[发明专利]一种耐电晕聚酰亚胺基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐电晕聚酰亚胺基复合材料及其制备方法。本发明提供的耐电晕聚酰亚胺基复合材料的制备方法中，先将层状硅酸盐与有机插层剂在第一溶剂中加热反应，得到有机插层修饰的层状硅酸盐；再将有机插层修饰的层状硅酸盐与聚酰亚胺的聚合单体在第二溶剂中进行原位聚合反应，得到混合溶液Ⅰ；还将无机纳米粒子与聚酰亚胺的聚合单体在第三溶剂中进行原位聚合反应，得到混合溶液Ⅱ；最后将混合溶液Ⅰ与混合溶液Ⅱ混合后，进行热处理，得到聚酰亚胺基复合材料。按照本发明的制备方法制得的复合材料能够明显提高聚酰亚胺的耐电晕性能，且还改善了聚酰亚胺的机械性能。

技术领域

本发明涉及绝缘材料技术领域，特别涉及一种耐电晕聚酰亚胺基复合材料及其制备方法。

背景技术

耐电晕薄膜是一种用于变频电机匝间绝缘的高性能绝缘材料，这种薄膜材料广泛应用于动车牵引电机、风力发电机、高频高压电机等大功率变频电机以及特大型线圈外绝缘耐电晕保护层、风力发电线缆、石油电机线缆等领域。

现有技术中的耐电晕薄膜材料主要是聚酰亚胺薄膜复合材料，这种复合材料主要通过向聚酰亚胺中添加耐电晕填料来提高薄膜的耐电晕性能。目前，市场上主要应用的是杜邦公司生产的耐电晕聚酰亚胺薄膜Kapton CR，其是采用向聚酰亚胺薄膜中添加耐电晕无机纳米粒子的方式提高聚酰亚胺薄膜的耐电晕性能。

然而，这类薄膜为了达到耐电晕性能需求，需要大量添加无机纳米粒子，这就造成纳米粒子在聚酰亚胺中大量聚集，会致使薄膜耐电晕均一性降低，从而使整体耐电晕性能下降，同时，大量填料的使用还造成复合材料的机械性能显著降低。因此，如何获得综合性能优异的耐电晕薄膜材料已成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐电晕聚酰亚胺基复合材料及其制备方法，按照本发明的制备方法制得的复合材料能够明显提高聚酰亚胺的耐电晕性能，且还改善了聚酰亚胺的机械性能。

本发明提供了一种耐电晕聚酰亚胺基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a)将层状硅酸盐与有机插层剂在第一溶剂中加热反应，得到有机插层修饰的层状硅酸盐；

将所述有机插层修饰的层状硅酸盐与聚酰亚胺的聚合单体在第二溶剂中进行原位聚合反应，得到混合溶液Ⅰ；

b)将无机纳米粒子与聚酰亚胺的聚合单体在第三溶剂中进行原位聚合反应，得到混合溶液Ⅱ；

c)将所述混合溶液Ⅰ与混合溶液Ⅱ混合后，进行热处理，得到聚酰亚胺基复合材料；

所述层状硅酸盐为硅铝酸盐类层状材料；

所述有机插层剂选自季铵盐、有机胺和所述有机胺的酸盐中的一种或几种；

所述无机纳米粒子选自金属氧化物、非金属氧化物、金属氮化物、非金属氮化物、非金属碳化物、金属含氧酸盐和非金属含氧酸盐中的一种或几种；

所述步骤a)和步骤b)没有顺序限制。

优选的，所述季铵盐选自式(1)所示化合物中的一种或几种：

其中，R¹、R²、R³和R⁴各自独立地选自氢、取代或未取代的脂肪族饱和烃基、取代或未取代的芳香族烃基；X-为无机酸负离子；

所述有机胺选自式(2-1)和式(2-2)所示化合物中的一种或几种：

R⁵-NH2式(2-1)，H₂N-R⁶-NH2式(2-2)；

所述有机胺的酸盐选自式(3-1)和式(3-2)所示化合物中的一种或几种：