[发明专利]一种含不同尺寸的高浓度纳米ZnO复合的耐电晕聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明专利涉及一种含不同尺寸的高浓度纳米ZnO复合的耐电晕聚酰亚胺薄膜及其制备方法，由均苯四甲酸二酐、4.4′‑二氨基二苯醚和粒径范围在10～60nm间的纳米ZnO构成。首先分别利用直接沉淀法、水热法及微乳液法制备出粒径不同的纳米ZnO，然后用电催化联合水热技术对纳米ZnO粒子进行改性，再进行聚酰亚胺酸/纳米ZnO复合体系的制备，最后流涎烘干成膜并对其进行酰亚胺化得到复合薄膜。本发明专利不仅大大提高了聚酰亚胺薄膜的耐电晕性能，而且可以调控掺入的纳米颗粒尺寸来提高薄膜的机械性能和热力学性能，另外，本发明制备工艺简单、成品率高，具有巨大的工业化潜力。

【技术领域】：主要应用于电机电气绝缘技术领域，特别涉及一种含不同尺寸的高浓度纳米ZnO复合的耐电晕聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

【技术背景】：聚酰亚胺(Polyimide,PI)薄膜是一种含酰亚胺基的高分子材料，常用在电机电器绝缘领域中，它具备优异的耐热性、电气性能、耐辐射性能和耐磨性。但是随着微电子技术小型化转变，电气技术向高压和超高压转变以及变频节能技术的不断发展和普及，人类对电子通讯、光电显示等方面提出了更高的要求，这就促使PI材料既要满足在各类应用场合下均具有良好的电绝缘性能，又要满足在特殊条件下的性能突破(Han T,Cavallini A.Dielectric properties and partial discharge endurance ofthermally aged nano-structured polyimide[J].IEEE Electrical InsulationMagazine,2020,36(3):39-46；宋晓峰.聚酰亚胺的研究与进展[J].纤维复合材料,2007,3:33-37.)。因而研制具有优异耐电晕性能的聚酰亚胺薄膜对当今机电行业的发展具有重要的意义。

大量研究已证明，云母等无机材料的耐电晕性能优异，经分析是因为其中含有SiO₂、Al₂O₃、ZnO、TiO₂等氧化物成分，所以许多科研工作者欲在有机PI材料中引入适量的SiO₂、Al₂O₃、ZnO等无机材料，以提高PI材料的导热和介电性能(杨瑞宵,陈昊,范勇,等.聚酰亚胺 /纳米SiO₂-Al₂O₃耐电晕薄膜的介电特性[J].电机与控制学报,2019, 23(09):57-64；Lu F,Wang J G,Chang Z J,et al.Uniform deposition of Ag nanoparticles on ZnOnanorod arrays grown on polyimide/Ag nanofibers by electrospinning,hydrothermal,and photoreduction processes[J].Materialsdesign,2019,181:108069；石慧,王静雅,孙宇宁,等.聚酰亚胺/氧化铝复合薄膜耐电晕性能研究[J].绝缘材料, 2018,51(11):52-55.)。在聚酰亚胺中引入纳米尺度的无机材料是得到一种兼备有机材料和无机材料各方面特征和性能的新材料的有效途径，从而满足变频电机的运行要求(J.C.G.Wheeler.Effects of converter pulses on the electrical insulation inlow and medium voltage motors[J].IEEE Electrical Insulation Magazine,2005,21(2):22-29.)。目前，国内工业化生产的耐电晕薄膜的耐电晕性及其均匀性尚不能完全满足产业要求，同时机械性能也有所下降，产能较低。