聚酰亚胺清漆及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及聚酰亚胺清漆及其制备方法和应用，该制备方法包括：在搅拌下将聚酰亚胺前驱体溶液与经硅烷偶联剂处理的胶体纳米二氧化硅溶液混合，得到聚酰亚胺清漆，其中，所述聚酰亚胺前驱体的重均分子量为40000以下，所述聚酰亚胺前驱体溶液的固含量为25%以下。

Polyimide varnish and its preparation method and Application

The present invention relates to polyimide varnish and its preparation method and application. The preparation method includes mixing polyimide precursor solution with colloidal nano-silica solution treated by silane coupling agent under stirring to obtain polyimide varnish. The weight average molecular weight of the polyimide precursor is less than 40,000, and the solid content of the polyimide precursor solution is 25%. Following.

【技术实现步骤摘要】
聚酰亚胺清漆及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及聚酰亚胺清漆及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，为谋求电机的小型化/高输出化，对于其中使用的线圈要求非常高的弯曲加工性，研究了使用与以往的聚酰胺酰亚胺相比皮膜伸长率优异的聚酰亚胺。而且，EV(ElectricVehicle，电动汽车)、HEV(HybridElectricVehicle，混合动力汽车)用电机中，多施加非常高的电压同时在高温状态下使用，因此，除了上述加工性以外，还需要兼具高的电气特性和耐热性。电气特性具体是指以下两者：①高PDIV(partialdischargeinceptionvoltage，局部放电起始电压)性，即使发生PDIV也不易引起皮膜的劣化；②耐电涌(surge)性(或称耐浪涌性)。为得到①高PDIV，如Dakin公式所示，皮膜的介电常数较低是很重要的，在该观点中，优选使用聚酰亚胺。这是因为聚酰亚胺的介电常数为3.2，远低于一般用于线圈的聚酰胺酰亚胺的4.5。另一方面，在耐热性上，聚酰亚胺也优于聚酰胺酰亚胺，聚酰胺酰亚胺在240℃500小时会失去绝缘性，而聚酰亚胺在240℃2000h其绝缘性也不会变化。因此，如果能对聚酰亚胺赋予②耐电涌性，则能制造出可广泛适用于EV、HEV用电机的线圈。为得到耐电涌性，一般将二氧化硅、氧化铝、二氧化钛等填料与皮膜混合的方法是已知的。借此，可以降低放电产生的能量导致的皮膜劣化的速度，得到高耐电涌性。混合分散较简单的填料为亚微米尺寸，如为这样大尺寸的填料，则无法高效地覆盖皮膜，不仅不能得到充分的耐电涌性，而且只能得到皮膜伸长率降低，轻微的加工就会导致破裂的皮膜。另一方面，如果试图使用纳米尺寸的填料来解决这些问题，则难以通过一般的搅拌混合分散至一次颗粒的水平，不能得到预期的特性。虽然通过进行3辊、行星式搅拌等特殊混合可以稍微提高分散性，但是批量生产性差，存在成本极高的问题。
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种批量生产性高、成本低的聚酰亚胺清漆的制备方法，一种由该制备方法制得的保存稳定性好且透明的聚酰亚胺清漆，一种兼具优异的加工性、电气特性、耐热性和韧性的聚酰亚胺膜，以及一种具备该膜的线圈。解决问题的技术手段第一专利技术提供一种聚酰亚胺清漆的制备方法，包括：在搅拌下将聚酰亚胺前驱体溶液与经硅烷偶联剂处理的胶体纳米二氧化硅溶液混合，得到聚酰亚胺清漆，其中，所述聚酰亚胺前驱体的重均分子量为40000以下，所述聚酰亚胺前驱体溶液的固含量为25％以下。在此，“胶体纳米二氧化硅”是指纳米尺寸的二氧化硅分散于溶剂中的胶体。“经硅烷偶联剂处理的胶体纳米二氧化硅溶液”是用硅烷偶联剂对上述胶体纳米二氧化硅进行处理而得。根据第一专利技术，经硅烷偶联剂处理的胶体纳米二氧化硅溶液中，二氧化硅为纳米尺寸，经硅烷偶联剂处理可以改善与聚酰亚胺前驱体的亲和性，因此通过通常的搅拌方式即可与聚酰亚胺前驱体溶液混合均匀，且与聚酰亚胺前驱体溶液混合后也保持同一粒径。而且，聚酰亚胺清漆中的聚酰亚胺前驱体的重均分子量为40000以下，且固含量为25％以下，因此聚酰亚胺分子链能够进入胶体纳米二氧化硅的纳米颗粒间，由此可以防止颗粒的凝集。此外可以通过溶剂量较多来使聚酰亚胺清漆的状态长时间维持稳定。根据第一专利技术的制备方法批量生产性好，成本低，所得的聚酰亚胺清漆保存稳定性好且为透明，例如，室温放置一周也没有观察到混浊的产生、二氧化硅成分的沉淀。而且，使用该聚酰亚胺清漆得到的聚酰亚胺膜兼具优异的加工性、电气特性、耐热性和韧性。所述聚酰亚胺前驱体可由二胺和二酸酐衍生而得，所述二胺优选自苯二胺(PPD)、二氨基二苯醚(ODA)、4,4'-二氨基-2,2'-二甲基联苯、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基联苯、双(4-氨基苯基)硫醚、3,3'-二氨基二苯砜、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)]苯基]六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、2,2'-双(三氟甲基)联苯胺中的至少一种，所述二酸酐优选自均苯四甲酸二酸酐(PMDA)、联苯四羧酸二酐(BPDA)、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯基砜四羧酸二酐、4,4'-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐、4,4'-(4,4'-异亚丙基二苯氧基)双邻苯二甲酸酐、4,4'-氧双邻苯二甲酸酐、双(1,3-二氧代-1,3-二氢异苯并呋喃)5-羧酸)-1,4-亚苯基酯中的至少一种。相对于所述聚酰亚胺前驱体，所述纳米二氧化硅的添加量优选为10～50phr，更优选为20～40phr。优选地，所述硅烷偶联剂为氨基丙基三乙氧基硅烷。所述搅拌的方法可常用的简单搅拌方式，例如为机械搅拌。优选地，所述经硅烷偶联剂处理的胶体纳米二氧化硅溶液通过将胶体二氧化硅分散液与硅烷偶联剂混合搅拌而得。优选地，硅烷偶联剂的质量为所述胶体二氧化硅分散液中的二氧化硅的质量的1～5％。第二专利技术提供一种通过上述制备方法制得的聚酰亚胺清漆。根据第二方面，所述聚酰亚胺清漆保存稳定性好且为透明，例如，室温放置一周也没有观察到混浊的产生、二氧化硅成分的沉淀。第三专利技术提供一种使用上述任一种聚酰亚胺清漆得到的膜。根据第三专利技术，所述膜具有优异的弯曲加工性，且兼具高的电气特性(高PDIV性和耐电涌性)、耐热性和韧性，适合用于小型化/高输出化的电机中，尤其适合用于EV、HEV用电机中。第四专利技术提供具备上述膜的线圈。专利技术效果根据本专利技术，可以提供一种批量生产性高、成本低的聚酰亚胺清漆的制备方法，一种由该制备方法制得的保存稳定性好且透明的聚酰亚胺清漆，一种兼具优异的加工性、电气特性、耐热性和韧性的聚酰亚胺膜，以及一种具备该膜的线圈。附图说明图1是实施例和比较例得到的膜的V-t数据。具体实施方式以下结合附图和下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，附图和下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术一实施方式中，在搅拌下将聚酰亚胺前驱体溶液与经硅烷偶联剂处理的胶体纳米二氧化硅溶液混合，得到聚酰亚胺清漆。聚酰亚胺前驱体溶液包含聚酰亚胺前驱体和溶剂。所述溶剂没有特别限定，一般可为有机溶剂，例如可选自N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲苯中的至少一种。聚酰亚胺前驱体包括衍生自二胺和二酸酐单体并能够转化成聚酰亚胺的任何聚酰亚胺前体材料，例如聚酰胺酸等。二胺优选为芳族二胺，例如可举出苯二胺(PPD)、二氨基二苯醚(ODA)、4,4'-二氨基-2,2'-二甲基联苯、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基联苯、双(4-氨基苯基)硫醚、3,3'-二氨基二苯砜、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)]苯基]六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、9,9-双(4-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰亚胺清漆的制备方法，包括：在搅拌下将聚酰亚胺前驱体溶液与经硅烷偶联剂处理的胶体纳米二氧化硅溶液混合，得到聚酰亚胺清漆，其中，所述聚酰亚胺前驱体的重均分子量为40000以下，所述聚酰亚胺前驱体溶液的固含量为25%以下。

