[发明专利]一种纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚苯乙烯绝缘材料及其制法

说明书

本发明涉及聚苯乙烯绝缘领域，且公开了一种纳米氮化硼‑聚酰亚胺改性聚苯乙烯绝缘材料，3,5‑双(4‑氨基苯氧基)苯酚作为二胺单体与均苯四甲酸二酐聚合得到含羟基的聚酰亚胺，以溴化聚酰亚胺作为大分子引发剂，通过原子转移自由基聚合法，引发乙烯基功能化纳米氮化硼和苯乙烯原位聚合，将纳米氮化硼和聚酰亚胺分子通过化学键共价接枝到聚苯乙烯的分子链中，显著改善了纳米氮化硼以及聚酰亚胺与聚苯乙烯的相容性和分散性，聚酰亚胺具有优异的绝缘性和热稳定性，而纳米氮化硼的具有超高的电阻率和导热系数，相容性良好的纳米氮化硼以及聚酰亚胺显著提高了聚苯乙烯绝缘性能和耐热性能。

技术领域

本发明涉及聚苯乙烯绝缘领域，具体为一种纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚苯乙烯绝缘材料及其制法。

背景技术

绝缘材料对电工产品发展的具有重要的影响，在电机和电气工业领域具有重要的应用，是电工产品长期安全可靠运行的重要保障，而高分子材料直接影响着绝缘材料和电工产品的发展，因此需要开发出绝缘材料新品种，并且提高产品的绝缘性能、导热性能和耐热性能等，以适应电工产品不断发展。

聚苯乙烯具有良好的加工性和耐腐蚀性、并且拉伸和弯曲性能良好的工程塑料，聚苯乙烯材料广泛应用于光学仪器、化工部门及日用品方面，同时聚苯乙烯具有一定的透气性，可以作为薄膜制品的包装材料，但是传统的聚苯乙烯的绝缘性能较差，并且初始分解温度和耐热性能不高，限制了聚苯乙烯的在绝缘材料中的运用和发展。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚苯乙烯绝缘材料及其制法，解决了传统的聚苯乙烯绝缘性能和耐热性能不高的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚苯乙烯绝缘材料：所述纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚苯乙烯绝缘材料制备方法包括以下步骤：

(1)将氢氧化钠和纳米六方氮化硼混合，通过高能球磨处理，将混合产物置于高温反应釜中，在160-200℃，反应1-4h，将混合产物冷却，加入去离子水稀释，控制氢氧化钠物质的量浓度为3-5mol/L，在恒温超声分散装置中进行超声剥离处理2-4h，然后加热至70-80℃，匀速搅拌活化处理6-12h，抽滤除去溶剂，使用去离子水洗涤固体产物直至中性，制备得到羟基纳米氮化硼。

(2)向反应瓶中加入甲苯溶剂和羟基纳米氮化硼，超声分散处理后加入乙烯基三乙氧基硅烷，两者质量比为100:20-50，加热至100-120℃，匀速搅拌反应6-12h，抽滤除去溶剂，使用去离子水和乙醇洗涤产物并干燥，制备得到乙烯基功能化纳米氮化硼。

(3)向反应瓶中通入氩气排出空气，加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、均苯四甲酸二酐和3,5-双(4-氨基苯氧基)苯酚单体，室温下反应10-20h，加入吡啶和乙酸酐，升温至90-110℃，反应3-8h，冷却至室温，加入去离子水析出沉淀，抽滤除去溶剂，使用去离子水洗涤并干燥，制备得到羟基聚酰亚胺。

(4)向反应瓶加入吡啶溶剂、羟基聚酰亚胺和2-溴异丁酰溴，在0至5℃下反应2-4h，然后在室温下反应6-18h，加入甲醇溶剂析出沉淀，抽滤除去溶剂，使用甲醇洗涤并干燥，制备得到溴化聚酰亚胺。

(5)向反应瓶中通入氩气排出空气，加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、溴化聚酰亚胺、乙烯基功能化纳米氮化硼和苯乙烯，进行超声分散处理，再加入2,2'-联吡啶、CuCl和CuCl₂，然后进行冷冻和解冻处理，在60-70℃下反应6-18h，再进行冷冻和解冻处理，加入去离子水终止反应，抽滤除去溶剂、使用蒸馏水洗涤并干燥，制备得到纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚苯乙烯绝缘材料。

优选的，所述步骤(1)中的氢氧化钠和纳米六方氮化硼的质量比为10:20-40。