聚酰亚胺（polyimide, PI）由于具有优异的热稳定性,机械性能和电气绝缘性能,广泛应用于航空航天及电气电子等领域。近年来,随着交流变频调速电机得到广泛应用,对绝缘材料的耐电晕性能的要求进一步提高。PI/Al₂O₃纳米复合薄膜把纳米氧化物添加到传统的绝缘材料中,可以使材料性能明显提高,因而引起了人们广泛关注。Al₂O₃具有耐高温,绝缘性能好,化学稳定性好,导热系数高等优点,将其掺杂到PI薄膜中,可以明显提高材料的耐电晕性能。目前,已报道制备PI/Al₂O₃纳米复合薄膜的方法主要是通过溶胶凝胶法将异丙醇铝水解,或者将Al₂O₃纳米粉体与偶联剂在溶剂中超声分散,采用共混法或原位生成法将异丙醇铝的水解产物或Al₂O₃纳米粉体与聚酰胺酸复合。然而,当掺杂量较高时,Al₂O₃纳米粒子易发生团聚而影响复合薄膜耐电晕性能进一步提高。本论文采用水热工艺,以异丙醇铝为前驱体,分别制备了γ-Al₂O₃溶胶和AlOOH溶胶;并以均苯四甲酸二酐和4,4’-二氨基二苯醚为原料,采用原位生成法制备了PI/γ-Al₂O₃和PI/AlOOH纳米复合薄膜,以提高聚酰亚胺的耐电晕性能。考察了两种体系中复合薄膜的形貌、耐电晕性能与氧化铝溶胶形貌结构之间的关系。PI/γ-Al₂O₃纳米复合薄膜具有新颖的网状结构及良好的分散性。γ-Al₂O₃掺杂量高达25wt%时,纳米粒子无团聚现象;掺杂量高于9wt%时,无机相在复合薄膜中形成网状结构。结合制备方法及表征结果,阐述了本文制备的PI/γ-Al₂O₃复合薄膜的结构模型及形成机理。PI/γ-Al₂O₃纳米复合薄膜的介电系数随着频率的增加而减小,随γ-Al₂O₃含量的增加而增加。在10²Hz-10⁴Hz频率范围,复合薄膜的介电损耗随频率的增加而降低,随掺杂量的增加而增加;在10⁴Hz-10⁵Hz频率范围,复合薄膜的介电损耗随频率的增加而增加,随着掺杂量的增加而降低。采用不同的方法对PI/γ-Al₂O₃纳米复合薄膜的表面性能进行了表征。静电力显微镜对复合薄膜表面电位测试结果表明,电晕前复合薄膜表面的无机相上具有更高的负电位。这有利于对电晕过程中到达材料表面的电子产生屏蔽及偏转作用。采用X射线光电子能谱对复合薄膜表征结果表明,γ-Al₂O₃在复合薄膜内部的含量高于在表面层的含量。PI/γ-Al₂O₃纳米复合薄膜具有优良的耐电晕性能,随着氧化铝含量的增加,复合薄膜的耐电晕性能增加。γ-Al₂O₃含量为25wt%时,耐电晕时间是纯PI薄膜的25.4倍,在绝缘领域可望具有广阔的应用前景。结合表征结果解释了复合薄膜耐电晕性能明显提高的原因。聚酰亚胺/AlOOH纳米复合薄膜中,粒度为20-30nm的球形勃姆铝石粒子比较均匀地分布在聚酰亚胺基体中。在掺杂量不超过9wt%时,复合薄膜的热稳定和耐电晕性能性随着AlOOH掺杂量增加而增加,掺杂量为9wt%的复合薄膜的耐电晕时间是纯PI薄膜耐电晕时间的13倍。然而,在掺杂量较高时,复合薄膜中发生明显的团聚现象。