此有效提高聚酰亚胺薄膜的表面电荷消散方法可以提高其耐电能力。本发明提供了一种聚酰亚胺薄膜表面电荷快速消散方法，通过对聚酰亚胺进行表面改性处理有效提高了聚酰亚胺薄膜抑制表面电荷的积累，显著的提高了其耐电性能。 

(一)目的 

本发明的目的在于提供一种聚酰亚胺薄膜表面电荷快速消散方法。 

(二)技术方案 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用卤族元素强的氧化性，采用卤族元素气体对聚酰亚胺薄膜系列产品进行表面改性处理，替换薄膜表面一层分子结构中C-H结构上的氢原子，形成一层均匀分布的C-卤族元素结构。当处于放电环境中，此层能够有效阻止表面电荷的积累，显著提高其表面电荷消散速度。 

有益效果 

本发明的优点和有益效果： 

①显著提高产品抑制表面电荷的积聚特性，显著提高表面电荷消散速度： 

②对产品机械性能无损伤，保持产品原貌； 

③生产工艺及流程简便，且产品性能稳定。 

附图说明

图1是本发明实施实例中试样表面电荷消散图； 

图2是本发明实施实例中试样表面电荷消散时间。 

最佳实施方式 

实施案例1：在密闭容器中放入普通聚酰亚胺薄膜，利用惰性空气持续冲刷容器内部，赶走密闭容器内的空气，形成一个惰性气体的环境。然后向密闭容器内充入卤族元素气体，在保持50℃温度环境下，持续反应10分钟，形成具有上下两层表面改性的聚酰亚胺薄膜。 

未处理试样与改性处理后试样表面电荷动态特性如图1所示：