絕緣耐高壓薄膜材料的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種絕緣耐高壓薄膜材料，由含有聚氨酯預聚物的分散液制備得到，所述含有聚氨酯預聚物的分散液是由聚氨酯預聚物、端羥基氫化聚丁二烯和聚烯丙胺樹脂在離子表面活性劑的存在下形成的水分散液。本發明所述的絕緣耐高壓薄膜材料不僅具有優異的電絕緣性，優良的力學性能；而且還具有低的介質損耗和高的電氣強度，特別適用于電子或電氣元件的絕緣耐高壓薄膜材料，例如可以用于電容器或電池中。
【專利說明】絕緣耐高壓薄膜材料
【技術領域】
[0001]本發明涉及電氣電子絕緣材料的【技術領域】，更具體地說，本發明涉及一種絕緣耐高壓薄膜材料。
【背景技術】
[0002]絕緣材料在電氣電子產品中是必不可少的材料。在各種電氣電子領域中的元器件，例如:電容器、電池等，都需要使用絕緣材料，以保證元件能正常和安全的工作。絕緣耐高壓薄膜是一種能夠保證良好電絕緣性的薄膜，不僅需要具有通常高于IOkiQ.cm的電阻率，而且還需要具有很高的擊穿場強，而電子結構特點是禁帶寬度大，此外為了用于高頻絕緣，還要求材料具有低的介 電損耗。絕緣耐高壓薄膜大致可以分為無機和有機兩個類型。其中，無機絕緣薄膜通常稱為電介質薄膜，常用無機電介質薄膜主要有氧化硅、氮化硅、氧化鋁以及氮化鋁等，其通常可以通過物理氣相沉積或者化學氣相沉積等方法制備得到；而常用的有機絕緣薄膜材料主要有:聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚乙烯以及聚偏二氟乙烯等。絕緣材料用作電絕緣薄膜時，除了需要具有耐擊穿、高電阻率的特性外，還需要具有較低的介電常數低，以減少介質損耗；此外為了保證使用性能，還需要具有優異的耐化學溶劑性能和足夠的拉伸強度。
【發明內容】
[0003]鑒于現有技術中存在的上述技術問題，本發明的目的在于提供一種適用于電子或電氣元件的絕緣耐高壓薄膜材料。
[0004]為了實現上述發明目的，本發明所采用的技術方案如下:
[0005]一種絕緣耐高壓薄膜材料，由含有聚氨酯預聚物的分散液制備得到，其特征在于:所述含有聚氨酯預聚物的分散液是由聚氨酯預聚物、端羥基氫化聚丁二烯和聚烯丙胺樹脂在離子表面活性劑的存在下形成的水分散液。
[0006]其中，所述分散液中，所述聚氨酯預聚物的含量為10~12wt%，端羥基氫化聚丁二烯的含量為0.8~1.2wt%,聚烯丙胺樹脂的含量為1.8~2.0wt%,尚子表面活性劑的含量為0.5~2.5wt%和余量的水。
[0007]其中，所述分散液的顆粒尺寸約為0.10~0.50微米。
[0008]其中，所述聚氨酯預聚物由含有二異氰酸酯、聚醚多元醇、擴鏈劑和催化劑的組分制備得到。作為優選地，聚氨酯預聚物由含有22.0~27.5重量份的二異氰酸酯、15.0~
17.5重量份的聚醚多元醇、7.5~8.5重量份的擴鏈劑和0.1~0.3重量份的催化劑制備得到。所述二異氰酸酯是選自MD1、TDI或二者的混合物。所述聚醚多元醇為聚氧化丙烯二醇，例如分子量為1000或2000的聚氧化丙烯二醇。其中，所述擴鏈劑選自乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、I，4- 丁二醇、I，3- 丁二醇、I，5-戊二醇或乙二胺中的至少一種。所述催化劑選自三乙胺、二甲基環己胺、二辛酸亞錫、二辛酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫、二乙酸二丁基錫中的至少一種。此外，所述聚氨酯預聚物還包括另外可用的添加劑。所述的添加劑根據需要，例如還可以包括穩定劑、抗氧劑或阻燃劑等。
