[发明专利]一种极超高温聚酰亚胺导热绝缘材料及其制备方法

说明书

一种极超高温聚酰亚胺导热绝缘材料及其制备方法，属于高分子材料领域。该极超高温聚酰亚胺导热绝缘材料，包括的原料及其质量份数为：可反应型聚酰亚胺树脂：100份；导热填料：5～20份；修复剂：3～5份；防老剂：0.5～3份；活性稀释剂：1～10份。极超高温聚酰亚胺导热绝缘材料的制备方法，是以可反应型聚酰亚胺树脂为基料，加入导热填料、修复剂、防老剂和活性稀释剂，采用熔融共混工艺制备改性树脂体系，经程序控温固化获得玻璃化转变温度大于350℃、初始热分解温度大于500℃、导热系数大于0.3W/m.K，电击穿强度大于80kV/mm，热膨胀系数小于40PPM/℃的绝缘材料体系，优异性能满足特种电机定子电磁线绕组密封绝缘的使用要求，在稠油热采技术领域具有广泛应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及到一种极超高温聚酰亚胺导热绝缘材料及其制备方法。

背景技术

耐高温绝缘材料是高性能新型电机研发的关键核心技术，特别是在一些特殊应用环境的电机，其对耐高温绝缘材料提出了更高的要求；比如稠油开采领域，潜油电泵工作环境须耐受高温高压蒸汽，表面温度高达370℃，远远超过了传统的绝缘材料的耐热等级。美国Baker Hughes公司是世界高温潜油电泵研发的领导者，相继研发了四代高温潜油电泵并提出了耐温等级的划分标准，标准温度(120℃)、高温(163℃，第一代)、极端高温(220℃，第二代)、超高温(250℃，第三代)、超超高温(275℃，第四代)；俄罗斯Novomet公司最近报道研制出耐300℃高温的潜油电泵；上述耐高温潜油电泵的耐热等级均不能满足超深井稠油开采所面临的临界状态水蒸汽极超高温的注入环境工况。

高性能聚酰亚胺(PI)树脂是耐热等级最高的有机高分子材料之一，热分解温度通常大于500℃。采用电磁线PI薄膜绕包技术是解决耐高温潜油电机绝缘系统最有效的方法，耐200～300℃高精密电机的定子电磁线绕组通常都采用聚酰亚胺薄膜绕包线。然而，PI薄膜不熔不溶，不能形成连续密封的绝缘层；必须在PI薄膜一面或两面涂覆氟46(F46)树脂、聚醚醚酮(PEEK)树脂等作为粘合剂，形成了PI复合薄膜；在高温烧结过程中，F46或PEEK熔化将绕包层粘结成为连续密封的整体绝缘结构。F46树脂和PEEK树脂的熔融温度分别为约260℃和343℃，当使用环境温度大于它们熔融温度时就失去粘性，导致绝缘结构整体性下降。改进措施是在PI绕包线绕组表面浸渍PI漆膜，提升绝缘结构的整体性和绝缘等级。应用实践表明，PI漆膜长期耐受高温过程中会逐渐脆化丧失韧性；在振动、冷热交替等外力作用下出现微裂纹损伤进而碎片化剥落，影响绝缘系统的可靠性和耐久性；另外，浸渍工艺挥发大量溶剂，环境污染严重；浸漆后定子内部仍存在大量空隙，散热效果差。树脂灌注密封工艺，能够完全填充定子内部的空隙，显著提高绕组绝缘的整体性和定子导热散热效果。商品化的环氧树脂胶和有机硅树脂胶是常规潜油电机、牵引电机广泛采用的灌封绝缘材料；然而，两类灌封胶的耐热等级较低，只能在低于250℃温度条下使用。由于在250℃以上，有机材料的热氧老化失效加剧，绝大多少有机碳骨架分子链发生热解并逐步气化；因此，目前国内外尚没有关于耐热性达300℃以上极超高温灌封绝缘材料的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种极超高温聚酰亚胺导热绝缘材料及其制备方法；即以可反应型聚酰亚胺树脂为基料，加入导热填料、修复剂、防老剂和活性稀释剂，采用熔融共混工艺制备改性树脂体系，经程序控温固化获得玻璃化转变温度大于350℃、初始热分解温度大于500℃的绝缘材料体系。

本发明提供的一种极超高温聚酰亚胺导热绝缘材料，包括的原料及各个原料的质量份数为：

可反应型聚酰亚胺树脂：100份；导热填料：5～20份；修复剂：3～5份；防老剂：0.5～3份；活性稀释剂：1～10份。

所述的可反应型聚酰亚胺树脂为乙炔基封端的聚酰亚胺齐聚物、苯乙炔基封端的聚酰亚胺齐聚物中的一种或混合物；

所述的可反应型聚酰亚胺树脂的结构式为：

其中n为0～5之间的整数，^R＝-H或