Влияние барьерного разряда на электрофизические свойства полиимидных пленок
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
технологических стадиях. Во избежание этого необходим более мягкий метод превращения полиамидокислоты в полиимид.
Таким методом является химическая имидизация [2, 22], состоящая в обработке полиамидокислоты дегидратирующими агентами в присутствии катализатора. Наиболее часто используется обработка смесью ангидрида монокарбоновой кислоты и третичного амина. Важно отметить, что после реакции имидизации в полиимиде остается некоторое количество воды и неимидизовавшихся звеньев ПАК, т.е. степень имидизации не достигает 100%.
Технология получения ароматических линейных полиимидов отличается от технологии получения большинства других линейных конденсационных полимеров тем, что процесс осуществляется в две стадии, и стадия циклодегидратации полиамидокислот проводится в самих полимерных материалах (изделиях) [16]. Схема получения полиимидной пленки методом двухстадийной поликонденсации:
Раствор полиамидокислоты тщательно фильтруют, убирают из него воздух и подают непрерывно на тонкую полиимидную подложку, нанесенную на металлическую ленту. Растворитель удаляют, пропуская такую ленту через сушильную камеру часто с принудительной циркуляцией сухого инертного газа (азота), нагретую до 100С, а затем пленку пропускают через термокамеру с градиентом температур от 150 до 300С в атмосфере инертного газа. Окончательная обработка пленки проводится кратковременным (15 мин.) нагреванием ее при еще более высоких температурах (вплоть до 400С). Для двухосной ориентации пленку подвергают термообработке в специальных зажимах, не допускающей ее усадки. При этом механическая прочность полиимидной пленки значительно повышается. Для более эффективного удаления растворителя и выделяющейся при циклизации воды пленку нагревают до 250С под давлением, пропуская ее через одну или несколько пар валков.
Электрические свойства полиимидных пленок изучались в работах [25, 32-52]. В работе [25] приведены основные электрические характеристики полипиромеллитимида при температуре 20С: ?=3,5; ?=1017Омсм (?=1012 Омсм при Т = 300С); Епр=275 кВ/мм.
Изучение электропроводности полимерных диэлектриков связано с рядом трудностей: малой величиной токов при низких температурах, спаданием тока с течением времени, влиянием различных примесей и напряженности электрического поля Е на величину проводимости ?. После подключения источника постоянного напряжения U к электродам величина тока зарядки jзар уменьшается с течением времени до стационарного значения jскв. При закорачивании в цепи наблюдается ток разрядки jраз, направленный противоположно jзар. При межслоевой или релаксационной поляризации выполняется соотношение jзар(t) - jскв = -jраз(t). В случае при электродной поляризации на кривых ДВАХ и реверсионных токов наблюдается характерный максимум, свидетельствующий о блокирующих свойствах контакта [35]. При инжектирующем контакте jзар в 50-100 раз больше jраз. В случае электроочистки jраз=0.
Изучение jзар металлизированных пленок Kapton H фирмы DuРont (h=25мкм) в интервале температур Т=110-270С проводилось в работе [39]. Кривые jзар=f(t) измерялись до установления относительно стационарного тока, время достижения которого составляло несколько секунд при Т=270С и более 104 с при Т=110С (рис. 1.1). Авторы [39] полагают, что сложный характер зависимостей jзар=f(t) полиимидных пленок обусловлен электроочисткой пленок и установлением в них приэлектродной поляризации.
Рис. 1.1. Зависимости jзар=f(t) полиимидных пленок Kapton H, измеренные при различных температурах (1, 2, 5, 6) и материалах электродов (2, 3, 4) [39]
В ряду материалов электродов Al - Au - Ag наблюдается снижение величины jзар. При этом характер зависимости jзар=f(t) сохраняется. В работе [48] отмечено, что зависимости jзар-jскв=f(t) и jраз=f(t) пленок ПМ, измеренные в области Т220С) наблюдается асимметрия токов зарядки и разрядки, которую авторы [48] связывают с возникновением гальванических э.д.с.
Для большинства полимеров установлено, что в области полей Е>106-108 В/м имеет место отклонение от закона Ома. Если скорость дрейфа носителей растет не пропорционально Е, а более резко, то зависимость ?=f(Е) может быть описана формулой Пуля для ионной проводимости ?=?0exp(?E). В области высоких полей, когда имеет место существенный рост концентрации носителей с увеличением Е, зависимость ?=f(Е) описывается формулой Онзагера
,
где q - заряд носителя.
В работе [37] были получены вольтамперные характеристики (ВАХ) пленок ПМ в интервале Е от 2105 до 5107 В/м (рис. 1.2). До значения Ек=1,25107В/м зависимость j=f(E) описывается законом Ома. При Е>Ек зависимость j=f(E) становится квадратичной, что характерно для токов, ограниченных пространственным объемным зарядом (ТОПЗ) [50]. По мнению авторов [37] в области ТОПЗ можно уверенно говорить об электронной природе проводимости, а в омической области природа носителей заряда нуждается в дополнительном уточнении.
Зависимость lg? = f(1/Т) полиимида Kapton H при Е=2106 В/м (омическая область) изучена в работе [40] (рис. 1.3). Эта зависимость состоит из двух участков. Величины энергий активации составляют 0,41 эВ и 1,46 эВ для низкотемпературной и высокотемпературной областей соответственно. Это значение близко к величине энергии сродства к электрону кластерных уровней в полиимиде, которая, как отмечают авторы [51], равна 1,4 эВ.
Имеющиеся в литературе данные о природе проводимости полиимидных пленок противоречивы. В работе [41] ?/p>