CN101719396B - 耐辐照高粘结强度聚酰亚胺薄膜绝缘电缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型的耐辐照、高粘结强度的聚酰亚胺薄膜绝缘电缆及其制备方法。本发明的聚酰亚胺薄膜绝缘电缆采用耐辐照、耐高温的聚酰亚胺作为粘结剂，涂敷在绕包聚酰亚胺薄膜上并进行半亚胺化，再绕包第二层薄膜，进行后固化处理形成连续的绝缘层，从而使得电缆具有更高的耐温性能和耐辐照性能，可广泛应用于航空、航天、核电领域及高温电子电器行业。
Description
技术领域
本发明属于工业用电缆领域，具体涉及一种新型的耐辐照、高粘结强度的聚酰亚胺薄膜绝缘电缆及其制备方法。
背景技术
聚酰亚胺薄膜绝缘电线电缆由于具有优异的耐高低温性能、绝缘性能、机械性能，尤其是优良的耐辐照性能，在航天航空、核电以及耐高温电子电器行业具有广泛的应用。现有的聚酰亚胺薄膜绕包线一般采用涂覆全氟乙丙烯的聚酰亚胺复合薄膜，虽然聚酰亚胺具有优良的综合性能，但作为粘结层的全氟乙丙烯耐温等级较低，只能在低于200℃环境中使用，高于200℃下机械强度损失较大；耐辐照性能较差，在辐照剂量达到103Gy即开始出现性能下降，因此采用全氟乙丙烯作为粘结剂的聚酰亚胺薄膜绕包线在一些高温及高辐照剂量得场合应用受到限制。
发明内容
针对已有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高耐辐照性能、耐高温性能以及更高的粘结强度的聚酰亚胺薄膜绝缘电缆。
本发明的另一发明目的在于提供这种绝缘电缆的制备方法。
本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的。
一种新型耐辐照、高粘结强度聚酰亚胺薄膜绝缘电缆，包括导体，绕包聚酰亚胺薄膜和粘结剂，其内层为导体，导体外绕包经过表面处理的聚酰亚胺薄膜，薄膜上涂有半亚胺化的聚酰亚胺粘结剂，在聚酰亚胺粘结剂外绕包第二层聚酰亚胺薄膜，并对聚酰亚胺粘结剂进行进一步高温亚胺化，所述聚酰亚胺粘结剂采用二酐与二胺在极性溶剂中反应制得，其中粘结剂的固体含量为5-20wt％。
这种新型耐辐照、高粘结强度聚酰亚胺薄膜绝缘电缆的制备方法包括如下步骤：
先对聚酰亚胺薄膜2进行表面处理，以提高与粘结剂的粘结强度；然后在导体1外绕包经过处理的聚酰亚胺薄膜；第三，采用高粘结强度的聚酰亚胺粘结剂3对绕包薄膜先进行涂覆，聚酰亚胺粘结剂是二酐与二胺在极性溶剂中形成的粘结剂溶液前驱体，并在涂覆过程中在100-200℃温度下进行半亚胺化，在薄膜绕包线外形成一层粘结剂涂层4；第四，绕包第二层薄膜3，在绕包过程中对粘结剂4进行进一步高温亚胺化，使两层薄膜充分粘结在一起形成连续绝缘结构；第五，在第二层薄膜绕包线外涂覆一层高柔韧性和高粘结强度的聚酰亚胺保护层5，该涂层在一定温度下进行亚胺化形成连续的绝缘保护结构，或在薄膜外编织屏蔽层6，形成新型带屏蔽层的耐高温、耐辐照电缆。
所述的聚酰亚胺薄膜预处理方法包括碱处理法、等离子处理法等，以使聚酰亚胺薄膜能够与粘结剂具有更高的粘结强度。
所述的聚酰亚胺粘结剂的制备反应是通过如下途径实现的：把制备聚酰亚胺粘结剂的二胺分批溶在极性溶剂中，把溶有二酐的溶液加入到带有搅拌和控温装置的反应釜中，然后分批加入二胺及其他助剂，在整个反应过程中应控制反应温度在10℃以下，等二胺加入完毕后，维持低温和搅拌1-2小时。
所述的极性溶剂可以是二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种。
