CN101362859A - 一种稳定型纳米级氧化物分散液及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稳定型纳米级氧化物分散液，它包括如下重量百分比的组份：纳米级氧化物10～20％，二甲基乙酰胺40～60％，聚酰胺酸盐20～40％，乙氧基硅烷0.1～1％。本发明还公开了上述稳定型纳米级氧化物分散液的制备方法。本发明的稳定型纳米级氧化物分散液，稳定了耐电晕聚酰亚胺薄膜的生产工艺，保证了聚酰亚胺薄膜的耐电晕性能，且性能稳定、成本较低。

Description

一种稳定型纳米级氧化物分散液及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及纳米技术，具体涉及一种稳定型纳米级氧化物分散液及其制备方法与应用。
背景技术
随着我国交流牵引电机，变频调速电机的发展，普通聚酰亚胺绝缘材料已满足不了其绝缘系统所承受的热应力和电应力，而利用纳米级氧化物优异的热稳定性和导热效应，电子及光屏蔽效应，加上聚酰亚胺固有的优良综合性能，所制成的复合绝缘材料，具有显著的耐高频脉冲电压和耐电晕性能，大幅提高了绝缘材料的使用寿命，保证了牵引电机、变频电机的绝缘可靠性。
目前，我国仅少数单位通过对国外产品的技术跟踪，进行了科研性的批量试制，但所采用的“溶胶-凝胶法”规模生产较为复杂，制造成本相对较高，而一般简单的搅拌分散法，容易造成纳米氧化物颗粒在聚酰胺酸溶液中的沉降和团聚，导致纳米氧化物在聚酰亚胺中分布不均而严重影响产品性能。因此，我国的交流牵引电机，变频调速电机生产上使用的全部依赖进口，其价格昂贵，大幅提高了生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种稳定型纳米级氧化物分散液，专用于制备耐电晕聚酰亚胺薄膜。
本发明还要解决的一个技术问题是提供上述稳定型纳米级氧化物分散液的制备方法。
本发明还要解决的一个技术问题是提供上述稳定型纳米级氧化物分散液在制备耐电晕聚酰亚胺薄膜中的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种稳定型纳米级氧化物分散液，它包括如下重量百分比的组份：纳米级氧化物10～20％，二甲基乙酰胺40～60％，聚酰胺酸盐20～40％，乙氧基硅烷0.1～1％。
其中，所述的纳米级氧化物为纳米级的氧化钛、氧化硅、氧化铁、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化钙、氧化铜、氧化钡、氧化银、氧化硼、氧化锶或氧化镉。
其中，所述的聚酰胺酸盐为聚酰胺酸三烷基铵盐，分子量范围在3×104～1×105之间，可以按如下方法制备：在20～70℃下，二甲基乙酰胺溶剂中，将均苯四甲酸二酐与4，4′-二胺基二苯醚等摩尔下进行缩聚反应，二甲基乙酰胺占上述反应体系物料重量的70～90％，反应时间3～6小时，得到聚酰胺酸溶液。再向其加入与羧基等当量的三乙胺，搅拌10～30分钟，即可得到聚酰胺酸三烷基铵盐。
上述稳定型纳米级氧化物分散液的制备方法如下：在5～30℃下，将配方量的二甲基乙酰胺、聚酰胺酸盐和乙氧基硅烷加入超声波分散器内，进行1～2小时超声波分散后，再加入配方量的纳米级氧化物，进行2～3小时超声波分散，得到稳定型纳米级氧化物分散液。
本发明的稳定型纳米级氧化物分散液，其稳定原理为：通过向聚酰胺酸盐分子端引入硅烷基，纳米氧化物能与该基团形成较强的化学共价键，而聚酰胺酸盐在溶液中表现出高分子电解质行为，对纳米氧化物在溶液中的分散起到了表面活性剂的作用，使纳米氧化物表面张力得到显著改善，而不会出现相分离，加上超声波的强烈分散效果，得以使纳米氧化物溶液从物理和化学二个方面得到了有效而稳定的分散。
本发明的稳定型纳米级氧化物分散液可用于制备耐电晕聚酰亚胺薄膜，具体方法如下：在10～60℃下，向聚合好的聚酰胺酸树脂中，加入本发明的稳定型纳米级氧化物分散液，分散液的加入量为聚酰胺酸树脂重量的5～15％，并高速搅拌3～6小时使其充分混合均匀。由于上述分散液稳定性形成的原理，容易使分散液与树脂混合，并使纳米氧化物微粒与聚酰胺酸分子达到分子级的混合，从而基本消除了纳米氧化物颗粒在聚酰胺酸树脂中产生团聚及沉降的现象。经一般聚酰亚胺制造工艺就能得到纳米氧化物在聚酰亚胺中分布均匀且透明的CR型耐电晕聚酰亚胺薄膜。
