[发明专利]一种聚丙烯酸橡胶介电弹性体/聚酰亚胺绝缘复合材料的制备方法及应用

说明书

一种聚丙烯酸橡胶介电弹性体/聚酰亚胺绝缘复合材料的制备方法及应用，涉及聚酰亚胺绝缘技术领域。本发明的目的是为了解决传统的聚合物复合材料介电常数的增加通常会导致击穿场强降低的问题。本发明制备的聚丙烯酸橡胶介电弹性体/聚酰亚胺绝缘复合材料具有优异的介电性能和击穿性能，并且损耗降低，可以广泛地应用于电气、电子和新能源汽车等先进领域。本发明制备工艺简单，经济实用，有效的节约了资源，适合大规模工业化产生，为开发聚酰亚胺绝缘复合介质新的应用途径提供了一个很好的策略。本发明可获得一种聚丙烯酸橡胶介电弹性体/聚酰亚胺绝缘复合材料的制备方法及应用。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺绝缘技术领域，具体涉及一种聚丙烯酸橡胶介电弹性体/聚酰亚胺绝缘复合材料的制备方法及应用。

背景技术

随着现代电子和电力系统技术的不断发展，聚合物薄膜电容器因其具有高击穿强度，进而在现代电子和电力系统领域具有越来越重要的应用价值。尽管人们在提高聚合物复合材料的击穿性能方面做了大量的工作，但在大规模工业化生产的前提下，如何提高聚合物复合材料的击穿性能和介电性能仍然是一个巨大的挑战。同时，研究人员发现，聚酰亚胺(Polyimide，PI)在极宽的温度范围内具有良好的机械、化学与电学性能，由此得到了广泛的应用。尤其是在绝缘材料方面，已广泛用于逆变器供电牵引电机的匝间绝缘以及集成电路和传感器等电子设备的绝缘。然而，在高频电气系统中，聚合物复合材料通常会发生介电损耗，从而导致聚合物复合材料绝缘性能降低。以往的研究主要集中掺杂纳米无机填料方面，但是还会出现复合薄膜的介电损耗、电导率明显增加以及击穿场强降低的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的聚合物复合材料介电常数的增加通常会导致击穿场强降低的问题，而提供一种聚丙烯酸橡胶介电弹性体/聚酰亚胺绝缘复合材料的制备方法及应用。

一种聚丙烯酸橡胶介电弹性体/聚酰亚胺绝缘复合材料的制备方法，按以下步骤进行：

步骤一、制备聚丙烯酸橡胶介电弹性体混合溶液：

将聚丙烯酸橡胶介电弹性体加入到N,N-二甲基乙酰胺溶液中，在50～70℃的温度条件下磁力搅拌至聚丙烯酸橡胶介电弹性体完全溶解，得到混合溶液a，所述的聚丙烯酸橡胶介电弹性体的质量与N,N-二甲基乙酰胺溶液的体积的比为(0.2～0.3)g：(9.5～10)mL；

步骤二、溶液共混法制备聚丙烯酸橡胶介电弹性体/聚酰亚胺绝缘复合材料：

将4,4’-二胺基二苯醚加入到N,N-二甲基乙酰胺溶液中，超声分散15～60min，得到混合溶液b；将步骤一中得到的混合溶液a与混合溶液b混合，在15～25℃的温度条件下机械搅拌3～4h，得到混合溶液c，所述的混合溶液a中聚丙烯酸橡胶介电弹性体与混合溶液b中4,4’-二胺基二苯醚的质量比为(0.2～0.3)：(2.8～3.1)；将均苯四甲酸酐加入到混合溶液c中，搅拌至粘稠状，得到混合溶液d，所述的4,4’-二胺基二苯醚的质量、均苯四甲酸酐的质量与N,N-二甲基乙酰胺溶液的体积的比为(2.8～3.1)g：(3.24～3.26)g：(29～30)mL；将混合溶液d均匀涂覆在预处理过的基板的一个面上，在80～85℃的温度条件下固化8～10h，再将基板梯度升温至330～350℃，并在330～350℃的温度条件下保温1～2h，保温结束后将基板上的薄膜剥离，得到聚丙烯酸橡胶介电弹性体/聚酰亚胺绝缘复合材料，所述的聚丙烯酸橡胶介电弹性体/聚酰亚胺绝缘复合材料中聚丙烯酸橡胶介电弹性体占聚酰亚胺的体积百分比为0.25～1.5％。

一种聚丙烯酸橡胶介电弹性体/聚酰亚胺绝缘复合材料的应用，所述的一种聚丙烯酸橡胶介电弹性体/聚酰亚胺绝缘复合材料在电介质电容器中的应用。

本发明的有益效果：