一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的制备方法及应用

本发明涉及聚酰亚胺绝缘复合介质，具体涉及一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的制备方法及应用。

背景技术：

1、随着现代电子和电力系统技术的不断发展，薄膜介质电容器在现代电子和电力系统领域中的应用需求越来越高，然而目前纯聚合物介质的性能不能满足现有的技术需求。为了提高聚合物介质的性能，人们进行了大量的实验，研究人员发现将宽禁带无机纳米颗粒掺入有机聚合物中得到的有机/无机复合材料，综合了有机高分子材料和无机填料各自的性能优势，并且通过对有机高分子材料和无机填料的选择、配比以及制备工艺的优化，可以调控聚合物复合介质的微观结构和性能，实现击穿性能的提升和优化。

2、然而，由于有机物和无机填料的相容性较差，使得复合介质的有机无机界面作用力较弱，极大地阻碍了复合介质击穿性能的进一步提高。因此，如何攻破这一技术壁垒，成为目前行业人员亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决传统的有机/无机复合介质在引入纳米无机填料时所带来的界面结合力弱从而导致击穿场强提升受限的问题，而提供一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的制备方法及应用。

2、一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的制备方法，按以下步骤进行：

3、步骤s1：制备聚酰亚胺-芴聚酯全有机复合溶液；

4、将聚酰亚胺和芴聚酯热塑性粉末加入到n-甲基吡咯烷酮溶液中，在70～90℃的温度条件下搅拌至聚酰亚胺和芴聚酯热塑性粉末完全溶解，得到聚酰亚胺-芴聚酯全有机复合溶液；所述的聚酰亚胺与芴聚酯热塑性粉末的质量比为(1：9)、(3：7)、(5：5)、(7：3)或(9：1)；

5、步骤s2：制备聚酰亚胺-芴聚酯全有机绝缘复合介质；

6、先将步骤s1中得到的聚酰亚胺-芴聚酯全有机复合溶液抽真空，然后均匀涂覆在预处理过的流延基板上，再将流延基板固化，固化后再升温至200～210℃，并在200～210℃的温度条件下保温8～12h，保温结束后将薄膜从流延基板上剥离，得到基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质。

7、一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的应用，所述的基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质在电介质电容器中的应用。

8、本发明的有益效果：

9、(1)本发明一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的制备方法，首先将聚酰亚胺和芴聚酯热塑性粉末按比例加入到n-甲基吡咯烷酮溶液中，由于芴聚酯较难溶解，所以需要在适宜温度下长时充分搅拌，随后待两种聚合物充分混合后，利用流延法制备得到聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质。

10、通常在聚合基体中引入具有高介电常数的无机纳米材料，形成有机/无机聚合物复合介质，由于有机和无机相间界面相容性弱导致击穿场强提升幅度较低。而本发明制备的聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质不仅具有良好的相容性，并且由于聚酰亚胺分子链部分基团带负电，芴聚酯分子链部分基团带正电，强静电相互作用力实现紧密且相容的相间界面，使击穿性能和漏电流性能大幅度提升，提高了以聚酰亚胺为基体的传统复合介质的绝缘性能，解决了复合介质中因相间界面强度弱造成的高漏电流问题，从而使复合介质的击穿场强显著增高并大大增强了复合介质的性能稳定性。

11、(2)采用本发明工艺制备的聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质具有优异的电稳定性和击穿性能，可以广泛地应用于电气、电子和新能源汽车等先进领域。

12、(3)本发明制备工艺简单，经济实用，有效的节约了资源，适合大规模工业化产生，为开发全有机绝缘复合介质新的应用途径提供了一个很好的策略。

13、本发明可获得一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的制备方法及应用。

技术特征：

1.一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的制备方法，其特征在于步骤s1中将聚酰亚胺和芴聚酯热塑性粉末加入到n-甲基吡咯烷酮溶液中前，先在50～60℃的真空条件下保温7～8h。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的制备方法，其特征在于步骤s1中聚酰亚胺和芴聚酯热塑性粉末的总质量与n-甲基吡咯烷酮溶液的体积的比为(1～1.2)g：(10～12)ml。

4.根据权利要求1所述的一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的制备方法，其特征在于步骤s2中先将抽真空后的聚酰亚胺-芴聚酯全有机复合溶液静置1～2h，再均匀涂覆在预处理过的流延基板上。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的制备方法，其特征在于步骤s2中所述的预处理过的流延基板按以下步骤进行处理：先将流延基板置于去离子水中超声清洗1～3次，然后用无尘纸擦拭干净后，置于真空烘箱内在50～60℃下干燥，最后用无水乙醇冲洗3～5次，烘干，得到预处理过的流延基板。

6.根据权利要求5所述的一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的制备方法，其特征在于所述的流延基板为钢化玻璃。

7.根据权利要求1所述的一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的制备方法，其特征在于步骤s2中先将流延基板置于真空烘箱内预热2～3h，再进行固化。

8.根据权利要求1或7所述的一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的制备方法，其特征在于步骤s2中固化温度为80～85℃。

9.根据权利要求1所述的一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的制备方法，其特征在于步骤s2中保温结束后先将流延基板放入60～80℃的去离子水中，浸泡10～15min后，再将薄膜从流延基板上剥离。

10.如权利要求1-9任意一项所述的一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质的应用，其特征在于所述的基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺-芴聚酯绝缘复合介质在电介质电容器中的应用。

技术总结
一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺‑芴聚酯绝缘复合介质的制备方法及应用，涉及聚酰亚胺绝缘复合介质技术领域。本发明的目的是为了解决传统的有机/无机复合介质在引入纳米无机填料时所带来的界面结合力弱从而导致击穿场强提升受限的问题。本发明首先将聚酰亚胺和芴聚酯热塑性粉末按比例加入到N‑甲基吡咯烷酮溶液中，由于芴聚酯较难溶解，所以需要在适宜温度下长时充分搅拌，随后待两种聚合物充分混合后，利用流延法制备得到聚酰亚胺‑芴聚酯绝缘复合介质。本发明可获得一种基于分子链静电作用力强结合的高击穿聚酰亚胺‑芴聚酯绝缘复合介质的制备方法及应用。

技术研发人员：岳东,朱合邦,冯宇,张文超,陈庆国
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17