[發明專利]一種高鐵用耐電暈級聚酰亞胺材料及其加工方法

在審

• 申請號: 201711092778.X
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107778860A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 高兆波;黃俊敏
• 申請（專利權）人: 廣州維邦新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08L23/08;C08L27/18;C08L23/06;C08L91/06;C08K13/06;C08K9/04;C08K9/06;C08K3/22;C08K3/36;C08K5/09;C08K7/14;C08K5/101
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙)11638
• 代理人: 王新愛

技術領域

本發明涉及適用于高鐵的聚酰亞胺材料技術領域，更具體地說，本發明涉及一種高鐵用耐電暈級聚酰亞胺材料。本發明還涉及一種高鐵用耐電暈級聚酰亞胺材料的加工方法。

背景技術

聚酰亞胺因具有高熱穩定性、高強度與高模量、低熱膨脹系數和介電常數、優異的絕緣性能和耐溶劑性等優異性能而被廣泛地應用于航空航天、軍事、電氣電子等工業領域。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速電機系統中的應用。納米科學技術的發展為新材料的開發和對現有材料的改性提供了新的思路和途徑。實踐證明，在現有的高耐熱絕緣材料中添加一定量的陶瓷氧化物，如TiO₂、SiO₂、Al₂O₃、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，從而在高速動車、海軍艦艇和風力發電等領域得到了廣泛應用。因而將納米介質引入聚酰亞胺體系中形成復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。

聚酰亞胺前驅體在一些強極性有機溶劑中有較大的溶解度，聚酰亞胺和無機物納米粒子雜化復合，將使各自的優勢得到最充分的體現，得到具有特種性能的高性能復合材料。無機納米粒子若能夠均勻分散到聚酰亞胺基體中，通過偶聯劑或者氫鍵作用，與基體達到良好的結合，納米粒子的特殊納米效應可以平衡材料內部的電場，防止局部電場集中而發生局部放電，因而可以到達耐電暈的目的。現有無機納米粒子改性時，由于分散性不夠理想，導致材料的耐電暈能力下降。納米粒子的含量大，粒徑小其分散更加困難，由于粒徑較小其分子之間更容易出現團聚，表觀的現象為分子粘連團聚成一個大的分子，因此很難打開，但是納米粒子的粒徑越小，含量越高，其聚酰亞胺材料的耐電暈性越高，為了解決分散性差的問題，現有技術中使用原位沉積法和溶膠凝膠法將納米無機材料分散到聚酰亞胺前驅體中，但是這兩種方法均存在著操作過程復雜，成本高，同時重復性差的問題。因此，如何提高納米無機粒子的分散性，從而提高聚酰亞胺的耐電暈性成為難題。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優點。

本發明還有一個目的是提供了一種高鐵用耐電暈級聚酰亞胺材料，其具有優異的耐電暈性能、耐高溫、耐低溫、硬度大、韌性好、耐腐蝕、沖擊強度大和抗拉伸強度優異的性能，適用于高鐵領域。

本發明還有一個目的是提供了一種高鐵用耐電暈級聚酰亞胺材料的加工方法，該加工方法簡單、成本低，且制備的聚醚醚酮復合材料可替代鋁和其他金屬材料用于高鐵領域。

為了實現上述目的，本發明提供了一種高鐵用耐電暈級聚酰亞胺材料，包括以下重量份數的組分：

聚酰亞胺40～60份、乙烯-醋酸乙烯共聚物1～10份、玻璃纖維1～10份、表面活性劑改性的納米氧化鋁1～10份、偶聯劑改性的納米二氧化硅1～10份、納米氧化鐵粉體1～10份、聚四氟乙烯1～10份、聚乙烯1～10份以及潤滑劑1～10份。

優選的是，所述的高鐵用耐電暈級聚酰亞胺材料，包括以下重量份數的組分：

聚酰亞胺50份、乙烯-醋酸乙烯共聚物9份、玻璃纖維8份、表面活性劑改性的納米氧化鋁6份、偶聯劑改性的納米二氧化硅3份、納米氧化鐵粉體5份、聚四氟乙烯3.5份、聚乙烯2.8份以及潤滑劑1.5份。

優選的是，所述的高鐵用耐電暈級聚酰亞胺材料，所述潤滑劑為石蠟、硬脂酸、硬脂酸丁酯中的一種、兩種或者多種。

優選的是，所述的高鐵用耐電暈級聚酰亞胺材料，所述表面活性劑改性的納米氧化鋁為十二烷基磺酸鈉改性的納米氧化鋁。

優選的是，所述的高鐵用耐電暈級聚酰亞胺材料，所述偶聯劑改性的納米二氧化硅為硅烷偶聯劑KH570改性的納米二氧化硅。

本發明還公開了一種高鐵用耐電暈級聚酰亞胺材料的加工方法，包括以下步驟：

步驟一、以去離子水作為溶劑，使用表面活性劑對納米氧化鋁進行改性，制備表面活性劑改性的納米氧化鋁；

步驟二、以鹽酸水溶液為溶劑，在一定溫度下，使用偶聯劑對納米二氧化硅進行改性，制備偶聯劑改性的納米二氧化硅；