專利名稱：一種耐電暈聚酰亞胺薄膜及其制造方法
技術領域：
本發明涉及電機電氣絕緣技術領域，特別地，涉及一種耐電暈聚酰亞胺薄膜及其制造方法。
背景技術：
國內對耐電暈聚酰亞胺薄膜的研究還很不完善，有的制造方法還只能在實驗室做理論的研究，工業化生產還不能夠實現。有的方法雖然能實現工業化生產，但所生產的耐電暈薄膜的耐電暈性及其均勻性不佳，且薄膜的機械性能大幅度下降，同時生產的收率和質量也比較低。納米粒子的含量大，粒徑小其分散更加困難。由于粒徑較小其分子之間更容易出現團聚，表觀的現象為分子的粘連團聚成一個大的“分子”，因此很難將其打開并且均勻分散在一個體系當中。而納米金屬氧化物及氮化物的含量越高(小于25% )、粒徑越小、在薄膜中分布越均勻，其耐電暈聚酰亞胺薄膜的耐電暈性越高且越均勻，同時薄膜的機械性能下降很少。如果薄膜的機械性能高，那么就可以使得在生產薄膜過程中成膜性好從而提高了效率并收率大大提高。現有技術中，納米金屬氧化物及氮化物含量較低基本在8-12%、 粒徑為50納米左右、分散的效果差，因此薄膜的成品率及耐電暈性及均勻性差。因此，將含量在15-25%以上的多種納米金屬氧化物及氮化物的分散乳化并均勻地與聚酰胺酸樹脂混合是一個非常關鍵的技術。同時，如何將雜化的聚酰胺酸樹脂的流涎及高溫處理最終制成耐電暈性能高、均勻性好且其機械性能高的耐電暈聚酰亞胺薄膜也是現有技術中有待進一步研究的技術。因此我們采取了高壓乳化這一技術，加入乳化劑及分散劑，將納米金屬氧化物與吡咯烷酮液體通過泵體瞬間在湍流、剪切、沖擊等復合力的做用下使其均勻分散，達到乳化的目的。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種耐電暈聚酰亞胺薄膜及其制造方法，用此方法制造的薄膜耐電暈性能及均勻性較好，且薄膜的機械性能下降很少，成品率高且能夠實現連續性大生產。為了實現上述目的，本發明公開了一種耐電暈聚酰亞胺薄膜，其組分和質量百分比如下乳液，其包括納米金屬氧化物及納米金屬氮化物7 14%、分散劑0.3 0.6%、乳化劑0. 3 0. 5 %，余量為吡咯烷酮；胺溶液，其包括4，4' - 二氨基二苯醚20-25%和二甲基乙酰胺75-80%，且乳液和胺溶液的質量比為1 1.1 1.3;均苯四甲酸二酐，其與 4,4' -二氨基二苯醚的質量比為1 1.09。優選的是，本發明的耐電暈聚酰亞胺薄膜，所述納米金屬氧化物為三氧化二鋁和/
或二氧化硅。優選的是，本發明的耐電暈聚酰亞胺薄膜，所述納米金屬氮化物為氮化鋁和/或
氮化硅。
優選的是，本發明的耐電暈聚酰亞胺薄膜，所述分散劑為乙烯基三乙氧基硅烷和/
或乙烯基三甲氧基硅烷。優選的是，本發明的耐電暈聚酰亞胺薄膜，所述乳化劑為烷基酚聚氧乙烯醚。本發明還公開了一種耐電暈聚酰亞胺薄膜的制造方法，所述方法包括如下步驟 將質量比為納米金屬氧化物及納米金屬氮化物7 14%、分散劑0. 3 0. 6%、乳化劑 0. 3 0. 5 %，余量為吡咯烷酮用高壓乳化機分散并高壓乳化制成納米金屬氧化物及納米金屬氮化物乳液；步驟二、將質量比為4，4' - 二氨基二苯醚20-25%和二甲基乙酰胺 75-80%混合溶解成胺溶液；步驟三、將步驟一制作的乳液和步驟二制作的胺溶液按照質量比為1 1.1 1.3同時加入反應釜中攪拌混合，然后按照均苯四甲酸二酐與4，4' -二氨基二苯醚的質量比為1 1.09的比例將均苯四甲酸二酐分步驟加入至所述經過混合的溶液中以制作成聚酰胺酸樹脂；步驟四、將步驟三制作而成的聚酰胺酸樹脂在流涎機上一定的溫度、車速及風量下進行流涎以制得薄膜；步驟五、將所述經過流涎的薄膜在縱向拉伸機上拉伸；步驟六、將經過縱向拉伸的薄膜再經過高溫亞胺化并同時進行橫向拉伸以最終制得耐電暈聚酰亞胺薄膜。優選的是，本發明的耐電暈聚酰亞胺薄膜的制造方法，所述步驟三中，按照如下方法將所述比例的均苯四甲酸二酐加入至所述經過混合的溶液中首先加入均苯四甲酸二酐總量的85%，反應半小時后加入均苯四甲酸二酐總量的9%，然后加入均苯四甲酸二酐總量的4%，最后將剩余的均苯四甲酸二酐總量的2%的均苯四甲酸二酐按照每15分鐘加入 50 100克的方式加入直至完全加入均苯四甲酸二酐。優選的是，本發明的耐電暈聚酰亞胺薄膜，所述納米金屬氧化物為三氧化二鋁和/
