[发明专利]一种耐电晕聚酰亚胺基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐电晕聚酰亚胺基复合材料及其制备方法。本发明提供的制备方法包括：将阴离子型二维层状材料与有机插层剂在溶剂中加热反应，再与聚酰亚胺的聚合单体在溶剂中进行原位聚合反应，得到混合溶液Ⅰ；将无机纳米粒子与聚酰亚胺的聚合单体在溶剂中进行原位聚合反应，得到混合溶液Ⅱ；再将溶液Ⅰ与溶液Ⅱ混合，进行热处理，得到聚酰亚胺基复合材料。按照本发明的制备方法制得的复合材料在提高聚酰亚胺耐电晕性能的同时，还获得了较高的机械性能及优异的耐温性。

技术领域

本发明涉及绝缘材料技术领域，特别涉及一种耐电晕聚酰亚胺基复合材料及其制备方法。

背景技术

耐电晕薄膜是一种用于电机绝缘的功能性薄膜材料，这种薄膜材料广泛应用于动车牵引电机、风力发电机、高频高压电机等大功率变频电机的匝间绝缘和主绝缘，以及特大型线圈外绝缘耐电晕保护层、风力发电线缆、石油电机线缆等领域。

现有技术中的耐电晕薄膜材料主要是聚酰亚胺薄膜复合材料，这种复合材料主要通过向聚酰亚胺中添加耐电晕填料来提高薄膜的耐电晕性能。目前，市场上主要应用的是杜邦公司生产的耐电晕聚酰亚胺薄膜Kapton CR，其是采用向聚酰亚胺薄膜中添加耐电晕无机纳米粒子的方式提高聚酰亚胺薄膜的耐电晕性能。

然而，这类薄膜为了达到耐电晕性能需求，需要大量添加无机纳米粒子，这就造成纳米粒子在聚酰亚胺中大量聚集，会致使薄膜耐电晕均一性降低，从而使整体耐电晕性能下降，同时，大量填料的使用还造成复合材料的机械性能显著降低。因此，如何获得综合性能优异的耐电晕薄膜材料已成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐电晕聚酰亚胺基复合材料及其制备方法，按照本发明的制备方法制得的复合材料能够明显提高聚酰亚胺的耐电晕性能，且还改善了聚酰亚胺的机械性能。

本发明提供了一种耐电晕聚酰亚胺基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将阴离子型二维层状材料与有机插层剂在第一溶剂中加热反应，得到有机插层修饰的层状材料；

将所述有机插层修饰的层状材料与聚酰亚胺的聚合单体在第二溶剂中进行原位聚合反应，得到混合溶液Ⅰ；

b)将无机纳米粒子与聚酰亚胺的聚合单体在在第三溶剂中进行原位聚合反应，得到混合溶液Ⅱ；

c)将所述混合溶液Ⅰ与混合溶液Ⅱ混合后，进行热处理，得到聚酰亚胺基复合材料；

所述阴离子型二维层状材料为二元金属氢氧化物和多元金属氢氧化物中的一种或几种；

所述有机插层剂选自有机羧酸、有机磺酸、聚酰胺酸、所述有机羧酸的金属盐和所述有机磺酸的金属盐中的一种或几种；

所述无机纳米粒子选自金属氧化物、非金属氧化物、金属氮化物、非金属氮化物、非金属碳化物、金属含氧酸盐和非金属含氧酸盐中的一种或几种；

所述步骤a)和步骤b)没有顺序限制。

优选的，所述有机羧酸选自C1～C22的脂肪族一元羧酸、C1～C26的脂肪族二元羧酸、C1～C40的脂肪族三元羧酸、芳香族一元羧酸、芳香族二元羧酸和芳香族三元羧酸中的一种或几种；

所述有机磺酸选自C1～C22的脂肪族一元磺酸和芳香族一元磺酸中的一种或几种。

优选的，所述有机羧酸选自式(1-1)所示化合物、式(1-2)所示化合物、式(1-3)所示化合物、式(1-4)所示化合物、式(1-5)所示化合物和式(1-6)所示化合物中的一种或几种；