[發明專利]球型二氧化硅/聚酰亞胺復合薄膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 200710098401.5
• 申請日: 2007-04-17
• 公開（公告）號: CN101289542A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 楊士勇;芮嘉明;范琳
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L79/08;C08K5/5415;H01B17/62;C08K3/36;C08K5/17;C08K5/09
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及一種球型二氧化硅微粒摻雜的聚酰亞胺復合薄膜及其制備方法和用途，該聚酰亞胺復合薄膜具有優良的力學性能、優異的耐電暈性能、低的熱膨脹系數和低的吸潮率，在變頻調速電機的絕緣系統中具有重要的應用價值。

背景技術

近年來，交流電機的變頻調速技術的快速發展受到人們巨大的關注。與目前普遍使用的交流電機相比，變頻調速電機可節能30-40％，其顯著的節能效果，使之成為近年來重點推廣應用的高新技術之一。但是，變頻調速技術發展的關鍵性難題之一，是電機絕緣系統在變頻過程中產生的瞬間尖峰脈沖電壓引起的電機絕緣系統的過早損壞，這會嚴重影響電機的運行可靠性及使用壽命。研究表明，造成這種電機絕緣系統過早破壞的主要原因是電暈作用。因此，發展具有耐電暈性能的電機絕緣系統及其絕緣材料成為變頻調速技術發展的關鍵性技術之一。

聚酰亞胺薄膜具有耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、高絕緣、低介電損耗、力學性能優異等許多優點，廣泛而大量地應用于傳統電機絕緣系統中繞包線的繞包薄膜。但是，傳統的聚酰亞胺薄膜沒有耐電暈性能，無法用其制造變頻調速電機。研究發現，在聚酰亞胺薄膜中添加某些特殊的無機微粒可明顯改善薄膜的耐電暈性能。美國專利(USPat.4,760,296)通過在聚酰亞胺薄膜中添加有機硅酸鹽、有機鋁酸鹽或超細三氧化二鋁或二氧化硅等無機微粒，可以明顯改善薄膜的耐電暈性能。加拿大專利(Can.Pat.1,168,857和1,208,325)將亞微米級三氧化二鋁或二氧化硅等無機粒子加入聚合物中，改善了體系的耐電暈性能及熱傳導性能。美國專利(US?Pat.5,989,702)將無機粒子(三氧化二鋁，二氧化硅或氧化鈹等)與有機高聚物(聚酰亞胺)混合，然后再與云母紙碾壓成膜，作為防電暈絕緣材料應用在電動機上。美國專利(US?Pat.20040249041)將平均粒徑為20-500nm的無機粒子經表面處理后加入到多種耐高溫聚合物中，明顯改善了體系的電擊穿強度，可用于高電壓條件下的電機絕緣。

雖然將無機微粒添加到聚酰亞胺中可明顯改善薄膜的耐電暈性能，但無機微粒的簇集效應經常導致無機粒子在聚合物基體樹脂中難于分散均勻；另外，上述專利中所采用的無機微粒都是具有不規則形狀的顆粒，顆粒形狀及表面形貌一致性差，會在無機微粒與基體樹脂的界面產生內應力，導致材料的某些性能(如力學性能等)下降。

發明內容

本發明的目的是具有良好耐電暈性能的球型二氧化硅/聚酰亞胺復合薄膜及其制備方法。

本發明所提供的球型二氧化硅/聚酰亞胺復合薄膜的制備方法，包括如下步驟：

1)將球型二氧化硅微粒均勻分散在有機溶劑中，得到球型二氧化硅微粒懸浮液；

2)將表面處理劑、分子量調節劑及助粘劑、流平劑和芳香族二胺溶解于球型二氧化硅微粒懸浮液中；再加入有機四酸二酐，攪拌反應得到球型二氧化硅微粒/聚酰胺酸混合樹脂溶液；

3)將上述混合樹脂溶液涂覆在平整的基板表面，加熱使溶劑揮發并完成酰亞胺反應過程，得到球型二氧化硅/聚酰亞胺復合薄膜。

其中，各組分的重量份數如下：

球型二氧化硅微粒???????????????1-40份；

表面處理劑?????????????????????0.01-4份；

芳香族二胺?????????????????????98-102份；

有機四酸二酐???????????????????98-102份；

有機溶劑???????????????????????500-10000份；

流平劑?????????????????????????1-10份；

分子量調節及助粘劑?????????????0.01-10份。

優選的，各組分的重量份數如下：

球型二氧化硅微粒????????????????2-20份；

表面處理劑??????????????????????0.1-2份；

芳香族二胺??????????????????????98-102份；

有機四酸二酐????????????????????98-102份；

有機溶劑????????????????????????500-10000份；

流平劑??????????????????????????1-5份；

分子量調節及助粘劑??????????????1-5份。