[0009]與現有技術相比，本發明所述的絕緣耐高壓薄膜材料具有以下突出的有益效果:
[0010]本發明所述的絕緣耐高壓薄膜材料不僅具有優異的電絕緣性，優良的力學性能；而且還具有低的介質損耗和高的電氣強度，特別適用于電子或電氣元件的絕緣耐高壓薄膜材料，例如可以用于電容器或電池中。
【具體實施方式】
[0011]以下將結合具體實施例對本發明所述的絕緣耐高壓薄膜材料做進一步的闡述，以幫助本領域的技術人員對本發明的發明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解；需要指出的是實施例中有關材料以及性能等的描述都是示例性的，而并不是指對發明保護范圍的限制。
[0012]在以下實施例和比較例中:
[0013]所述的聚氧化丙烯二醇的輕值為54~58mgK0H/g,酸值不高于0.10mgK0H/g(東大，DL-2000)。
[0014]所述的表面活性劑是十二烷基磺酸鈉的20%水溶液。
[0015]所述端羥基氫化聚丁二烯的氫化度大于98%，羥基官能度為1.9，羥值為31mgK0H/g，分子量為 3100(美國 Sartomer 公司，Krasol HLBH-P3000)。 [0016]所述的聚烯丙胺樹脂為PAA-Ol，分子量為1000(日本紡績株式會社Nitto BosekiC0.Ltd.)。
[0017]所述的二異氰酸酯為液化MDI產品(碳化二亞胺改性的MDI)。
[0018]實施例1
[0019]制備聚氨酯預聚物
[0020]將15.8重量份聚氧化丙烯二醇和8.0重量份的份1，4- 丁二醇混合，然后將混合物加熱至40°C ;然后，將該混合物與24.2重量份的MDI以及0.2重量份的二月桂酸二丁基錫混合；然后，將摻混物在80°C下加熱3小時得到聚氨酯預聚物。
[0021]制備分散液
[0022]通過高剪切混合器在轉速約為2000rpm的條件下旋轉，將10重量份的聚氨酯預聚物、0.8重量份的端羥基氫化聚丁二烯、1.8重量份的聚烯丙胺樹脂、1.5重量份的表面活性劑以及10重量份的去離子水進行混合；緩慢加入去離子水，直至觀察到相反轉；然后再加入剩余量的水(水的總量為85.9重量份)；得到的分散液中顆粒尺寸約為0.20微米。
[0023]制備薄膜
[0024]采用公知的方法將所述分散液浸潰到可分離的基板表面，然后在室溫下放置3~5min，然后在80°C固化處理30min，之后冷卻至室溫，將得到的薄膜從可分離的基板表面即可得到所述的絕緣耐高壓薄膜材料。所述薄膜材料的厚度可以通過調節浸潰的時間，以及分散液的濃度(可以加去離子水稀釋所述分散液，或者在制備時提高所述分散液的濃度)，所述薄膜的厚度可以在10~1000微米之間。
[0025]實施例2
[0026]聚氨酯預聚物
[0027]將15.8重量份聚氧化丙烯二醇和8.0重量份的份1，4_ 丁二醇混合，然后將混合物加熱至40°C ;然后，將該混合物與24.2重量份的MDI以及0.2重量份的二月桂酸二丁基錫混合；然后，將摻混物在80°C下加熱3小時得到聚氨酯預聚物。
[0028]制備分散液
[0029]通過高剪切混合器在轉速約為2000rpm的條件下旋轉，將10重量份的聚氨酯預聚物、1.2重量份的端羥基氫化聚丁二烯、2.0重量份的聚烯丙胺樹脂、1.8重量份的表面活性劑以及10重量份的去離子水進行混合；緩慢加入去離子水，直至觀察到相反轉；然后再加入剩余量的水(水的總量為85.0重量份)；得到的分散液中顆粒尺寸約為0.20微米。
