專利名稱：一種納米Al₂O₃復(fù)合的耐電暈聚酰亞胺薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)制品及其制備方法，更確切地說涉及一種耐電暈聚酰亞胺薄膜及其制備方法，屬于電機電氣絕緣技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚酰亞胺因具有高熱穩(wěn)定性、高強度與高模量、低熱膨脹系數(shù)和介電常數(shù)、優(yōu)異的絕緣性能和耐溶劑性等優(yōu)異性能而被廣泛地應(yīng)用于航空航天、軍事、電氣電子等工業(yè)領(lǐng)域。 但是由于它是有機高聚物，耐電暈性差，限制了其在高壓電動機及變頻調(diào)速電機系統(tǒng)中的應(yīng)用。納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為新材料的開發(fā)和對現(xiàn)有材料的改性提供了新的思路和途徑。 實踐證明，在現(xiàn)有的高耐熱絕緣材料中添加一定量的陶瓷氧化物，如Tiq^、SiO2, A1203、ZnO 等，可在保持原有聚合物耐高溫性能的同時，大幅度提高高分子絕緣材料的耐電暈性，從而滿足變頻電機的運行要求。因而將納米介質(zhì)引入聚酰亞胺體系中形成復(fù)合材料來克服單一聚酰亞胺的耐電暈性差是當今國際上比較熱的研究方向。
目前，國內(nèi)對耐電暈聚酰亞胺薄膜的研究還很不完善，工業(yè)化生產(chǎn)的耐電暈薄膜的耐電暈性及其均勻性尚不能完全滿足產(chǎn)業(yè)要求，同時機械性能也有所下降，產(chǎn)品率較低。 納米粒子的含量大，粒徑小其分散更加困難，而納米金屬氧化物的含量越高、粒徑越小、在薄膜中分布越均勻，其所制得聚酰亞胺薄膜的耐電暈性越高且越均勻，同時薄膜的機械性能依然能夠達到工業(yè)要求?，F(xiàn)有技術(shù)中，納米金屬氧化物含量較低基本在10-15%，粒徑在 SOnm左右，分散效果差，因此薄膜的成品率及耐電暈性及均勻性差。
綜上所述將含量在15_30wt %的納米金屬氧化物分散并與聚酰胺酸穩(wěn)定均勻的混合是一個非常關(guān) 鍵的技術(shù)，同時通過調(diào)控納米顆粒的尺寸來提高聚酰亞胺薄膜的耐電暈性能和機械性能也是現(xiàn)有技術(shù)中有待進一步研究的技術(shù)。因此，我們首先采到了溶膠凝膠法制備出了顆粒分散均勻，納米尺寸在30-50nm的金屬氧化鋁粉末，并通過新型硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑對納米金屬氧化鋁進行表面修飾改性，使其能夠在更大濃度下與有機相穩(wěn)定均勻的分散，同時對薄膜的機械強度沒有減損。然后利用表面改性后的納米金屬氧化物與聚酰亞胺酸經(jīng)超聲振蕩制成均勻穩(wěn)定的復(fù)合體系，再經(jīng)過流涎、烘干、亞胺化制備出具有高濃度納米金屬氧化鋁的耐電暈的聚酰亞胺薄膜。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高濃度納米氧化鋁的耐電暈聚酰亞胺薄膜及其制備方法，用此方法制備的聚酰亞胺薄膜中摻入的納米氧化鋁粒子質(zhì)量分數(shù)最高可達30%， 而且納米粒子在膜中分散均勻穩(wěn)定。因而這種薄膜的耐電暈性能優(yōu)異，能夠滿足工業(yè)上對電機匝間絕緣耐高頻脈沖的要求。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種納米Al2O3復(fù)合的耐電暈聚酰亞胺薄膜，其組分和配比如下
基體膜成分為均苯四甲酸二酐與4.4’ - 二氨基二苯醚，兩者的質(zhì)量比為1:1.1 ;
無機摻雜劑為新型偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋁，其所占薄膜質(zhì)量分數(shù)的15-30% ;所述新型偶聯(lián)劑其結(jié)構(gòu)通式如下所示
權(quán)利要求
