[發明專利]一種聚酰亞胺二氧化鈦納米片復合薄膜及其制作方法

有效

• 申請號: 201610755401.7
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN106397769B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 劉萍
• 申請（專利權）人: 深圳丹邦科技股份有限公司
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10;C08K7/00;C08K3/22;C08J5/18;C08L79/08
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

一種聚酰亞胺二氧化鈦納米片復合薄膜及其制作方法，該方法包括以下步驟：(1)將鈦酸四丁酯與氫氟酸充分混合后加熱反應,得到納米片狀二氧化鈦粉末；(2)將步驟(1)得到的納米片狀二氧化鈦粉加入有機溶劑,使納米顆粒均勻分布在有機溶劑中；再加入二胺和二元酸酐,進行聚合反應，得到前驅體聚酰胺酸/二氧化鈦漿液,用所述漿液制備一定厚度的薄膜,通過加熱所述薄膜對聚酰胺酸進行熱亞胺化處理，經過亞胺化反應后,制得聚酰亞胺二氧化鈦納米片復合薄膜。本發明能夠有效增大復合薄膜介電常數，并顯著提高薄膜耐電暈老化壽命。

技術領域

本發明涉及聚合物基納米復合材料，特別是涉及一種聚酰亞胺二氧化鈦納米片復合薄膜及其制作方法。

背景技術

近年來,隨著變頻調控技術的廣泛應用，人們對絕緣材料的開發和應用提出了更高的要求，傳統的單一的絕緣材料已經滿足不了實際應用和科學發展的需要。聚酰亞胺薄膜具有優良的絕緣性能，被廣泛應用在電氣、電子和交通等行業中。無機納米材料也由于其優良的性能被廣泛應用于各行各業。為了滿足電氣設備工作的需要,急需改善電機絕緣材料的絕緣強度,提高耐電暈腐蝕能力。聚酰亞胺作為一種工程材料,具有優異的性能。隨著科技的進步,對電機絕緣材料的絕緣強度、耐電暈腐蝕能力要求更高,傳統的聚酰亞胺材料已經很難滿足新的要求。在聚酰亞胺中加入無機納米氧化物可以顯著提高材料的耐電暈老化擊穿場強和介電常數等性能。

研究證明,在聚酰亞胺中摻雜一定量的無機納米粒子,如二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋁、氧化鋅等,可改善材料的介電性能,同時大幅度提高材料的耐電暈性能。銳鈦礦型二氧化鈦晶體屬四方晶系,硬度介于5.5～6.5,相對密度介于3.82～3.97,介電常數為48左右,具有優良的電學性能。二氧化鈦粒子引入聚酰亞胺中可使聚合物內部電場分布均勻,并且增加了復合薄膜中高介電微區，從而提高薄膜的介電性和耐電暈能力。但是目前制備聚酰亞胺二氧化鈦復合薄膜多采用顆粒狀的二氧化鈦，其顆粒尺寸較大，容易團聚，在聚酰亞胺中的分散性較差，不易形成均勻致密放電阻擋層，因此對復合薄膜的介電和抗電暈性能提高效果較差。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的不足，提供一種高介電性的聚酰亞胺二氧化鈦納米片復合薄膜及其制作方法，提高復合薄膜介電性和耐電暈性能。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種聚酰亞胺二氧化鈦納米片復合薄膜的制作方法，包括以下步驟：

(1)將鈦酸四丁酯與氫氟酸充分混合后加熱反應,得到納米片狀二氧化鈦粉末；

(2)將步驟(1)得到的納米片狀二氧化鈦粉加入有機溶劑,使納米顆粒均勻分布在有機溶劑中；再加入二胺和二元酸酐,進行聚合反應，得到前驅體聚酰胺酸/二氧化鈦漿液,用所述漿液制備一定厚度的薄膜,通過加熱所述薄膜對聚酰胺酸進行熱亞胺化處理，經過亞胺化反應后,制得聚酰亞胺二氧化鈦納米片復合薄膜。

進一步地：

所述鈦酸四丁酯與所述氫氟酸體積比為5：0.1-1，優選地，所述鈦酸四丁酯的純度為98％，所述氫氟酸的濃度為47％。

將鈦酸四丁酯與氫氟酸在聚四氟乙烯反應釜中加熱反應。

步驟(1)中，所述加熱反應為恒溫水熱反應，溫度為180-200℃，優選地，反應時間為12小時；反應完后將產物冷卻、洗滌并干燥。

所述二元酸酐包括3，3’，4，4’-聯苯四甲酸二酐、2，3，3’，4’-二苯醚四酸二酐、3,3’,4,4-二苯醚四酸二酐、均苯四酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙酸二酐其中一種或幾種的組合。

所述二胺包括間苯二胺、對苯二胺、3,3’-二氨基二苯醚、3,4’-二氨基二苯醚、4,4-二氨基二苯醚(ODA)、2,3-二氨基甲苯、3,3’-二胺二苯砜、3,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二胺二苯砜其中一種或幾種的組合。