聚酰亚胺/F46复合薄膜的制备及研究

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随着电力、电子技术的发展,变频电动机得到了迅速的发展。但其绝缘材料出现耐热等级不够而过早损坏已成为当下研究的热点。聚酰亚胺(PI)薄膜是一种H级绝缘材料,可在400℃下长期使用,但是聚酰亚胺薄膜缺乏自粘性,往往要在其表面涂敷胶粘剂,同时胶粘剂的耐热等级也要高,所以本文选用了聚全氟乙丙稀(F46)胶粘剂,F46具有热塑性塑料的良好加工性能,作为一种热熔胶,在一定温度范围内物理状态随温度改变而改变,而化学特性不变。  PI/F46复合薄膜粘接牢靠,机械强度高,绕组线弯曲与拉伸后仍能粘接良好,保持有良好的电气绝缘性能、密封防潮性能、耐热性和导热性能,减慢了电机绝缘热老化的速度,大大提高了电机的使用寿命。  由于PI薄膜表面亲水性差、表面光滑,导致其粘接性能差,本文先选用了酸碱表面改性PI薄膜制备了PI/F46复合薄膜,对其性能进行了测试,再选用DBD表面改性PI薄膜,将两者制备的复合薄膜进行了比较,最后选用DBD表面改性研究了F46涂层厚度与F46水乳液粘度和提拉速度的关系。主要工作如下:  1) PI/F46复合薄膜的制备及性能表征。采用浸渍提拉法制备了PI/F46复合薄膜,主要考察了复合薄膜的热性能、力学性能、摩擦磨损性能等。FT-IR表征结果表明:F46经熔融成型后可较好地结合在PI薄膜表面。TMA显示:在PI薄膜表面涂敷F46水乳液,可利用PI薄膜的低热膨胀系数,热膨胀系数从F46的80.22×10-6K-1降低到PI/F46的60.01×10-6K-1,有效地提高了复合薄膜的热稳定性。通过摩擦磨损测试,在PI薄膜表面涂敷F46涂层,摩擦系数从0.294降低到0.167,磨损率从2.51×10-6降低到2.05×10-6,F46涂层有效地降低了PI薄膜的摩擦系数和磨损率。通过拉伸测试,由于F46具有结晶结构,使得复合薄膜的拉伸强度略有下降。  2)采用酸碱表面改性和DBD表面改性PI薄膜,并比较。利用接触角仪、AFM、万能试验机研究了两种薄膜的表面能和表面粗糙度以及制备的复合薄膜的拉伸结合强度。研究表明未处理的PI薄膜平均粗糙度为0.5832nm,经过酸碱处理15min的平均粗糙度为1.932nm,经过DBD处理2min的平均粗糙度为6.821nm;未处理的表面能为44.63 mJ/m2,经过酸碱处理15min的表面能为50.01 mJ/m2,经过DBD处理2min表面能为57.67m J/m2;经过酸碱处理15min的结合强度为0.41Mpa,经过DBD处理2min结合强度为0.54 MPa。PI薄膜经过处理后表面的亲水性得到改善,表面能增加,提高了F46涂层与PI薄膜的拉伸结合强度。  3) F46涂层厚度的影响因素。采用万能试验机在F46水乳液粘度一定的情况下,不同速度下进行提拉,制备不同厚度的复合薄膜;在提拉速度一定的情况下,不同粘度下进行提拉,制备不同厚度的复合薄膜。利用厚度测试仪、耐压测试仪、以及万能试验机研究了不同厚度的复合薄膜以及击穿强度和拉伸结合强度。研究表明:提拉速度与涂层厚度的关系为提拉速度越快则涂层越厚;水乳液粘度与涂层厚度的关系是粘度越大则涂层厚度越厚,但也不是无限制的厚,不同的涂层都有一个临界龟裂厚度值。同时得到了厚度与提拉速度的0.67次方成正比,厚度与粘度的1.70次方成正比。随着F46涂层厚度的增大,薄膜击穿电压增大,而击穿强度减小。拉伸结合强度随着F46涂层厚度先增大后减小,这是由于缺陷的概率增加。
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