或二氧化硅。優選的是，本發明的耐電暈聚酰亞胺薄膜，所述納米金屬氮化物為氮化鋁和/或
氮化硅。優選的是，本發明的耐電暈聚酰亞胺薄膜，所述分散劑為乙烯基三乙氧基硅烷和/
或乙烯基三甲氧基硅烷。優選的是，本發明的耐電暈聚酰亞胺薄膜，所述乳化劑為烷基酚聚氧乙烯醚。本發明的有益效果是本發明利用添加乳化劑、分散劑及高壓乳化技術使得納米金屬氧化物及氮化物在聚酰胺酸樹脂中得到充分的分散，并且含量很高。因此生產的薄膜耐電暈性高且散差小，同時薄膜又保持良好的機械性能和電性能等。
圖1為本發明的制造方法示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。本發明的耐電暈聚酰亞胺薄膜主要包括均苯四甲酸二酐(二酐)、4，4' - 二氨基二苯醚、二甲基乙酰胺、吡咯烷酮及納米金屬氧化物，納米金屬氮化物、乳化劑、分散劑等， 其金屬氧化物及氮化物的粒徑< 15納米，采用高壓乳化機裝置將納米金屬氧化物及氮化物充分分散在樹脂中，分散的過程加入分散劑及乳化劑。使納米金屬氧化物及氮化物能大量(15-25%)加入，且能充分、均勻的分散在聚酰胺酸樹脂中，從而更提高其耐電暈的均勻性及薄膜的機械性能。如圖1所示，本發明的制造方法包括以下步驟步驟一、乳液的制作將納米金屬氧化物(三氧化二鋁、二氧化硅)金屬氮化物 (氮化鋁、氮化硅)及分散劑(硅烷類——乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷)、乳化劑(烷基酚聚氧乙烯醚)、吡咯烷酮用高壓乳化機將其分散、高壓乳化制成納米金屬氧化物乳液。金屬氧化物及氮化物在乳液中含量為7 14%;分散劑含量為0. 3 0. 6%;乳化劑為0. 3 0. 5% .、吡咯烷酮為92. 5 85%。步驟二、胺溶液制作將4’4——二氨基二苯醚、二甲基乙酰胺混合溶解。其中，4， 4' - 二氨基二苯醚的含量為20-25% ；二甲基乙酰胺為75-80% ；步驟三、聚酰胺酸樹脂制作將步驟一制作的乳液與步驟二制作的胺溶液按照質量比為1 1.1 1.3的比例同時加入反應釜中攪拌混合，然后分步加入均苯四甲酸二酐 (均苯四甲酸二酐(二酐)與4，4' - 二氨基二苯醚(二胺)按質量比1 1.09; 二酐和二胺占樹脂總重量的20- % )。具體加入均苯四甲酸二酐的方法步驟是第一步加入二酐的量為其總量的85%、然后反應半小時加入二酐的量為其總量的9%;第三步加入量為總量的4% ；還剩下2%的二酐，將剩余的二酐約每15分鐘加入一次，每次的量為50 100克， 直至到達終點以制作成聚酰胺酸樹脂。其中加入均苯四甲酸二酐含量為4，4' -二氨基二苯醚的含量的1.09倍。最終聚酰胺酸樹脂中成分包括均苯四甲酸二酐、4，4' - 二氨基二苯醚、金屬氧化物、及氮化物、分散劑、乳化劑、吡咯烷酮、二甲基乙酰胺。各組分配比為均苯四甲酸二酐 (二酐)與4，4' - 二氨基二苯醚(二胺)按重量比1 1.09;二酐和二胺占樹脂總重量的20--對％，金屬氧化物及氮化物占二酐和二胺重量比的15% 25% (占樹脂總量的3 5% )；分散劑和乳化劑占總量的0. 3 0. 5%;吡咯烷酮占樹脂總量的35%;二甲基乙酰胺占樹脂總量的40 42%。步驟四、流涎將步驟三做好的聚酰胺酸樹脂通過流涎模頭進入流涎機進行流涎。 調整好流線機的溫度、車速及風量。可制得自支撐的耐電暈聚酰胺酸薄膜步驟五、縱向拉伸通過流涎得到自支撐的耐電暈聚酰胺酸薄膜經過縱向拉伸機進行縱向拉伸，使分子縱向定向排列，提高薄膜的縱向抗張強度及伸長率。步驟六、橫向拉伸及亞胺化將步驟五的薄膜經過高溫亞胺化同時進行橫向拉伸制作出耐電暈聚酰亞胺薄膜。此薄膜經過橫向及縱向的拉伸，其分子各向同性，提高了薄膜的機械性能。盡管本發明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發明并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。
