一种耐电晕聚酰亚胺复合薄膜的制备方法及复合薄膜技术

本发明专利技术涉及一种耐电晕聚酰亚胺复合薄膜的制备方法及复合薄膜。该制备方法包括以下步骤：将羟基取代的苯硫酚键合到含钛纳米材料上，得到改性含钛纳米材料，通过光还原工艺在改性含钛纳米材料上生成贵金属纳米颗粒，得到贵金属纳米颗粒修饰后的含钛纳米材料，将贵金属纳米颗粒修饰后的含钛纳米材料加入到二酐前驱体和二胺前驱体中进行原位聚合，得到聚酰亚胺前驱体复合材料；采用流延法将聚酰亚胺前驱体复合材料制备成聚酰亚胺前驱体薄膜，再进一步使聚酰亚胺前驱体薄膜亚胺化，得到聚酰亚胺薄膜。本发明专利技术制备得到的聚酰亚胺薄膜不仅具有优异的介电性能，而且具有优异的耐电晕性能和力学性能。和力学性能。和力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种耐电晕聚酰亚胺复合薄膜的制备方法及复合薄膜


[0001]本专利技术涉及一种耐电晕聚酰亚胺复合薄膜的制备方法及复合薄膜。

技术介绍

[0002]因为具有良好的稳定性以及介电性能，聚酰亚胺薄膜在各个不同的工业部门得到了广泛应用。随着聚酰亚胺薄膜应用领域的不断扩展，工业界对聚酰亚胺的各种性能的要求也越来越高，比如在保持力学性能的同时，要求更好的耐电晕性能和介电性能等。
[0003]已知，掺杂无机颗粒可以提高聚酰亚胺薄膜的耐电晕性能。典型的掺杂无机颗粒为含有钛或钛酸的无机颗粒，例如二氧化钛颗粒、钛酸钡颗粒、钛酸铜钙颗粒等。但是，这些无机颗粒的掺入特别是量较大时会使聚酰亚胺薄膜介质损耗性能降低。采用贵金属纳米颗粒对掺杂的无机颗粒进行表面修饰，则可以减少聚酰亚胺薄膜介质损耗性能降低的程度。例如，杨阳等人在中国专利CN103755958A中公开了在钛酸铜钙陶瓷颗粒的表面包裹银颗粒，并进一步制备得到聚酰亚胺/钛酸铜钙包覆银纳米颗粒复合材料和薄膜，该薄膜与未改性的聚酰亚胺相比，介电常数明显提高，而介电损耗仍保持在较低的水平。
[0004]然而，虽然通过贵金属颗粒修饰提高了介电性能，但是引起了新的问题：现有技术中的贵金属纳米颗粒修饰工艺制备的聚酰亚胺复合材料的耐电晕性能和力学性能下降。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的缺点和不足，提供一种改进的聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，该方法制备得到的聚酰亚胺复合薄膜不仅具有优异的介电性能，而且具有优异的耐电晕性能和力学性能。<br/>[0006]本专利技术还提供一种聚酰亚胺复合薄膜，其不仅具有优异的介电性能，而且具有优异的耐电晕性能和力学性能。
[0007]为解决以上技术问题，本专利技术采取的一种技术方案如下：一种耐电晕聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：1）将羟基取代的苯硫酚键合到含钛纳米材料上，得到改性含钛纳米材料，所述含钛纳米材料为选自二氧化钛纳米管、二氧化钛纳米颗粒、钛酸钡纳米颗粒或钛酸铜钙纳米颗粒中的一种或多种的组合；2）通过光还原工艺在所述改性含钛纳米材料上生成贵金属纳米颗粒，得到贵金属纳米颗粒修饰后的含钛纳米材料，其中，所述贵金属纳米颗粒通过羟基取代的苯硫酚与所述含钛纳米材料化学连接；3）将所述贵金属纳米颗粒修饰后的含钛纳米材料加入到二酐前驱体和二胺前驱体中进行原位聚合，得到聚酰亚胺前驱体复合材料；4）采用流延法将所述聚酰亚胺前驱体复合材料制备成聚酰亚胺前驱体薄膜，再进一步使所述聚酰亚胺前驱体薄膜亚胺化，得到聚酰亚胺薄膜。
[0008]优选地，所述羟基取代的苯硫酚为选自2
‑
羟基苯硫酚、3
‑
羟基苯硫酚或4
‑
羟基苯
硫酚中的一种或多种的组合。
[0009]进一步地，所述羟基取代的苯硫酚与所述含钛纳米材料的质量比为1~3:100。
[0010]进一步地，步骤1）中，将羟基取代的苯硫酚键合到含钛纳米材料上的方法为：将含钛纳米材料、羟基取代的苯硫酚与水混合，然后将混合物放入充有氩气保护的高压容器中、在 60~80 ℃下进行加热处理。
[0011]进一步地，所述贵金属纳米颗粒选自Au、Ag或Pt纳米颗粒，所述贵金属纳米颗粒的粒径为10
‑
60nm。
[0012]优选地，所述步骤2）中，所述光还原工艺包括：首先，将氯金酸溶液、硝酸银溶液或氯铂酸溶液与所述改性含钛纳米材料在充有氩气保护的高压容器中、在50
‑
70℃下加热处理得到混合物，其中，所述氯金酸溶液、硝酸银溶液或氯铂酸溶液的浓度为2
‑
15mg/L；其次，将前述得到的混合物置于200
‑
400W的氙灯紫外光下照射2
‑
6小时。
[0013]现有技术中采用贵金属纳米颗粒修饰含有钛或钛酸的无机颗粒制备聚酰亚胺薄膜时，通常在无机颗粒与聚酰亚胺之间进行接枝改性，而忽略了无机颗粒与贵金属纳米颗粒之间的分散以及连接效果，影响了聚酰亚胺薄膜的耐电晕性能。专利技术人在大量实验研究中发现，通过羟基取代的苯硫酚对含钛纳米材料和贵金属纳米颗粒进行化学连接，可以有效改善二者之间的分散和连接效果，并最终获得具有优异耐电晕性能和力学性能的聚酰亚胺复合薄膜。
[0014]在本专利技术的一个实施方式中，所述含钛纳米材料为二氧化钛纳米管，与其他含钛纳米材料相比，其具有更高的比表面积和反应活性。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述二氧化钛纳米管的直径为15
