專利名稱：一種聚酰亞胺薄膜表面電荷快速消散方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺薄膜表面電荷快速消散方法。
背景技術(shù)：
聚酰亞胺薄膜作為一種特種工程材料，是在20世紀60年代在美國和前蘇聯(lián)軍備競賽及太空發(fā)展之下所開發(fā)的耐熱性樹脂，也是被公認為最成功的一種樹脂。早期是利用聚酰亞胺優(yōu)異的耐熱性應用在電機當中，提高高溫熱穩(wěn)定性。20世紀80年代，由于電子工業(yè)的發(fā)展，進一步帶動了聚酰亞胺的開發(fā)，由于其優(yōu)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(gòu)裝的一部分。按聚酰亞胺的結(jié)構(gòu)和制備方法可以將其分兩大類。一類是主鏈中含有脂肪族單元的聚酰亞胺，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制得。另一類是主鏈中含有芳香族單元的聚酰亞胺，這類聚酰亞胺通常是采用兩步法合成的。聚酰亞胺是一種綜合性能優(yōu)異的工程材料。由于主鏈上含有芳香環(huán)，它作為先進復合材料基體，具有突出的耐溫性能和優(yōu)異的機械性能，是目前樹脂基復合材料中耐溫性最高的材料之一，可在555°C短期內(nèi)保持其物理性能，長期使用溫度高達300°C以上，已經(jīng)廣泛用于航天、軍事、電子等領域。同時聚酰亞胺還具有突出的電氣性能與耐輻射性能，廣泛用于封裝、涂覆、電機絕緣材料等領域。其中主要產(chǎn)品有杜邦的Kapton、宇部興產(chǎn)的UPIlex系列和鐘淵的APIcal。PI薄膜由于其優(yōu)異的特性得到長足發(fā)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(huán)和酰亞胺環(huán)結(jié)構(gòu)，由于電子極化和結(jié)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(tài)下的應用。
電氣性能的提高成為限制聚酰亞胺薄膜發(fā)展的一個重大問題。國內(nèi)外專家對聚酰亞胺薄膜絕緣失效的機理·進行了廣泛深入的研究，主要認為局部放電時導致絕緣破壞的主要因素，而且表面電荷、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。Bellomo等在研究方波電壓下聚酰亞胺的壽命時，發(fā)現(xiàn)變頻電機中絕緣材料的壽命主要由局部放電所控制。Foulon等人采用針-板電極，對聚酰亞胺薄膜在脈沖條件下進行試驗，提出匝間絕緣的破壞是由于空間電荷的作用導致絕緣形成的針孔弓I起。Kimura.Ken采用電流傳感器測量了方波脈沖下聚酰亞胺薄膜的表面放電，認為聚酰亞胺薄膜累積的表面電荷對局部放電有著重要影響。因此有效提高聚酰亞胺薄膜的表面電荷消散方法可以提高其耐電能力。本發(fā)明提供了一種聚酰亞胺薄膜表面電荷快速消散方法，通過對聚酰亞胺進行表面改性處理有效提高了聚酰亞胺薄膜抑制表面電荷的積累，顯著的提高了其耐電性能。
(一)目的
本發(fā)明的目的在于提供一種聚酰亞胺薄膜表面電荷快速消散方法。
( 二 )技術(shù)方案
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:利用鹵族元素強的氧化性，采用鹵族元素氣體對聚酰亞胺薄膜系列產(chǎn)品進行表面改性處理，替換薄膜表面一層分子結(jié)構(gòu)中C-H結(jié)構(gòu)上的氫原子，形成一層均勻分布的C-鹵族元素結(jié)構(gòu)。當處于放電環(huán)境中，此層能夠有效阻止表面電荷的積累，顯著提高其表面電荷消散速度。有益效果本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果:①顯著提高產(chǎn)品抑制表面電荷的積聚特性，顯著提高表面電荷消散速度:②對產(chǎn)品機械性能無損傷，保持產(chǎn)品原貌；③生產(chǎn)工藝及流程簡便，且產(chǎn)品性能穩(wěn)定。


圖1是本發(fā)明實施實例中試樣表面電荷消散圖；圖2是本發(fā)明實施實例中試樣表面電荷消散時間。最佳實施方式實施案例1:在密閉容器中放入普通聚酰亞胺薄膜，利用惰性空氣持續(xù)沖刷容器內(nèi)部，趕走密閉容器內(nèi)的空氣，形成一個惰性氣體的環(huán)境。然后向密閉容器內(nèi)充入鹵族元素氣體，在保持50°C溫度環(huán) 境下，持續(xù)反應10分鐘，形成具有上下兩層表面改性的聚酰亞胺薄膜。未處理試樣與改性處理后試樣表面電荷動態(tài)特性如圖1所:從圖中可以看出表面改性處理后試樣初始電荷密度要比未處理試樣小一倍，而且表面改性后試樣其表面電荷在8分鐘內(nèi)就消散到接近于O,而未處理試樣經(jīng)過8分鐘消散后其電荷密度還是在±2000pC/mm以上。圖2給出了表面電荷的消散時間，從圖中可以看出未處理試樣，其表面電荷密度消散到初始電荷的10%以下需要80分鐘以上，而經(jīng)過表面改性處理后其表面電荷密度消散到初始電荷的10%僅需要10分鐘，這說明經(jīng)過表面改性處理后，能夠顯著的提高聚酰亞胺薄膜的表面電荷消散速度。本發(fā)明提供了一種有效的聚酰亞胺薄膜表現(xiàn)電荷快速消散方法。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明專利涉及一種聚酰亞胺薄膜表面電荷快速消散方法，他包括:利用鹵族元素強的氧化性，采用鹵族元素氣體對聚酰亞胺薄膜系列產(chǎn)品進行表面改性處理，替換薄膜表面一層分子結(jié)構(gòu)中C-H結(jié)構(gòu)上的氫原子，形成一層均勻分布的C-鹵族元素結(jié)構(gòu)。當處于放電環(huán)境中，此層能夠有效阻止表面電荷的積累，顯著提高其表面電荷消散速度。
全文摘要
本發(fā)明專利涉及一種聚酰亞胺薄膜表面電荷快速消散方法，他包括利用鹵族元素強的氧化性，采用鹵族元素氣體對聚酰亞胺薄膜系列產(chǎn)品進行表面改性處理，替換薄膜表面一層分子結(jié)構(gòu)中C-H結(jié)構(gòu)上的氫原子，形成一層均勻分布的C-鹵族元素結(jié)構(gòu)。當處于放電環(huán)境中，此層能夠有效阻止表面電荷的積累，顯著提高其表面電荷消散速度。
文檔編號C08J7/12GK103146012SQ20121047396
公開日2013年6月12日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者杜伯學, 李 杰, 杜偉 申請人:天津?qū)W子電力設備科技有限公司