權利要求
1.一種耐電暈聚酰亞胺薄膜，其組分和質量百分比如下乳液，其包括納米金屬氧化物及納米金屬氮化物7 14%、分散劑0. 3 0. 6%、乳化劑0. 3 0. 5 %，余量為吡咯烷酮；胺溶液，其包括4，4 ‘ - 二氨基二苯醚20-25 %和二甲基乙酰胺75-80 %，且乳液和胺溶液的質量比為1 1. 1 1.3 ；均苯四甲酸二酐，其與4，4' -二氨基二苯醚的質量比為1 1.09。
2.如權利要求1所述的耐電暈聚酰亞胺薄膜，其特征在于所述納米金屬氧化物為三氧化二鋁和/或二氧化硅。
3.如權利要求1所述的耐電暈聚酰亞胺薄膜，其特征在于所述納米金屬氮化物為氮化鋁和/或氮化硅。
4.如權利要求1所述的耐電暈聚酰亞胺薄膜，其特征在于所述分散劑為乙烯基三乙氧基硅烷和/或乙烯基三甲氧基硅烷。
5.如權利要求1所述的耐電暈聚酰亞胺薄膜，其特征在于所述乳化劑為烷基酚聚氧乙烯醚。
6.一種耐電暈聚酰亞胺薄膜的制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟步驟一、將質量比為納米金屬氧化物及納米金屬氮化物7 14%、分散劑0.3 0. 6%、乳化劑0. 3 0. 5 %，余量為吡咯烷酮用高壓乳化機分散并高壓乳化制成納米金屬氧化物及納米金屬氮化物乳液；步驟二、將質量比為4，4' - 二氨基二苯醚20—25%和二甲基乙酰胺75—80%混合溶解成胺溶液；步驟三、將步驟一制作的乳液和步驟二制作的胺溶液按照質量比為1 1. 1 1. 3同時加入反應釜中攪拌混合，然后按照均苯四甲酸二酐與4，4' -二氨基二苯醚的質量比為1 1.09 的比例將均苯四甲酸二酐分步驟加入至所述經過混合的溶液中以制作成聚酰胺酸樹脂；步驟四、將步驟三制作而成的聚酰胺酸樹脂在流涎機上一定的溫度、車速及風量下進行流涎以制得薄膜；步驟五、將所述經過流涎的薄膜在縱向拉伸機上拉伸；步驟六、將經過縱向拉伸的薄膜再經過高溫亞胺化并同時進行橫向拉伸以最終制得耐電暈聚酰亞胺薄膜。
7.如權利要求要求6所述的耐電暈聚酰亞胺薄膜的制造方法，其特征在于所述步驟三中，按照如下方法將所述比例的均苯四甲酸二酐加入至所述經過混合的溶液中首先加入均苯四甲酸二酐總量的85%，反應半小時后加入均苯四甲酸二酐總量的9%，然后加入均苯四甲酸二酐總量的4%，最后將剩余的均苯四甲酸二酐總量的2%的均苯四甲酸二酐按照每15分鐘加入50 100克的方式加入直至完全加入均苯四甲酸二酐。
8.如權利要求6所述的耐電暈聚酰亞胺薄膜，其特征在于所述納米金屬氧化物為三氧化二鋁和/或二氧化硅，所述納米金屬氮化物為氮化鋁和/或氮化硅。
9.如權利要求6所述的耐電暈聚酰亞胺薄膜，其特征在于所述分散劑為乙烯基三乙氧基硅烷和/或乙烯基三甲氧基硅烷。
10.如權利要求6所述的耐電暈聚酰亞胺薄膜，其特征在于所述乳化劑為烷基酚聚氧乙烯醚。
全文摘要
本發明公開了一種耐電暈聚酰亞胺薄膜，其組分和質量百分比如下乳液，其包括納米金屬氧化物及納米金屬氮化物7～14％、分散劑0.3～0.6％、乳化劑0.3～0.5％，余量為吡咯烷酮；胺溶液，其包括4，4′-二氨基二苯醚20-25％和二甲基乙酰胺75-80％，且乳液和胺溶液的質量比為1∶1.1～1.3；均苯四甲酸二酐，其與4，4′-二氨基二苯醚的質量比為1∶1.09。本發明還公開了此種耐電暈聚酰亞胺薄膜的制造方法。本發明利用添加乳化劑、分散劑及高壓乳化技術使得納米金屬氧化物及氮化物在聚酰胺酸樹脂中得到充分的分散，并且含量很高。因此生產的薄膜耐電暈性高且散差小，同時薄膜又保持良好的機械性能和電性能等。
文檔編號C08L79/08GK102161828SQ20111004930
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月1日 優先權日2011年3月1日
發明者張玉謙, 滕國榮 申請人:天津市天緣電工材料有限責任公司