CN110794276B - 一种聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能检测方法，包括以下步骤：将待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样表面接入金属平板电极并设置表面电位计，并置于检测容器中，抽真空；将待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样两极板施加2‑5kV直流电压进行电晕充电3min，充电后利用表面电位计测量试样表面电位v随时间t的变化值；待表面电位为零时，继续对待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样两极板施加0‑10V直流电压，按一定速率开始增大电压值，直至待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样表面被击穿，记录击穿电压值v2和该时刻t2,计算聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能。本发明提供的复合薄膜材料耐电晕性能检测方法测试结果客观，评价科学。

Description

一种聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能检测方法
技术领域
本发明涉及材料领域，特别涉及一种聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能检测方法。
背景技术
聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环(-CO-NH-CO-)的一类聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要。聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，具有耐高温、低介电常数、耐腐蚀等优点，其耐高温性能达到400℃以上，长期使用温度范围为-200～300℃，具有很高的绝缘性能。
耐电晕聚酰亚胺（PI）薄膜是以酰亚胺环为结构特征的杂环高分子材料，在200~400℃内具有优异的力学性能、电气性能、耐热性和耐辐射性能等，是一类综合性能优良的绝缘材料。随着航空、轨道交通以及电子信息等诸多技术领域日新月异的发展，市场和产品的不断细分以及新兴研究领域的开拓，传统的PI膜已经不能满足市场的多元化需求。为此，国内外研究人员一方面通过特殊单体来制备具有特殊功能的PI膜，另一方面通过添加功能型纳米填料来改性传统PI膜，以满足不同领域对PI膜的性能要求，这两种手段都取得了一定的进展。
无机纳米粒子由于具有“尺寸效应”、“界面效应”以及“隧道效应”等独特的性质，在提高材料的耐热性能、力学性能以及尺寸稳定性能等方面都表现出了较大的优势。因此研究无机纳米粒子(SiO2、TiO2、SiO2/TiO2、Al2O3等)在改性聚酰亚胺(PI)的应用具有重要的理论意义及应用价值。聚酰亚胺/无机纳米复合材料的耐电晕性以及机械强度和韧性都比纯聚酰亚胺有明显的改善，并由于二者的纳米级复合使材料获得突出的性能。
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，主要认为局部放电是导致绝缘破坏的主要因素，而且表面电荷、空间电荷的累积、聚酰亚胺薄膜陷阱、聚酰亚胺原料分散性等在绝缘失效过程中扮演着较为重要的角色。例如，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。然而，目前仍然没有一种较为科学的评价聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能测定方法。
发明内容
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能检测方法。
技术方案：本发明提供的一种聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能检测方法，包括以下步骤：
（1）将待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样表面接入金属平板电极并设置表面电位计，并置于检测容器中，抽真空；
（2）将待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样两极板施加2-5kV直流电压进行电晕充电3min，充电后利用表面电位计测量试样表面电位v随时间t的变化值，充电后的时间为t0，表面电位为零时的时间为t1，充电后的表面电位为v1；获取时间与电压V（t）对时间的导数的乘积与时间的关系，即tdV（t）/dt～t，并绘制tdV（t）/dt～t曲线，记录曲线峰值vmax所对应的横坐标数值tmax；
（3）重复多次，计算平均值；
（4）待表面电位为零时，继续对待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样两极板施加0-10V直流电压，按一定速率开始增大电压值，直至待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样表面被击穿，记录击穿电压值v2和该时刻t2；
（5）根据以下公式计算聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能：
A=av2/t2+bv1/t1+cvmax/tmax×10；
其中A表示聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能，a、b、c为经验常数，且a+b+c=1，a为0.2-0.3，b为0.2-0.3，c为0.5；
分别按单次测试t1、v1、tmax、vmax数据计算，获得A1，A2，A3.........An，将dA与次数dn绘制曲线，以曲线斜率判断耐电晕性能变化。
优选地，测试前，取未掺杂其他材料的聚酰亚胺薄膜标准品以及耐电晕性能优异的掺杂其他材料的聚酰亚胺复合薄膜作为标准品进行测试，获得两个标准品的A值，并将测试结果与标准品比较，作为判断耐电晕性能的标准。
有益效果：本发明提供的复合薄膜材料耐电晕性能检测方法以未掺杂其他材料的聚酰亚胺薄膜标准品以及耐电晕性能优异的掺杂其他材料的聚酰亚胺复合薄膜作为标准品进行测试，以电荷累积能力v2/t2、v1/t1、电荷消散能力vmax/tmax作为考察耐电晕性能的标准，同时，为了更可观的测试聚酰亚胺复合薄膜材料性能，还以曲线斜率判断耐电晕性能变化，测试结果客观，评价科学。
具体实施方式
下面对本发明作出进一步说明。
聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能检测方法，包括以下步骤：
（1）测试前，取未掺杂其他材料的聚酰亚胺薄膜标准品以及耐电晕性能优异的掺杂其他材料的聚酰亚胺复合薄膜作为标准品进行测试，获得两个标准品的A值，并将测试结果与标准品比较，作为判断耐电晕性能的标准；
经测试：
某市售未掺杂其他材料的聚酰亚胺薄膜标准品的A=0.25×10000/600+0.25×3000/180+0.5×2000/1600×10=14.584
实验室制得某批次掺杂其他材料的聚酰亚胺复合薄膜的A=0.25×8000/480+0.25×2500/150+0.5×2100/1800×10=14.164
（2）将待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样表面接入金属平板电极并设置表面电位计，并置于检测容器中，抽真空；
（3）将待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样两极板施加2-5kV直流电压进行电晕充电3min，充电后利用表面电位计测量试样表面电位v随时间t的变化值，充电后的时间为t0，表面电位为零时的时间为t1，充电后的表面电位为v1；获取时间与电压V（t）对时间的导数的乘积与时间的关系，即tdV（t）/dt～t，并绘制tdV（t）/dt～t曲线，记录曲线峰值vmax所对应的横坐标数值tmax；
（4）重复多次，计算平均值；
（5）待表面电位为零时，继续对待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样两极板施加0-10V直流电压，按一定速率开始增大电压值，直至待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样表面被击穿，记录击穿电压值v2和该时刻t2；
（6）根据以下公式计算聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能：
A=av2/t2+bv1/t1+cvmax/tmax×10；
其中A表示聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能，a、b、c为经验常数，且a+b+c=1，a为0.2-0.3，b为0.2-0.3，c为0.5；
经测试，
分别按单次测试t1、v1、tmax、vmax数据计算，获得A1=14.496，A2=14.476，A3=14.387,A4=14.218,A5=14.158，将dA与次数dn绘制曲线，以曲线斜率判断耐电晕性能变化。

