一种二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料漆包线的制备方法

本发明属于漆包线，具体是一种二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料漆包线的制备方法。

背景技术：

1、聚酰亚胺(pi)具有优异的机械性能，被认为是最合适的聚合物基材，不仅具有极高的热稳定性、高光学透射率、低表面粗糙度、机械强度和韧性、高的电绝缘性能、低介电常数以及高抗辐射和耐磨性等特性，并且可以加工成各种材料，包括薄膜、纤维、碳纤维复合材料、工程塑料、泡沫、多孔膜和涂层。由于芳香族聚酰亚胺材料具有优异的组合特性和可变的加工性能，已广泛应用于电绝缘、微电子和光电子、航空航天和航空工业等各种高科技领域。

2、如今，许多研究者通过将纳米颗粒包含在聚酰亚胺中，引入混合纳米复合材料作为聚酰亚胺本体的替代品，当聚酰亚胺与纳米颗粒形成基质时，它们会生成具有协同作用的先进聚合物材料，可广泛应用于食品稳定系统、储能、生物技术、催化剂、光学器件、微电子和包装等许多应用中。例如，有学者将粘土、氧化铝等无机填料添加到聚酰亚胺基体中来提高聚酰亚胺基体的热稳定性；虽然粘土填料价格低廉，但粘土表面的官能团较少，导致粘土和聚酰亚胺基体界面性能较差，会在聚合物中发生团聚现象进而导致柔性聚合物的强度和韧性下降。目前，市面上的聚酰亚胺漆包线均存在热稳定性差和断裂伸长率偏低的问题，因此很难满足军用和民生领域都对漆包线的使用条件。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料漆包线的制备方法，使漆包线具有高拉伸强度和耐高温性能。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料漆包线的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤1、先取20～60ml蒸馏水并将其ph值调节至酸性，再加入90～150mg硅烷偶联剂，搅拌至充分水解后，得到偶联剂溶液；

5、步骤2、按照二氧化锆粉体与偶联剂的质量比100：(1～3)取二氧化锆粉体加入偶联剂溶液中，搅拌均匀后，依次干燥、研磨，得到改性的二氧化锆粉体；

6、步骤3、先向通有氮气的三口烧瓶中加入500～1500ml沸点为150-230℃的非质子极性有机溶剂，再将0.5～3g改性的二氧化锆粉体分散于有机溶剂中，充分搅拌后，得到溶液a；

7、步骤4、先将10～50g二元胺加入溶液a中，搅拌至完全溶解，再加入150～200g二元酸酐，充分搅拌至形成粘度为1000～1200cp的混合溶液b；

8、步骤5、在混合溶液b中加入0.038～0.383g脱水剂和0.03～0.313g催化剂，充分反应后，得到粘度为800～1200cp的聚酰亚胺溶液；

9、步骤6、将聚酰亚胺溶液涂覆于导线表面，并放入烘箱中，依次在35～45℃、50～60℃和70～80℃下保温，接着升温至250～270℃并保温，自然冷却后，得到zro2/pi漆包线。

10、进一步地，所述步骤1的硅烷偶联剂为kh-550、kh-570或a-151中的一种。

11、进一步地，所述步骤2的二氧化锆粉体由如下方法制得：

12、步骤2.1、取0.5-5g氧氯化锆固体溶解于5-50ml去离子水中，得到氧氯化锆溶液；

13、步骤2.2、在高速搅拌条件下，将nh3·h2o溶液逐滴加入到氧氯化锆溶液中，直至ph值为9～10时停止加入nh3·h2o溶液，用无水乙醇洗涤去除杂质后，得到氢氧化锆沉淀；

14、步骤2.3、将氢氧化锆沉淀放入水热反应釜中，在160～200℃下反应2～4h，得到产物c；

15、步骤2.4、将产物c先用去离子水和无水乙醇交替洗涤，然后在5000～10000r/min的离心机内离心2～6次，最后置于干燥箱中在60～80℃下干燥10～48h，得到二氧化锆粉体。