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺清漆的制备方法，包括：在搅拌下将聚酰亚胺前驱体溶液与经硅烷偶联剂处理的胶体纳米二氧化硅溶液混合，得到聚酰亚胺清漆，其中，所述聚酰亚胺前驱体的重均分子量为40000以下，所述聚酰亚胺前驱体溶液的固含量为25%以下。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺前驱体由二胺和二酸酐衍生而得，所述二胺选自苯二胺、二氨基二苯醚、4,4'-二氨基-2,2'-二甲基联苯、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基联苯、双(4-氨基苯基)硫醚、3,3'-二氨基二苯砜、1,4-双（4-氨基苯氧基）苯、1,3-双（3-氨基苯氧基）苯、2,2-双[4-（4-氨基苯氧基）]苯基]六氟丙烷、2,2-双（4-氨基苯基）六氟丙烷、9,9-双（4-氨基苯基）芴、2,2-双[4-（4-氨基苯氧基）苯基]丙烷、4,4'-双（4-氨基苯氧基）联苯、1,3-双（4-氨基苯氧基）苯、2,2'-双（三氟甲基）联苯胺中的至少一种，所述二酸酐选自均苯四甲酸二酸酐、联苯四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹勇，高山雅行，
申请(专利权)人：住井工业湖南有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43