Claims (2)

1.一种聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能检测方法，其特征在于：
（1）将待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样表面接入金属平板电极并设置表面电位计，并置于检测容器中，抽真空；
（2）将待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样两极板施加2-5kV直流电压进行电晕充电3min，充电后利用表面电位计测量试样表面电位v随时间t的变化值，充电后的时间为t0，表面电位为零时的时间为t1，充电后的表面电位为v1；获取时间与电压V（t）对时间的导数的乘积与时间的关系，即tdV（t）/dt～t，并绘制tdV（t）/dt～t曲线，记录曲线峰值vmax所对应的横坐标数值tmax；
（3）重复多次，计算平均值；
（4）待表面电位为零时，继续对待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样两极板施加0-10V直流电压，按一定速率开始增大电压值，直至待测聚酰亚胺复合薄膜材料试样表面被击穿，记录击穿电压值v2和该时刻t2；
（5）根据以下公式计算聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能：
A=av2/t2+bv1/t1+cvmax/tmax×10；
其中A表示聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能，a、b、c为经验常数，且a+b+c=1，a为0.2-0.3，b为0.2-0.3，c为0.5；
分别按单次测试t1、v1、tmax、vmax数据计算，获得A1，A2，A3.........An，将dA与次数dn绘制曲线，以曲线斜率判断耐电晕性能变化。
2.权利要求1所述的一种聚酰亚胺复合薄膜材料耐电晕性能检测方法，其特征在于：测试前，取未掺杂其他材料的聚酰亚胺薄膜标准品以及耐电晕性能优异的掺杂其他材料的聚酰亚胺复合薄膜作为标准品进行测试，获得两个标准品的A值，并将测试结果与标准品比较，作为判断耐电晕性能的标准。
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