[发明专利]一种单面耐电晕的聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单面耐电晕的聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法，属于电机电气绝缘技术领域。

背景技术

随着电力电子技术及新型半导体器件的迅速发展，八十年代以后，越来越多的交流变频调速电动机得到了广泛应用。变频电机多采用脉宽调制驱动脉冲调速技术，它极大地增加了电机定子绕组电压的幅值，但却导致绝缘中产生局部放电，使得许多变频电机的寿命只有1-2年，甚至有些电机在试运行中就发生击穿破坏，且击穿常发生在匝间。

为了延长变频电机的寿命，可以采用改善输出特性和电缆参数抑制端子上的过电压，该方法还需要额外复杂的控制系统来控制该两个参数；为了延长变频电机的寿命，还可以采用在导线外面加一层耐电晕的绝缘材料，而现有技术中的耐电晕的绝缘材料一般采用将无机纳米填充物直接填充至聚合物基体中，以提高绝缘材料的介质击穿强度、耐局部放电、树脂放电、热导率等性能，由于一般情况下，无机纳米填充物的耐电晕性能强于聚合物基体，无机纳米填充物添加的越多会使得聚合物基体的耐电晕性能提高，但是无机纳米填充物与聚合物基体之间存在界面层且无机纳米填充物极易聚集、分散性差，会使得该添加了无机纳米填充物后的聚合物基体的机械力学性能变差。因此高性能的耐电晕薄膜的设计需要平衡上述指标。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种单面耐电晕的聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法。

本发明的技术解决方案是：

一种单面耐电晕的聚酰亚胺复合薄膜，该薄膜包括上下两层，上层为复合材料层，下层为聚酰亚胺基膜，该复合材料层包括聚酰亚胺基体和表面改性后的纳米三氧化二铝。

所述的纳米三氧化二铝的表面改性方法为：

(1)将纳米三氧化二铝粒子进行真空干燥，然后加入到溶剂中，分散，得到悬浮液；

(2)将含酰亚胺结构的硅烷偶联剂加入到步骤(1)得到的悬浮液中，超声分散，然后再加入铝酸酯偶联剂F-1，惰性气体保护，加热回流进行化学偶联反应；

(3)反应完成后，抽滤，对滤饼进行清洗、干燥，得到改性后的纳米三氧化二铝。

所述的步骤(1)中真空干燥温度为100-150℃，干燥时间为24-48h；溶剂为正丁醇，分散时采用超声振荡仪分散20-50min；

所述的步骤(2)中超声分散温度为室温，时间为2-6h，惰性气体为氮气，加热回流时间为1-3h；

所述的步骤(1)中的纳米三氧化二铝粒子直径为10-30nm，其与所述的步骤(2)中的含酰亚胺结构的硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂F-1的质量比为：100：(1-5)：(1-10)；

所述的步骤(3)中对滤饼进行清洗时采用无水乙醇进行清洗抽提12-36h，干燥温度为100-120℃，干燥时间为24-48h；

所述的步骤(2)中的含酰亚胺结构的硅烷偶联剂的结构式如式(1)为：

所述的含酰亚胺结构的硅烷偶联剂的制备方法为：

将二酸酐溶解在溶剂N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中，滴加氨基硅烷偶联剂，室温搅拌12-24h，然后加入脱水剂苯二甲酸酐和催化剂异喹啉进行化学亚胺化反应，反应温度为60-80℃，反应时间为12-24h；

所述的二酸酐与氨基硅烷偶联剂的摩尔比为1：2；

所述的二酸酐与脱水剂苯二甲酸酐的摩尔比为1：(1-2)；

所述的二酸酐与催化剂异喹啉的摩尔比为1：(1-2)。

所述的二酸酐为3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、双酚A二酐、4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐、4,4’-羰基二苯二甲酸酐或3,3,4,4-二苯基砜四羧酸二酸酐。

一种单面耐电晕的聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，步骤为：

(1)制备聚酰亚胺酸溶液；

(2)将改性后的纳米三氧化二铝超声分散到步骤(1)制备的聚酰亚胺酸溶液中；

(3)将脱水剂和催化剂分散到步骤(2)得到的溶液中；

(4)对聚酰亚胺基膜进行电晕处理；

(5)将步骤(3)得到的溶液涂覆到步骤(4)电晕处理后的聚酰亚胺基膜上，然后蒸发溶剂进行化学亚胺化反应，反应完成后进行高温真空热处理，得到单面耐电晕的聚酰亚胺复合薄膜；