1.一種納米Al2O3復(fù)合的耐電暈聚酰亞胺薄膜，其組分和配比如下基體膜成分為均苯四甲酸二酐與4.4’ - 二氨基二苯醚，兩者的質(zhì)量比為1:1.1 ;無機摻雜劑為新型偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋁，其所占薄膜質(zhì)量分數(shù)的15-30% ;所述新型偶聯(lián)劑其結(jié)構(gòu)通式如下所示
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐電暈聚酰亞胺薄膜的制造方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟(1)聚酰亞胺酸/納米氧化鋁復(fù)合體系的制備——先將純均苯四甲酸二酐置于反應(yīng)釜中，按一定比例15 - 30wt%加入表面改性后的納米氧化鋁粉末，加入適量的干燥的N，N-二甲基乙酰胺溶劑；室溫下高速攪拌30min至分散溶解,形成穩(wěn)定均勻的懸浮體；最后以一定速率向反應(yīng)釜中加入定量的4. 4’-二氨基二苯醚，二醚與二酐的質(zhì)量為1:1. 1，室溫下超聲攪拌24h，制得聚酰亞胺酸/納米氧化鋁預(yù)聚體；(2)流涎烘干成膜——將第(I)步中的預(yù)聚體加入到流涎機中以一定溫度、車速流涎， 并控制循環(huán)熱風量去除溶劑N，N- 二甲基乙酰胺，烘干成膜；(3)亞胺化處理——將步驟(2)中的薄膜通過梯度升溫至400度進行亞胺化處理制得高濃度納米Al2O3復(fù)合的耐電暈聚酰亞胺薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述表面改性后的納米氧化鋁的制備方法為(1)新型偶聯(lián)劑的合成——取一定量的硅烷偶聯(lián)劑KH-550和適量的均苯四甲酸二酐于燒瓶中，兩者摩爾質(zhì)量比為2. 2 :1，加入少量的帶水劑，升溫到150度反應(yīng)2h ;反應(yīng)產(chǎn)物用正丁醇萃取，然后真空減壓抽濾得產(chǎn)物；(2)納米氧化鋁的制備——將稀氨水和氯化鋁溶液同時滴入裝有蒸餾水的燒瓶中，在室溫下進行高速攪拌，同時控制溶液的PH值為8，得到大量白色絮狀沉淀；將所得的沉淀物依次用蒸餾水和無水乙醇洗滌多次，放置一段時間后，置于電爐中先在120度干燥4h，接著升溫到1200度煅燒2. 5h，得到尺寸均勻的納米氧化鋁粉末；(3)納米氧化鋁的表面改性——取一定量步驟(2)中得到的納米氧化鋁粉末在120度下真空干燥24h，放入燒瓶中，加入一定量的無水乙醇，使用超聲振蕩儀分散40min，然后加入預(yù)定量的新型硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑，最后加入一定量的正丁醇溶液粒子無水乙醇娃燒偶聯(lián)劑欽酸酷偶聯(lián)劑正丁醇=3 10 1 3 :100,使用超聲振蕩儀分散Ih后將混合液在氮氣氛圍中加熱至恒沸點，回流一定時間；反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物抽濾，干燥后用無水乙醇抽提24h，真空干燥后即得經(jīng)過表面改性的納米氧化鋁粒子。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有高濃度納米金屬氧化物的耐電暈聚酰亞胺薄膜，它主要成分包括均苯四甲酸二酐、4.4’-二氨基二苯醚和納米級三氧化二鋁，所屬納米級金屬氧化物的粒徑范圍在30-50nm間。本發(fā)明突出優(yōu)點在于合成出一種新型的偶聯(lián)劑，并將其與鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-130復(fù)配對所制備的α-Al2O3超細粉末進行了表面改性修飾，從而使改性后的納米顆粒能夠以較高的質(zhì)量分數(shù)(可達30wt%)均勻穩(wěn)定的分散在基體聚酰亞胺膜中。由于本發(fā)明采用以上新型的技術(shù)方案，能夠較好的克服當前耐電暈聚酰亞胺薄膜制作中很難均勻地摻入高濃度納米金屬氧化物，同時保證膜的機械性能不下降的技術(shù)難題。
文檔編號C08G73/10GK102993749SQ20121041987
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者王冬, 金召奎, 梁蓬霞, 彌永勝, 趙玉真 申請人:北京科技大學(xué)