16、进一步地，所述步骤2的干燥是利用恒温干燥箱在80～120℃下干燥30～60min。

17、进一步地，所述步骤3的非质子极性有机溶剂为n,n'-二甲基乙酰胺、n,n'-二乙基甲酰胺或n,n'-二乙基乙酰胺中的一种。

18、进一步地，所述步骤4的二元胺为对苯二胺、4，4-双(3-氨基苯氧基)联苯(4，3-bapobp)或联苯胺中的一种。

19、进一步地，所述步骤4的二元酸酐为4,4'-二苯醚四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐或联苯四甲酸二酐中的一种。

20、进一步地，所述步骤5的脱水剂为乙酸酐、马来酸酐或邻苯二甲酸酐中的一种。

21、进一步地，所述步骤5的催化剂为三乙胺或吡啶。

22、进一步地，所述步骤6的保温时间依次为10～30min、30～60min、30～90min和60～90min。

23、本发明具有如下有益效果：

24、本发明利用偶联剂对二氧化锆粉体zro2表面进行处理，使二氧化锆粉体zro2能够均匀地分散于聚酰亚胺中从而极易与聚酰亚胺结合，提高了纯聚酰亚胺pi的热化学稳定性、强度和韧性，从而提到了zro2/pi漆包线的热稳定性和强度以及韧性，使其更加耐高温，延长了使用寿命；此外，本发明通过简单的原位聚合法合成二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料zro2/pi，制备方法简单易操作，易于加工。

25、本发明通过水热法合成了具有优异的抗化学侵蚀、机械性能、热稳定性的二氧化锆粉体，合成方法简单、时间短，且反应条件易于控制。

技术特征：

1.一种二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料漆包线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料漆包线的制备方法，其特征在于，所述步骤1的硅烷偶联剂为kh-550、kh-570或a-151中的一种。

3.根据权利要求1所述的二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料漆包线的制备方法，其特征在于，所述步骤2的二氧化锆粉体由如下方法制得：

4.根据权利要求1所述的二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料漆包线的制备方法，其特征在于，所述步骤2的干燥是利用恒温干燥箱在80～120℃下干燥30～60min。

5.根据权利要求1所述的二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料漆包线的制备方法，其特征在于，所述步骤3的非质子极性有机溶剂为n,n'-二甲基乙酰胺、n,n'-二乙基甲酰胺或n,n'-二乙基乙酰胺中的一种。

6.根据权利要求1所述的二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料漆包线的制备方法，其特征在于，所述步骤4的二元胺为对苯二胺、4，4-双(3-氨基苯氧基)联苯(4，3-bapobp)或联苯胺中的一种。

7.根据权利要求1所述的二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料漆包线的制备方法，其特征在于，所述步骤4的二元酸酐为4,4'-二苯醚四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐或联苯四甲酸二酐中的一种。

8.根据权利要求1所述的二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料漆包线的制备方法，其特征在于，所述步骤5的脱水剂为乙酸酐、马来酸酐或邻苯二甲酸酐中的一种。

9.根据权利要求1所述的二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料漆包线的制备方法，其特征在于，所述步骤5的催化剂为三乙胺或吡啶。

10.根据权利要求1所述的二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料漆包线的制备方法，其特征在于，所述步骤6的保温时间依次为10～30min、30～60min、30～90min和60～90min。

技术总结
本发明公开了一种二氧化锆改性聚酰亚胺复合材料漆包线的制备方法，包括步骤：1、取蒸馏水并将其pH值调节至酸性，加入偶联剂，搅拌至充分水解后，得到偶联剂溶液；2、取二氧化锆粉体加入偶联剂溶液中，搅拌均匀后，依次干燥、研磨，得到改性的二氧化锆粉体；3、先向通有氮气的三口烧瓶中加入有机溶剂，再将改性的二氧化锆粉体分散于有机溶剂中，充分搅拌后，得到溶液A；4、先将二元胺加入溶液A中，搅拌至完全溶解，再加入二元酸酐，充分搅拌后得到混合溶液B；5、在混合溶液B中加入脱水剂和催化剂，充分反应后得到聚酰亚胺溶液；6、将聚酰亚胺溶液涂覆于导线表面并放入烘箱中烘干，冷却后得到ZrO<subgt;2</subgt;/PI漆包线，具有良好的绝缘和耐高温性能。

技术研发人员：曹丽云,刘婉婉,袁成科,冯永强,黄剑锋,朱文洁
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13