[发明专利]球型二氧化硅/聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种球型二氧化硅微粒掺杂的聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法和用途，该聚酰亚胺复合薄膜具有优良的力学性能、优异的耐电晕性能、低的热膨胀系数和低的吸潮率，在变频调速电机的绝缘系统中具有重要的应用价值。

背景技术

近年来，交流电机的变频调速技术的快速发展受到人们巨大的关注。与目前普遍使用的交流电机相比，变频调速电机可节能30-40％，其显著的节能效果，使之成为近年来重点推广应用的高新技术之一。但是，变频调速技术发展的关键性难题之一，是电机绝缘系统在变频过程中产生的瞬间尖峰脉冲电压引起的电机绝缘系统的过早损坏，这会严重影响电机的运行可靠性及使用寿命。研究表明，造成这种电机绝缘系统过早破坏的主要原因是电晕作用。因此，发展具有耐电晕性能的电机绝缘系统及其绝缘材料成为变频调速技术发展的关键性技术之一。

聚酰亚胺薄膜具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、高绝缘、低介电损耗、力学性能优异等许多优点，广泛而大量地应用于传统电机绝缘系统中绕包线的绕包薄膜。但是，传统的聚酰亚胺薄膜没有耐电晕性能，无法用其制造变频调速电机。研究发现，在聚酰亚胺薄膜中添加某些特殊的无机微粒可明显改善薄膜的耐电晕性能。美国专利(USPat.4,760,296)通过在聚酰亚胺薄膜中添加有机硅酸盐、有机铝酸盐或超细三氧化二铝或二氧化硅等无机微粒，可以明显改善薄膜的耐电晕性能。加拿大专利(Can.Pat.1,168,857和1,208,325)将亚微米级三氧化二铝或二氧化硅等无机粒子加入聚合物中，改善了体系的耐电晕性能及热传导性能。美国专利(US Pat.5,989,702)将无机粒子(三氧化二铝，二氧化硅或氧化铍等)与有机高聚物(聚酰亚胺)混合，然后再与云母纸碾压成膜，作为防电晕绝缘材料应用在电动机上。美国专利(US Pat.20040249041)将平均粒径为20-500nm的无机粒子经表面处理后加入到多种耐高温聚合物中，明显改善了体系的电击穿强度，可用于高电压条件下的电机绝缘。

虽然将无机微粒添加到聚酰亚胺中可明显改善薄膜的耐电晕性能，但无机微粒的簇集效应经常导致无机粒子在聚合物基体树脂中难于分散均匀；另外，上述专利中所采用的无机微粒都是具有不规则形状的颗粒，颗粒形状及表面形貌一致性差，会在无机微粒与基体树脂的界面产生内应力，导致材料的某些性能(如力学性能等)下降。

发明内容

本发明的目的是具有良好耐电晕性能的球型二氧化硅/聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法。

本发明所提供的球型二氧化硅/聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：

1)将球型二氧化硅微粒均匀分散在有机溶剂中，得到球型二氧化硅微粒悬浮液；

2)将表面处理剂、分子量调节剂及助粘剂、流平剂和芳香族二胺溶解于球型二氧化硅微粒悬浮液中；再加入有机四酸二酐，搅拌反应得到球型二氧化硅微粒/聚酰胺酸混合树脂溶液；

3)将上述混合树脂溶液涂覆在平整的基板表面，加热使溶剂挥发并完成酰亚胺反应过程，得到球型二氧化硅/聚酰亚胺复合薄膜。

其中，各组分的重量份数如下：

球型二氧化硅微粒               1-40份；

表面处理剂                     0.01-4份；

芳香族二胺                     98-102份；

有机四酸二酐                   98-102份；

有机溶剂                       500-10000份；

流平剂                         1-10份；

分子量调节及助粘剂             0.01-10份。

优选的，各组分的重量份数如下：

球型二氧化硅微粒                2-20份；

表面处理剂                      0.1-2份；

芳香族二胺                      98-102份；

有机四酸二酐                    98-102份；

有机溶剂                        500-10000份；

流平剂                          1-5份；

分子量调节及助粘剂              1-5份。