[0030]制備薄膜
[0031]采用公知的方法將所述分散液浸潰到可分離的基板表面，然后在室溫下放置3~5min，然后在80°C固化處理30min，之后冷卻至室溫，將得到的薄膜從可分離的基板表面即可得到所述的絕緣耐高壓薄膜材料。所述薄膜材料的厚度可以通過調節浸潰的時間，以及分散液的濃度(可以加去離子水稀釋所述分散液，或者在制備時提高所述分散液的濃度)，所述薄膜的厚度可以在10~1000微米之間。
[0032]實施例3
[0033]聚氨酯預聚物
[0034]將17.5重量份聚氧化丙烯二醇和8.5重量份的份1，4_ 丁二醇混合，然后將混合物加熱至50°C ;然后，將該混合物與27.5重量份的MDI以及0.2重量份的二月桂酸二丁基錫混合；然后，將摻 混物在80°C下加熱3小時得到聚氨酯預聚物。
[0035]制備分散液
[0036]通過高剪切混合器在轉速約為2000rpm的條件下旋轉，將10重量份的聚氨酯預聚物、1.2重量份的端羥基氫化聚丁二烯、2.0重量份的聚烯丙胺樹脂、1.8重量份的表面活性劑以及10重量份的去離子水進行混合；緩慢加入去離子水，直至觀察到相反轉；然后再加入剩余量的水(水的總量為85.0重量份)；得到的分散液中顆粒尺寸約為0.20微米。
[0037]制備薄膜
[0038]采用公知的方法將所述分散液浸潰到可分離的基板表面，然后在室溫下放置3~5min，然后在80°C固化處理30min，之后冷卻至室溫，將得到的薄膜從可分離的基板表面即可得到所述的絕緣耐高壓薄膜材料。所述薄膜材料的厚度可以通過調節浸潰的時間，以及分散液的濃度(可以加去離子水稀釋所述分散液，或者在制備時提高所述分散液的濃度)，所述薄膜的厚度可以在10~1000微米之間。
[0039]對比例I
[0040]制備聚氨酯預聚物
[0041]將15.8重量份聚氧化丙烯二醇和8.0重量份的份1，4_ 丁二醇混合，然后將混合物加熱至40°C ;然后，將該混合物與24.2重量份的MDI以及0.2重量份的二月桂酸二丁基錫混合；然后，將摻混物在80V下加熱3小時得到聚氨酯預聚物。
[0042]制備分散液
[0043]通過高剪切混合器在轉速約為2000rpm的條件下旋轉，將10重量份的聚氨酯預聚物、0.8重量份的端羥基氫化聚丁二烯、1.5重量份的表面活性劑以及10重量份的去離子水進行混合；緩慢加入去離子水，直至觀察到相反轉；然后再加入剩余量的水(水的總量為87.7重量份)；得到的分散液中顆粒尺寸約為0.20微米。[0044]制備薄膜
[0045]采用公知的方法將所述分散液浸潰到可分離的基板表面，然后在室溫下放置3~5min，然后在80°C固化處理30min，之后冷卻至室溫，將得到的薄膜從可分離的基板表面即可得到所述的絕緣耐高壓薄膜材料。所述薄膜材料的厚度可以通過調節浸潰的時間，以及分散液的濃度(可以加去離子水稀釋所述分散液，或者在制備時提高所述分散液的濃度)，所述薄膜的厚度可以在10~1000微米之間。
[0046]對比例2
[0047]制備聚氨酯預聚物
[0048]將15.8重量份聚氧化丙烯二醇和8.0重量份的份1，4_ 丁二醇混合，然后將混合物加熱至40°C ;然后，將該混合物與24.2重量份的MDI以及0.2重量份的二月桂酸二丁基錫混合；然后，將摻混物在80°C下加熱3小時得到聚氨酯預聚物。
[0049]制備分散液
