[发明专利]耐电晕、高导热多层复合薄膜及其制备方法与应用

说明书

一种多层复合薄膜及其制备方法与应用。该制备方法包括：分别制备聚酰胺酸溶液Ia、含有表面改性的无机纳米粒子的聚酰胺酸溶液Ib和含有无机纳米粒子和多官能度单体的混合液Ic；然后将Ia、Ib和Ic中的至少两种交替成膜并亚胺化，所形成的多层复合薄膜中包括第一和第二最外层，和任选夹在二者之间的中间层，所述第一和第二最外层为由Ia形成的聚酰亚胺层PI‑a或由Ic形成的聚酰亚胺层PI‑c，所述中间层包括选自由PI‑a、PI‑b和PI‑c中的一种的第一中间层和任选与所述第一中间层交替叠置的选自PI‑a、PI‑b和PI‑c中的至少一种的第二中间层。所得多层复合薄膜兼具较高的导热性能、耐电晕性能和力学性能。

技术领域

本发明涉及高性能薄膜材料领域，具体涉及一种耐电晕、高导热多层复合薄膜及其制备方法与应用。

背景技术

随着电力电子技术及新型半导体器件的迅速发展，变频技术以其高效、节能等优点在变频电机上得到广泛应用。变频电机一般采用脉宽调制(PWM)驱动技术，输出的PWM电压具有上升沿陡峭、频率高等特点，这些过电压在首端绕组附近积聚的高压为平时电压的几十倍，脉冲过电压产生的电晕放电会导致绝缘失效，从而缩短电机的使用寿命并影响其正常运行。因此，高科技电机需要具有超强电绝缘性能，良好机械性能和高温耐久性的绝缘材料。

聚合物中存在深度各异的陷阱，在电老化过程中，电子在几次碰撞后落入陷阱中。而纳米粒子表面存在大量的陷阱，电子很快落入陷阱中，在其内部会形成稳定的与外加电场相反的空间电场，从而提高耐电晕性能。无机纳米粒子掺杂的聚合物薄膜，当其受到外加电场的持续作用时，表层的聚合物会被侵蚀，裸露出无机纳米粒子形成保护层，对内部聚合物基体起到有效的保护作用，因此常被用于改善变频电机的绝缘性能。但是，由于纳米粒子尺寸小、比表面积大、表面能大、处于能量的不稳定状态，很容易团聚，形成二次粒子，从而影响粒子特性的充分发挥，对复合薄膜耐电晕性能和绝缘性能的提升也有一定局限。同时，在复合薄膜的成型过程中，体系为动力学不稳定状态，纳米粒子会迁移和团聚，影响分散效果，从而对薄膜的力学性能产生影响。

因此，如何解决纳米粒子在聚合物薄膜中的迁移和团聚问题，使纳米粒子能够有效分散在聚合物薄膜中，成为了其改善聚合物薄膜的包括导热性能、耐电晕性能和力学性能等综合性能的关键。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的薄膜较高的导热性能、耐电晕性能和力学性能不可兼得的缺陷，提供一种制备多层复合薄膜的方法，由该方法制备的多层复合薄膜，以及前述多层复合薄膜或由前述方法制备的多层复合薄膜的应用。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种制备多层复合薄膜的方法，该方法包括：

S1a、制备聚酰胺酸溶液Ia，

S1b、制备含有表面改性的无机纳米粒子的聚酰胺酸溶液Ib，

S1c、制备含有表面改性的无机纳米粒子的聚酰胺酸溶液和多官能度单体的混合液Ic；

S2、将步骤S1a得到的聚酰胺酸溶液Ia、步骤S1b得到的聚酰胺酸溶液Ib和步骤S1c得到的混合液Ic中的至少两种，交替成膜并亚胺化，

其中，步骤S2中所述交替成膜并亚胺化的过程使得形成的多层复合薄膜中包括第一最外层和第二最外层，和任选夹在所述第一最外层和第二最外层之间的中间层，

其中，所述第一最外层和第二最外层为由Ia形成的聚酰亚胺层PI-a或由Ic形成的聚酰亚胺层PI-c，

所述中间层包括选自由Ia形成的聚酰亚胺层PI-a、由Ib形成的聚酰亚胺层PI-b和由Ic形成的聚酰亚胺层PI-c中的一种的第一中间层和任选与所述第一中间层交替叠置的选自由Ia形成的聚酰亚胺层PI-a、由Ib形成的聚酰亚胺层PI-b和由Ic形成的聚酰亚胺层PI-c中的至少一种的第二中间层。

根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种由上述方法制备的多层复合薄膜。