Влияние барьерного разряда на электрофизические свойства полиимидных пленок
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
САНКТПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
Влияние барьерного разряда на электрофизические свойства полиимидных пленок
Санкт-Петербург - 2008
ВВЕДЕНИЕ
Полиимиды относятся к числу термостойких полимеров, содержащих циклические имидные группы. Большинство из них не растворяются в органических растворителях, устойчивы к действию озона и ионизирующих излучений [1]. Варьирование химической природы фрагментов макромолекул полиимидов позволяет получать широкий набор полимеров, значительно различающихся по структуре и свойствам и которые могут быть использованы в разнообразных электротехнических системах и устройствах [2].
Полиимидные пленки используются в качестве диэлектриков для пазовой и обмоточной изоляции низковольтных электрических машин [3]. Благодаря способности выдерживать кратковременный нагрев до 400С они применяются для изоляции кабелей и проводов в авиационных конструкциях. Металлизированные полиимидные пленки используются в электронике в качестве основы гибких печатных схем. Многослойные пакеты из полиимидных пленок, покрытых золотом, алюминием или монооксидом кремния, находят применение в качестве наружного защитного покрытия космических аппаратов [4].
К недостаткам полиимидных пленок можно отнести их повышенное влагопоглощение и резкое увеличение их проводимости во влажной среде. Значительный интерес представляет повышение адгезионных свойств этих пленок в связи с их широким применением в составе композиций с другими материалами [5]. Относительно высокая себестоимость полиимидных пленок говорит о необходимости модернизации технологии их производства. Ведутся активные исследования iелью дальнейшего улучшения эксплуатационных свойств этих материалов путем введения различных добавок в структуру молекулы полиимида [6].
Барьерный разряд широко применяется в промышленных технологиях. Он используется для генерации УФ-излучения в эксилампах, нанесения тонких пленок металлов и полупроводников, создания плоских плазменных панелей и дисплеев, стерилизации медицинских инструментов и изделий, в озонаторах, а также для модификации поверхностей различных материалов [7]. Барьерный разряд находит применение при изучении механизма электрического старения полимеров под действием частичных разрядов [8-10].
При обработке полимеров в плазме электрических разрядов под действием бомбардировки заряженными частицами, а также жесткого ультрафиолетового излучения в поверхностных слоях протекают сложные физико-химические процессы, характер влияния которых на электрофизические свойства отдельных полимеров изучен недостаточно. Известны данные о значительном влиянии процессов деструкции, сшивки, окисления, протекающих при плазменной обработке, на структуру и свойства поверхностных слоев [11]. Комплексное влияние этих процессов на свойства конкретного полимера определяет необходимость проведения в каждом отдельном случае экспериментальных исследований, на основании которых можно выбрать и обосновать наиболее эффективный метод обработки поверхности, оптимизировать его технологические режимы.
С учетом этого данная работа посвящена изучению механизма старения полиимидных пленок под действием барьерного разряда, а также изменений их структуры, электретных, механических и адгезионных свойств.
Актуальность работы. Ароматические линейные полиимиды, к числу которых относятся полипиромеллитимиды (ПМ), используются в электротехнике для изготовления изоляции кабелей, конденсаторов, многослойной композиционной изоляции электрических машин и гибких печатных плат. Широкое практическое применение полиимида определяется высокими эксплуатационными характеристиками этого материала, такими как термостаильность, радиационная стойкость, механическая и электрическая прочность и эластичность.
Наличие пор или газовых включений между металлическим электродом и диэлектриком, а также между слоями диэлектрических пленок может приводить к возникновению частичных разрядов (ЧР). Известно, что существенными факторами, определяющими эрозию пленок под действием ЧР, являются бомбардировка их поверхности заряженными частицами из плазмы газового разряда, химическое взаимодействие с продуктами, образующимися в разряде, а также ультрафиолетовое облучение, повышенная температура и т.д. При этом разрушение происходит по механизму радикально-окислительной деструкции. Однако роль отдельных факторов действия разряда для разных полимеров в разных условиях может быть различной. При изучении процессов старения используется ионизационная ячейка, в которой над поверхностью полимера зажигается барьерный разряд, моделируя действие ЧР. Закономерности и механизм электрического старения подробно изучены для целого ряда полимерных материалов, таких как полиэтилентерефталат (ПЭТФ), полиэтилен (ПЭ), политетрафторэтилен (ПТФЭ) и полистирол (ПС). Вместе с тем, информация об особенностях механизма деструкции полиимидных пленок под действием ЧР довольно ограничена.
Существенный интерес представляет модификация поверхности полимерных пленок в газовых разрядах. Изучение действия электрических р