‑
55nm，长度为200
‑
500nm。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为50
‑
100nm。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，所述钛酸钡纳米颗粒的粒径为150
‑
300nm。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述钛酸铜钙纳米颗粒的粒径为150
‑
300nm。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，所述含钛纳米材料与所述贵金属纳米颗粒的质量比为1：0.01~0.05，二者合计占所述聚酰亚胺复合材料总质量的10~20%。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，在所述原位聚合之前，对所述贵金属纳米颗粒修饰后的含钛纳米材料进行硅烷偶联剂改性。
[0021]优选地，所述硅烷偶联剂选自KH570、KH550或KH560中的一种或多种的组合。
[0022]在一些具体实施方式中，所述二酐前驱体为选自均苯四甲酸二酐、4,4
′‑
六氟异丙基邻苯二甲酸酐、双酚A型二酐BPADA中的一种或多种的组合，所述二胺前驱体选自4,4
′‑
二氨基
‑
2, 2
′‑
二甲基
‑
1,1
′‑
联苯或间苯二胺PDA中的一种或两种的组合。
[0023]在一些优选实施方式中，所述二酐前驱体与二胺前驱体的摩尔比为0.98
‑
1.05：1。
[0024]本专利技术还提供一种上述制备方法制备得到的耐电晕聚酰亚胺复合薄膜产品，该产品力学性能优良，同时耐电晕性能明显提高。
[0025]在根据本专利技术的一些优选实施方式中，所述的耐电晕聚酰亚胺复合薄膜在20kHz，1kv的条件下的耐电晕时间在460小时以上。
[0026]在根据本专利技术的一些优选实施方式中，所述的耐电晕聚酰亚胺复合薄膜在厚度为25
±
0.2厘米时的拉伸强度在140兆帕以上。
[0027]在根据本专利技术的一些优选实施方式中，所述的耐电晕聚酰亚胺复合薄膜在厚度为25
±
0.2厘米时的断裂伸长率在30%以上。
[0028]进一步地，所述聚酰亚胺薄膜的厚度为5
‑
35微米。
[0029]在本专利技术的一个实施方式中，所述耐电晕聚酰亚胺复合薄膜还包括硅烷偶联剂。通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐电晕聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：1）将羟基取代的苯硫酚键合到含钛纳米材料上，得到改性含钛纳米材料，所述含钛纳米材料为选自二氧化钛纳米管、二氧化钛纳米颗粒、钛酸钡纳米颗粒或钛酸铜钙纳米颗粒中的一种或多种的组合；2）通过光还原工艺在所述改性含钛纳米材料上生成贵金属纳米颗粒，得到贵金属纳米颗粒修饰后的含钛纳米材料，其中，所述贵金属纳米颗粒通过羟基取代的苯硫酚与所述含钛纳米材料化学连接；3）将所述贵金属纳米颗粒修饰后的含钛纳米材料加入到二酐前驱体和二胺前驱体中进行原位聚合，得到聚酰亚胺前驱体复合材料；4）采用流延法将所述聚酰亚胺前驱体复合材料制备成聚酰亚胺前驱体薄膜，再进一步使所述聚酰亚胺前驱体薄膜亚胺化，得到聚酰亚胺薄膜。2.根据权利要求1所述的耐电晕聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述羟基取代的苯硫酚为选自2
‑
羟基苯硫酚、3
‑
羟基苯硫酚或4
‑
羟基苯硫酚中的一种或多种的组合；和/或，所述羟基取代的苯硫酚与所述含钛纳米材料的投料质量比为1
‑
3:100。3.根据权利要求1或2所述的耐电晕聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其特征在于：步骤1）中，将羟基取代的苯硫酚键合到含钛纳米材料上的方法为：将所述含钛纳米材料、羟基取代的苯硫酚与水混合，然后将混合物放入充有氩气保护的高压容器中、在 60~80 ℃下进行加热处理。4.根据权利要求1所述的耐电晕聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述贵金属纳米颗粒选自Au、Ag或Pt纳米颗粒；和/或，所述贵金属纳米颗粒的粒径为10
‑
60nm。5.根据权利要求1或4所述的耐电晕聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，所述光还原工艺包括：首先，将氯金酸溶液、硝酸银溶液或氯铂酸溶液与所述改性含钛纳米材料在充有氩气保护的高压容器中、在50
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70℃下加热处理得到混合物，其中，所述氯金酸溶液、硝酸银溶液或氯铂酸溶液的浓度为2
‑
15mg/L；其次，将前述得到的混合物置于200
‑
400W的氙灯紫外...

【专利技术属性】
技术研发人员：程小荣，吴斌，马俊锋，张春琪，崔益华，包睿瀚，张超，
申请(专利权)人：苏州太湖电工新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：