有益效果：本发明的稳定型纳米氧化物分散液，性能稳定，制备方法简单，成本也较低。本发明的稳定型纳米氧化物分散液很好地解决了纳米氧化物在聚酰亚胺中均匀分散的问题，稳定了工业生产耐电晕聚酰亚胺薄膜的技术工艺，在普通的聚酰亚胺薄膜生产线上就能制备出达到国外同类产品性能的耐电晕聚酰亚胺薄膜。本发明的稳定型纳米氧化物分散液填补了国内空白，有力的推动我国牵引电机，变频调速电机生产的快速发展。
具体实施方式：
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
以下超声波分散器购自于无锡市特创电子超声设备制造有限公司，型号为TCH-500。
实施例1：
在50℃下，二甲基乙酰胺溶剂中，将均苯四甲酸二酐与4，4′-二胺基二苯醚等摩尔下进行缩聚反应，二甲基乙酰胺占上述反应体系物料(包括二甲基乙酰胺、均苯四甲酸二酐和4，4′-二胺基二苯醚)重量的70～90％，反应时间4小时，得到聚酰胺酸溶液。再向其加入与羧基等当量的三乙胺，搅拌30分钟，即可得到聚酰胺酸三烷基铵盐。
实施例2：
在20℃下，将的5kg二甲基乙酰胺、3.4kg聚酰胺酸三烷基铵盐和0.1kg乙氧基硅烷加入超声波分散器内，进行2小时超声波分散后，再加入1.5kg纳米级氧化钛，进行3小时超声波分散，得到稳定型纳米级氧化物分散液。
实施例3：
在30℃下，将的6kg二甲基乙酰胺、2.99kg聚酰胺酸三烷基铵盐和0.01kg乙氧基硅烷加入超声波分散器内，进行1小时超声波分散后，再加入1kg纳米级氧化铁，进行2小时超声波分散，得到稳定型纳米级氧化物分散液。
实施例4：
在5℃下，将的4kg二甲基乙酰胺、4kg聚酰胺酸三烷基铵盐和0.05kg乙氧基硅烷加入超声波分散器内，进行2小时超声波分散后，再加入1.95kg纳米级氧化钡，进行3小时超声波分散，得到稳定型纳米级氧化物分散液。
实施例5：
在40℃下，向聚合好的聚酰胺酸树脂中，加入实施例2制备的稳定型纳米级氧化物分散液，分散液的加入量为聚酰胺酸树脂重量的10％，并高速搅拌5小时使其充分混合均匀。再经常规聚酰亚胺制造工艺就能得到纳米氧化物在聚酰亚胺中分布均匀且透明的CR型耐电晕聚酰亚胺薄膜。用本发明的分散液制备的耐电晕聚酰亚胺薄膜与普通型聚酰亚胺薄膜的性能对比见表1。
表1　普通型聚酰亚胺薄膜与耐电晕CR型聚酰亚胺薄膜特性比较
Figure A200810196135D00051
由上表可见，CR型耐电晕聚酰亚胺薄膜常规性能虽略低于普通HN型聚酰亚胺薄膜，但CR型的耐电晕寿命远远高于普通型HN聚酰亚胺薄膜，说明CR型薄膜既保有聚酰亚胺综合的优良性能，又具备普通型聚酰亚胺无法达到的耐电晕寿命。

Claims (5)

1、一种稳定型纳米级氧化物分散液，其特征在于它包括如下重量百分比的组份：纳米级氧化物10～20％，二甲基乙酰胺40～60％，聚酰胺酸盐20～40％，乙氧基硅烷0.1～1％。
2、根据权利要求1所述的稳定型纳米级氧化物分散液，其特征在于所述的纳米级氧化物为纳米级的氧化钛、氧化硅、氧化铁、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化钙、氧化铜、氧化钡、氧化银、氧化硼、氧化锶或氧化镉。
3、根据权利要求1所述的稳定型纳米级氧化物分散液，其特征在于所述的聚酰胺酸盐为聚酰胺酸三烷基铵盐。
4、制备权利要求1所述的稳定型纳米级氧化物分散液的方法，其特征在于该方法为在5～30℃下，将配方量的二甲基乙酰胺、聚酰胺酸盐和乙氧基硅烷加入超声波分散器内，进行1～2小时超声波分散后，再加入配方量的纳米级氧化物，进行2～3小时超声波分散，得到稳定型纳米级氧化物分散液。
5、权利要求1所述的稳定型纳米级氧化物分散液在制备耐电晕聚酰亚胺薄膜中的应用。
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