[0050]通過高剪切混合器在轉速約為2000rpm的條件下旋轉，將10重量份的聚氨酯預聚物、2.6重量份的端羥基氫化聚丁二烯、1.5重量份的表面活性劑以及10重量份的去離子水進行混合；緩慢加入去離子水，直至觀察到相反轉；然后再加入剩余量的水(水的總量為85.9重量份)；得 到的分散液中顆粒尺寸約為0.20微米。
[0051]制備薄膜
[0052]采用公知的方法將所述分散液浸潰到可分離的基板表面，然后在室溫下放置3~5min，然后在80°C固化處理30min，之后冷卻至室溫，將得到的薄膜從可分離的基板表面即可得到所述的絕緣耐高壓薄膜材料。所述薄膜材料的厚度可以通過調節浸潰的時間，以及分散液的濃度(可以加去離子水稀釋所述分散液，或者在制備時提高所述分散液的濃度)，所述薄膜的厚度可以在10~1000微米之間。
[0053]對比例3
[0054]聚氨酯預聚物
[0055]將15.8重量份聚氧化丙烯二醇和8.0重量份的份1，4_ 丁二醇混合，然后將混合物加熱至40°C ;然后，將該混合物與24.2重量份的MDI以及0.2重量份的二月桂酸二丁基錫混合；然后，將摻混物在80°C下加熱3小時得到聚氨酯預聚物。
[0056]制備分散液
[0057]通過高剪切混合器在轉速約為2000rpm的條件下旋轉，將10重量份的聚氨酯預聚物、2.0重量份的聚烯丙胺樹脂、1.8重量份的表面活性劑以及10重量份的去離子水進行混合；緩慢加入去離子水，直至觀察到相反轉；然后再加入剩余量的水(水的總量為86.2重量份)；得到的分散液中顆粒尺寸約為0.20微米。
[0058]制備薄膜
[0059]采用公知的方法將所述分散液浸潰到可分離的基板表面，然后在室溫下放置3~5min，然后在80°C固化處理30min，之后冷卻至室溫，將得到的薄膜從可分離的基板表面即可得到所述的絕緣耐高壓薄膜材料。所述薄膜材料的厚度可以通過調節浸潰的時間，以及分散液的濃度(可以加去離子水稀釋所述分散液，或者在制備時提高所述分散液的濃度)，所述薄膜的厚度可以在10~1000微米之間。
[0060]對比例4[0061]聚氨酯預聚物
[0062]將15.8重量份聚氧化丙烯二醇和8.0重量份的份1，4_ 丁二醇混合，然后將混合物加熱至40°C ;然后，將該混合物與24.2重量份的MDI以及0.2重量份的二月桂酸二丁基錫混合；然后，將摻混物在80°C下加熱3小時得到聚氨酯預聚物。
[0063]制備分散液
[0064]通過高剪切混合器在轉速約為2000rpm的條件下旋轉，將10重量份的聚氨酯預聚物、3.2重量份的聚烯丙胺樹脂、1.8重量份的表面活性劑以及10重量份的去離子水進行混合；緩慢加入去離子水，直至觀察到相反轉；然后再加入剩余量的水(水的總量為85.0重量份)；得到的分散液中顆粒尺寸約為0.20微米。
[0065]制備薄膜
[0066]采用公知的方法將所述分散液浸潰到可分離的基板表面，然后在室溫下放置3~5min，然后在80°C固化處理30min，之后冷卻至室溫，將得到的薄膜從可分離的基板表面即可得到所述的絕緣耐高壓薄膜材料。所述薄膜材料的厚度可以通過調節浸潰的時間，以及分散液的濃度(可以加去離子水稀釋所述分散液，或者在制備時提高所述分散液的濃度)，所述薄膜的厚度可以在10~1000微米之間。
[0067]對比例5
[0068]制備聚氨酯預聚物 [0069]將24.2重量份聚氧化丙烯二醇和8.0重量份的份I，4_ 丁二醇混合，然后將混合物加熱至40°C ;然后，將該混合物與15.8重量份的MDI以及0.2重量份的二月桂酸二丁基錫混合；然后，將摻混物在80°C下加熱3小時得到聚氨酯預聚物。