所述的制备粘结剂3用的二酐可以是1，2，4，5-苯四羧酸二酐、3，3’，4，4’-联苯基四羧酸二酐、3，3’，4，4’-二苯醚四羧酸二酐、3，3’，4，4’-二苯酮四羧酸二酐中的一种或两种，而二酐应使得形成的粘结剂能够满足高粘结强度、耐温高、柔韧性好等性要求。
所述的制备粘结剂3用的二胺可以是3，3-二胺基二苯酮、对苯二胺、3，3-二胺基二苯甲烷、4，4-二苯醚二胺中的一种，而二胺应使得形成的粘结剂能够满足高粘结强度、耐温高、柔韧性好等性要求。
所述的制备连续保护层4用的二酐可以是1，2，4，5-苯四羧酸二酐、3，3’，4，4’-联苯基四羧酸二酐、3，3’，4，4’-二苯醚四羧酸二酐、3，3’，4，4’-二苯酮四羧酸二酐中的一种，而二酐应使得形成的保护层能够满足耐温高、柔韧性好、与聚酰亚胺薄膜粘附性高等性要求。
所述的制备连续保护层4用的二胺可以是3，3-二胺基二苯酮、对苯二胺、3，3-二胺基二苯甲烷、4，4-二苯醚二胺中的一种，而二胺应使得形成的粘结剂能够满足耐温高、柔韧性好、与聚酰亚胺薄膜粘附性高等性要求。
所述的粘结剂3的亚胺化可以使化学亚胺化，也可以是物理亚胺化，
所述的高温亚胺化的温度为300-350℃。
所述的聚酰亚胺保护层4亚胺化温度150-350℃。
所述的薄膜绕包可以是间隙绕包，也可以是重叠绕包。
本发明的有益效果如下：
(1)采用聚酰亚胺粘结剂来粘结聚酰亚胺薄膜绕包线，提高了薄膜绕包线的耐温等级和高温下的粘结强度；
(2)采用本发明中的粘结剂和绕包方式制备的绕包线具有更高的耐辐照性能，可使得薄膜绕包线经受γ射线107Gy的辐照剂量；
(3)提出了应用于耐辐照、高粘结强度、耐辐照薄膜绕包线的粘结剂的制备方法，规定了其中的粘结剂种类、固化条件；
本发明的聚酰亚胺薄膜绝缘电缆采用综合性能优良的聚酰亚胺作为粘结剂，涂敷在绕包聚酰亚胺薄膜上并进行半亚胺化，绕包第二层薄膜，进行后固化处理形成连续的绝缘层，从而使得电缆具有更高的耐温性能和耐辐照性能，可广泛应用于航空、航天、核电领域及高温电子电器行业。
附图说明
图1为本发明耐辐照耐高温聚酰亚胺薄膜绝缘电缆第一种结构示意图。
图2为本发明耐辐照耐高温聚酰亚胺薄膜绝缘电缆第二种结构示意图。
图3为本发明耐辐照耐高温聚酰亚胺薄膜绝缘电缆第三种结构示意图。
图中标号说明
1-导体 2-第一层聚酰亚胺薄膜 3-第二层聚酰亚胺薄膜
4-聚酰亚胺粘结剂 5-聚酰亚胺保护层 6-屏蔽层
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明是如何实现的。
实施例1
如图1所示，在导体1外首先绕包一层聚酰亚胺薄膜2，然后涂敷粘结剂4，粘结剂4采用1，2，4，5-苯四羧酸二酐/3，3-二胺基二苯酮，并在180℃下固化5分钟；再绕包第二层薄膜3，并在300℃下固化10分钟，使两层薄膜粘结在一起形成耐高温、耐辐照绝缘电缆。
实施例2
在导体外首先绕包一层聚酰亚胺薄膜2，然后涂敷粘结剂4，粘结剂4采用3，3’，4，4’-联苯基四羧酸二酐/4，4-二苯醚二胺，并在150℃下固化10分钟；再绕包第二层薄膜3，并进行第二次涂敷，涂层为聚酰亚胺保护层5，采用3，3’，4，4’-二苯酮四羧酸二酐/3，3-二胺基二苯甲烷，并在320℃下固化10分钟，使两层薄膜粘结在一起形成耐高温、耐辐照带有护层的绝缘电缆。
实施例3
在导体外首先绕包一层聚酰亚胺薄膜2，然后涂敷粘结剂4，粘结剂4采用3，3’，4，4’-二苯醚四羧酸二酐/3，3-二胺基二苯酮，并在180℃下固化5分钟；再绕包第二层薄膜3，并在300℃下固化10分钟，使两层薄膜粘结在一起，在第二层薄膜外编织屏蔽层6镀银铜线，形成连续耐高温、耐辐照、高粘结强度的带有屏蔽的电缆。
Claims (10)
