[發明專利]納米氧化物F的制備方法、耐電暈聚酰亞胺薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 202010576028.5
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN112011198B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 楊繼明;劉賀;曾彩萍;金鷹
• 申請（專利權）人: 中天電子材料有限公司
• 主分類號: C09C3/12
• 分類號: C09C3/12;C09C1/40;C09C1/30;C07F7/18;C08K9/06;C08K3/22;C08K3/36;C08L79/08;C08J5/18
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產權代理有限公司 44334
• 代理人: 徐麗;許春曉

本發明提供的一種納米氧化物F的制備方法和耐電暈聚酰亞胺薄膜的制備方法。本發明通過對納米氧化物E以含1,3?二羰基基團的硅烷偶聯劑D進行表面修飾改性，得到的納米氧化物F與聚酰胺酸樹脂溶液具有高相容性，解決了受限于納米氧化物的添加量低和分散均勻性差而導致的聚酰亞胺薄膜的耐電暈性能和力學性能不理想的問題。

技術領域

本發明涉及材料技術領域，特別是指一種納米氧化物F的制備方法、耐電暈聚酰亞胺薄膜的制備方法。

背景技術

近年來，軌道交通得到了飛速發展，時速超過300公里的高速鐵路已建設成大眾化的交通工具，成為我國國際化的品牌產品，也是我國從科技大國向科技強國轉變的重要標志之一。其中，牽引電機作為高速列車的核心設備，應具備長期運行的安全性和可靠性，要求內部絕緣材料在變頻電機工作過程中具有耐高強度電暈放電的阻抗性和耐久性，并兼備優異的力學性能和耐高溫性能。聚酰亞胺薄膜是一種綜合性能卓越的絕緣材料，已被廣泛應用在耐高溫、抗輻射以及苛刻條件下使用的電機、變壓器等各種電工主產品中。但作為高速牽引電機的主絕緣材料，純聚酰亞胺薄膜的本征性能不具有高耐電暈性，難以抵抗高強度、不均勻的電暈放電，成為其在高速牽引電機中應用的瓶頸性問題。

經過幾十年的研究證明，通過在聚酰亞胺薄膜中添加無機納米氧化物制備有機-無機雜化的聚酰亞胺薄膜是大幅度提高聚酰亞胺薄膜耐電暈性能的有效方法和關鍵技術。例如，美國杜邦公司利用納米氣相氧化鋁摻雜改性聚酰亞胺樹脂，成功開發出高耐電暈性能的納米氧化鋁-聚酰亞胺雜化薄膜并實現了商業化，命名為Kapton CR型薄膜，該技術一直處于全球領先水平，至今沒有第二家企業實現同類產品的商業化。目前，我國對聚酰亞胺薄膜耐電暈性能的研究還處于實驗室階段，對生產工藝的研究相對較少，但也取得了一定的研究進展。例如，李鴻巖等人采用原位分散聚合法制備了聚酰亞胺/納米Al₂O₃復合薄膜，耐電暈壽命相比純聚酰亞胺薄膜提高了25倍。有些中國專利公開了采用納米氧化物或改性的納米氧化物摻雜聚酰亞胺薄膜的方法，明顯提高了聚酰亞胺薄膜的耐電暈壽命。但國產耐電暈聚酰亞胺薄膜相比杜邦Kapton CR型系列薄膜，在耐電暈壽命、均勻性以及良品率上依然存在較大的差距。主要原因是目前國內對耐電暈PI薄膜的研究還不深入，納米金屬氧化物的添加量有限，傳統的KH550、 KH570等硅烷偶聯劑修飾的納米金屬氧化物不能在聚酰亞胺薄膜中實現均勻分散，更難以達到工業化生產的要求。是因此，發展高耐電暈聚酰亞胺薄膜制備的新工藝和新方法仍是電工絕緣行業關注的核心技術難題之一。

發明內容

鑒于以上內容，有必要提供一種改進的納米氧化物F，解決納米氧化物基于添加量有限和分散不均勻在聚酰亞胺薄膜改性上的應用受限的問題。

本發明提供的技術方案為：一種納米氧化物F的制備方法，包括以下步驟：

稱取納米氧化物E，加入到第一有機溶劑中，在室溫至60℃下超聲一段時間，得到所述納米氧化物E的懸浮液；

在所述納米氧化物E的懸浮液中加入具有以下分子結構的含1,3- 二羰基基團的硅烷偶聯劑D，在惰性氣體保護下于80℃至150℃攪拌 1-3h，冷卻至室溫，得到第二懸浮液；

將所述第二懸浮液離心，倒去上層清液，加入無水有機溶劑超聲清洗5-10min，再次離心倒去上層清液，按此方法重復2-3次，在真空干燥烘箱中于80℃下干燥2-3h，得到的所述納米氧化物F。