[0070]制備分散液
[0071]通過高剪切混合器在轉速約為2000rpm的條件下旋轉，將10重量份的聚氨酯預聚物、1.5重量份的表面活性劑以及10重量份的去離子水進行混合；緩慢加入去離子水，直至觀察到相反轉；然后再加入剩余量的水(水的總量為88.5重量份)；得到的分散液中顆粒尺寸約為0.20微米。
[0072]制備薄膜
[0073]采用公知的方法將所述分散液浸潰到可分離的基板表面，然后在室溫下放置3~5min，然后在80°C固化處理30min，之后冷卻至室溫，將得到的薄膜從可分離的基板表面即可得到所述的絕緣耐高壓薄膜材料。所述薄膜材料的厚度可以通過調節浸潰的時間，以及分散液的濃度(可以加去離子水稀釋所述分散液，或者在制備時提高所述分散液的濃度)，所述薄膜的厚度可以在10~1000微米之間。
[0074]性能測試
[0075]為了便于比較，各試樣的膜厚均為50微米。
[0076]表面電阻率的測量條件為23°C，50% RH下經24小時暴露后，試驗電壓為100V(試樣厚度為50微米)。
[0077]介質損耗因素試驗時在試樣上的交流電場強度為250V(試樣厚度為50微米)。
[0078]拉伸強度測試時，拉伸速度為100mm/min,標線間距為100mm。
[0079]電氣強度測試采用6mm直徑電極，升壓速度為500V/s。取10次試驗的算術平均值作為試驗結果。[0080]上述測試方法按照GB/T13542.2-2009的試驗方法進行。測試結果如表1所示。
[0081]表1
[0082]
【權利要求】
1.一種絕緣耐高壓薄膜材料，由含有聚氨酯預聚物的分散液制備得到，其特征在于:所述含有聚氨酯預聚物的分散液是由聚氨酯預聚物、端羥基氫化聚丁二烯和聚烯丙胺樹脂在離子表面活性劑的存在下形成的水分散液。
2.根據權利要求1所述的絕緣耐高壓薄膜材料，其特征在于:所述分散液中聚氨酯預聚物的含量為10~12wt%，端羥基氫化聚丁二烯的含量為0.8~1.2wt%，聚烯丙胺樹脂的含量為1.8~2.0wt%，離子表面活性劑的含量為0.5~2.5wt%和余量的去離子水。
3.根據權利要求1所述的絕緣耐高壓薄膜材料，其特征在于:所述分散液的顆粒尺寸約為0.10~0.50微米。
4.根據權利要求1所述的絕緣耐高壓薄膜材料，其特征在于:所述聚氨酯預聚物由含有二異氰酸酯、聚醚多元醇、擴鏈劑和催化劑的組分制備得到。
5.根據權利要求4所述的絕緣耐高壓薄膜材料，其特征在于:所述聚氨酯預聚物由含有22.0~27.5重量份的二異氰酸酯、15.0~17.5重量份的聚醚多元醇、7.5~8.5重量份的擴鏈劑和0.1~0.3重量份的催化劑制備得到。
6.根據權利要求4所述的絕緣耐高壓薄膜材料，其特征在于:所述二異氰酸酯是選自MD1、TDI或二者的混合物。
7.根據權利要求4所述的絕緣耐高壓薄膜材料，其特征在于:所述聚醚多元醇為分子量為1000或2000的聚氧化丙烯二醇。
8.根據權利要求4所述的絕緣耐高壓薄膜材料，其特征在于:所述聚氨酯預聚物還包括任選的添加劑，所述添加劑選自穩定劑、抗氧劑或阻燃劑中的至少一種。
【文檔編號】C08L75/08GK103951967SQ201410180654
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2014年4月30日
【發明者】林坤龍 申請人:蘇州久鋐電子有限公司