1.一种新型耐辐照、高粘结强度聚酰亚胺薄膜绝缘电缆，包括导体，绕包聚酰亚胺薄膜和粘结剂，其特征在于：内层为导体，导体外绕包经过表面处理的聚酰亚胺薄膜，薄膜上涂有半亚胺化的聚酰亚胺粘结剂，在聚酰亚胺粘结剂外绕包第二层聚酰亚胺薄膜，并对聚酰亚胺粘结剂进行进一步高温亚胺化，所述聚酰亚胺粘结剂采用二酐与二胺在极性溶剂中反应制得，其中粘结剂的固体含量为5-20wt％。
2.根据权利要求1所述的一种新型耐辐照、高粘结强度聚酰亚胺薄膜绝缘电缆，其特征在于：在所述第二层聚酰亚胺薄膜绕包线外再涂覆一层高柔韧性和高粘结强度的聚酰亚胺保护层。
3.根据权利要求1所述的一种新型耐辐照、高粘结强度聚酰亚胺薄膜绝缘电缆，其特征在于：在所述第二层聚酰亚胺薄膜绕包线外再编织一屏蔽层。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种新型耐辐照、高粘结强度聚酰亚胺薄膜绝缘电缆，其特征在于：所述制备粘结剂用的极性溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或N-甲基吡咯烷酮中的一种。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种新型耐辐照、高粘结强度聚酰亚胺薄膜绝缘电缆，其特征在于：所述制备粘结剂用的二酐是1，2，4，5-苯四羧酸二酐，3，3’，4，4’-联苯基四羧酸二酐，3，3’，4，4’-二苯醚四羧酸二酐，3，3’，4，4’-二苯酮四羧酸二酐中的一种或两种。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种新型耐辐照、高粘结强度聚酰亚胺薄膜绝缘电缆，其特征在于：所述制备粘结剂用的二胺是3，3-二胺基二苯酮，对苯二胺、3，3-二胺基二苯甲烷或4，4-二苯醚二胺中的一种。
7.根据权利要求2所述的一种新型耐辐照、高粘结强度聚酰亚胺薄膜绝缘 电缆，其特征在于：所述的制备聚酰亚胺保护层用的二酐是1，2，4，5-苯四羧酸二酐，3，3’，4，4’-联苯基四羧酸二酐，3，3’，4，4’-二苯醚四羧酸二酐，3，3’，4，4’-二苯酮四羧酸二酐中的一种，所用二胺是3，3-二胺基二苯酮、对苯二胺、3，3-二胺基二苯甲烷、4，4-二苯醚二胺中的一种。
8.权利要求1-7所述的一种新型耐辐照、高粘结强度聚酰亚胺薄膜绝缘电缆的制备方法，包括如下步骤：
1)对聚酰亚胺薄膜进行表面处理；
2)在导体外绕包经过表面处理的聚酰亚胺薄膜；
3)用聚酰亚胺粘结剂对绕包聚酰亚胺薄膜先进行涂覆，并在涂覆过程中在100-200℃温度下进行半亚胺化，在薄膜绕包线外形成一层粘结涂层；
4)在粘结涂层外绕包第二层聚酰亚胺薄膜，在绕包过程中对粘结剂在300-350℃高温下进行亚胺化，使两层薄膜充分粘结在一起形成连续绝缘结构；
5)在第二层薄膜绕包线外涂覆一层聚酰亚胺保护层或在第二层薄膜外编织屏蔽层，所述聚酰亚胺保护层亚胺化温度为150-350℃；
所述的聚酰亚胺薄膜绕包可以是间隙绕包，也可以是重叠绕包。
9.根据权利要求8所述的新型耐辐照、高粘结强度聚酰亚胺薄膜绝缘电缆的制备方法，其特征在于：所述的聚酰亚胺薄膜预处理方法包括碱处理法和等离子处理法。
10.根据权利要求8所述的新型耐辐照、高粘结强度聚酰亚胺薄膜绝缘电缆的制备方法，其特征在于：所述的聚酰亚胺粘结剂的制备反应是通过如下途径实现的：把制备聚酰亚胺粘结剂的二胺分批溶在极性溶剂中，把溶有二酐的溶液加入到带有搅拌和控温装置的反应釜中，然后分批加入二胺及其他助剂，在整个反 应过程中应控制反应温度在10℃以下，等二胺加入完毕后，维持低温和搅拌1-2小时。
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