近年來,在高新技術(shù)的發(fā)展中,特別是航天航空_丁業(yè),電氣電子產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,聚酰亞胺薄膜發(fā)揮了非常大的作用。聚酰亞胺薄膜是目前變頻電機(jī)中最重要的絕緣材料。聚酰亞胺是重復(fù)單元中含有聚酰亞胺基團(tuán)的芳雜環(huán)高分子聚合物。由于聚酰亞胺分子中具有十分穩(wěn)定的芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)單元,使它具有其他高聚物無法比擬的優(yōu)異性能。
(1)聚酰亞胺的耐熱性非常好,由聯(lián)苯二酐和對(duì)苯二胺合成的聚酰亞胺,熱分解溫度達(dá)到600℃,是迄今聚合物中熱穩(wěn)定最高的品種之一,它能在短時(shí)間耐受555℃高溫而基本保持其各項(xiàng)物理性能,可在333℃以下長(zhǎng)期使用。
(2)聚酰亞胺可耐極低溫,如在一269℃的液態(tài)氦中仍不會(huì)脆裂。
(3)聚酰亞胺機(jī)械強(qiáng)度高,未填充的塑料的抗拉強(qiáng)度都在150 MPa以上,均苯型聚酰亞胺的薄膜(Kapton)為170 MPa,而聯(lián)苯型聚酰亞胺(IJPIIex S)達(dá)到400 MPa。作為丁程塑料,彈性模量通常為3~4 GPa,纖維可達(dá)到200 GPa,據(jù)理論計(jì)算,由均苯二酐和對(duì)苯二胺合成的纖維可達(dá)500 GPa,僅次于碳纖維。
(4)聚酰亞胺化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,一些品種不溶于有機(jī)溶劑,對(duì)稀酸穩(wěn)定,耐水解,經(jīng)得起120℃,500 h的水煮。
(5)聚酰亞胺抗蠕變能力強(qiáng),在較高溫度下,它的蠕變速度甚至比鋁還小。
(6)聚酰亞胺耐輻照性好,在高溫、高真空及輻照下穩(wěn)定,揮發(fā)物少,一種聚酰亞胺纖維經(jīng)1×1010rad快電子輻照后其強(qiáng)度保持率90%。
(7)聚酰亞胺摩擦性能優(yōu)良,在干摩擦下與金屬對(duì)摩時(shí),可以向?qū)δγ孓D(zhuǎn)移,起自潤(rùn)滑作用,并且靜摩擦系數(shù)與動(dòng)摩擦系數(shù)很接近,防止爬行的能力好。
(8)聚酰亞胺介電性能優(yōu)異,介電常數(shù)為3.4左右,介電損耗10-3,介電強(qiáng)度為100~200 kV/mm。這些性能在寬廣的溫度范圍和頻率范圍內(nèi)仍能保持較高水平。
(9)聚酰亞胺為自熄性聚合物,發(fā)煙率低。
(10)聚酰亞胺在極高的真空下放氣量很少。
(11)聚酰亞胺無毒,可用來制造餐具和醫(yī)用器具,并經(jīng)得起數(shù)千次消毒。一些聚酰亞胺還具有很好的生物相容性。例如,在血液相容性試驗(yàn)中為非溶血性。體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)為無毒。
當(dāng)將聚酰亞胺用于變頻電機(jī)時(shí),由于變頻調(diào)速技術(shù)不可避免要產(chǎn)生高頻電脈沖,其所帶來的副作用會(huì)對(duì)聚酰亞胺的絕緣性能產(chǎn)生巨大的影響。故是否能夠找到一種新型耐局部放電材料以取代傳統(tǒng)絕緣材料,將成為影響變頻電機(jī)能否繼續(xù)推廣與發(fā)展的關(guān)鍵因素。
20世紀(jì)90年代初,美國DUPONT公司在聚酰亞胺薄膜Kapton HN的基礎(chǔ)上開發(fā)出耐電暈聚酰亞胺Kapton CR,通過ABB、SIEMENS等電氣公司的研究和開發(fā),并在歐洲高速電力機(jī)車上得到了廣泛應(yīng)用。目前國際上出售的耐電暈聚酰亞胺僅由DUPoNT公司獨(dú)家生產(chǎn)。我國1995年后已相繼由株洲機(jī)車研究所,哈爾濱大電機(jī)所分別應(yīng)用在高速電力機(jī)車電機(jī)絕緣及高壓核電主泵F級(jí)電動(dòng)機(jī)新型絕緣結(jié)構(gòu)上。目前國內(nèi)已有多個(gè)廠家可生產(chǎn)耐電暈薄膜導(dǎo)線,為今后耐電暈繞包線的生產(chǎn)提供了良好條件。