CN103832033B - 一种耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜，包括：薄膜层A，为耐电晕聚酰亚胺薄膜，是所述复合薄膜的主体结构，所述薄膜层A的厚度不低于复合薄膜总厚度的1/3；薄膜层B，含有聚全氟乙丙烯树脂及填充于其间的纳米无机填料，所述薄膜层B覆盖于所述薄膜层A的至少一面，由此所述复合薄膜具有A-B两层结构或B-A-B三层结构；所述单个薄膜层B的厚度不超过复合薄膜总厚度的1/2。该复合薄膜不但具有优异的物理、化学性能，并且具有优秀的耐电晕性。

Description

一种耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子聚合材料领域，具体涉及一种耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜材料。

本发明也涉及上述复合薄膜材料的制备方法。

背景技术

近年来，随着变频技术的普遍应用，人们全面分析研究了变频电机在长期运行中出现的各种失效现象和原因，并针对各种原因采取了相应的措施，以提高变频电机在长期运行中的可靠性。变频电机工作失效的重要原因之一是电机的绕线组由于受到高频脉冲电压的冲击而产生电晕放电，长时间的局部放电导致绝缘层被击穿，最终造成绝缘系统损坏。为了消除由于电晕放电而造成变频电机工作寿命减少的现象，赋予绕线组所采用的电磁线以耐电晕性是普遍采用并且非常有效的方法。

目前，具有耐电晕性要求的高端电机所使用的电磁线均采用单面涂覆有聚全氟乙丙烯的耐电晕聚酰亚胺薄膜进行绕包，经过高温烧结后，复合膜与电磁线紧密贴合，耐电晕聚酰亚胺薄膜优良的耐电晕性能能够保护绝缘系统免受电晕的侵蚀，从而大大增强了变频电机耐高频脉冲电晕放电的能力，提高了电机运行的寿命。

为了提高电磁线的耐电晕性能，目前的研究多在耐电晕聚酰亚胺薄膜上展开，即通过对聚酰亚胺薄膜进行改性，获得优良的耐电晕性能。

中国专利申请200710024321.5公开了一种单层结构的耐电晕聚酰亚胺薄膜,它主要包括均苯四甲酸二酐、4.4′-二氨基二苯基醚和纳米级金属氧化物,所属纳米级金属氧化物的粒径≤50纳米。其中，以聚酰亚胺的重量为1，纳米级金属氧化物则为4～16%。通常认为耐电晕性能随着填充量的提高而提高，对于单层结构的聚酰亚胺薄膜而言，为了改善耐电晕性能，单纯采用增加无机填料填充量的方法，虽然能提高耐电晕性，但也会使其机械强度降低，特别是断裂伸长率急剧下降，不利于下游工业的应用，如电磁线绕包。

中国专利申请96190122.5提供一种耐电晕特性优异的薄膜，是在基体薄膜的至少一个表面上层叠导热系数为2W/m·K以上的无机化合物或无机物而形成高导热层。采用这种结构，能以低成本提供耐电晕特性优异的塑料薄膜,而不降低薄膜的机械强度。但是由于目前的真空镀、溅射镀设备仅适合片状或者窄幅、间歇生产，生产速度较低，生产工序较多，限制了其生产效率，无法满足大批量、宽幅连续收卷的生产需求。

目前，也有对聚全氟乙丙烯粘结剂进行改良，以提高其耐电晕性。

中国专利申请201210299914.3提供了一种属于涂料技术领域的一种用于涂覆电磁线的聚全氟乙丙烯涂料。该涂料由以下重量份数的物质组成：聚全氟乙丙烯80-140份，聚酰亚胺30-60份，纳米云母1-5份，聚醚砜树脂1-8份，热稳定剂1-3份。其发明的聚全氟乙丙烯涂料，尽管对耐电晕性能有所提高，但由于其加入的纳米云母粒径较大，50～18000nm，而通常的聚全氟乙丙烯膜在8～12um，这样大颗粒的纳米云母会造成涂覆面出现颗粒、甚至脱落，将影响到耐电晕性能。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有技术的上述不足，提供一种耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜。

本发明的另一个目的是提供该耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜的制备方法。

本发明的耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜是在耐电晕聚酰亚胺薄膜的一面或两面覆盖耐电晕聚全氟乙丙烯薄膜形成的两层或三层结构。表面覆盖的这种聚全氟乙丙烯薄膜，不仅具备普通聚全氟乙丙烯的各项优良性能，而且耐电晕性能更加突出，使得由所述复合薄膜制备的产品（如电磁线）在电晕条件下的使用寿命进一步提高。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜，包括：

薄膜层A（也称耐电晕层A），为耐电晕聚酰亚胺薄膜，是所述复合薄膜的主体结构；所述薄膜层A的厚度不低于复合薄膜总厚度的1/3；

薄膜层B（也称耐电晕层B），含有聚全氟乙丙烯树脂及填充于其间的纳米无机填料，所述薄膜层B覆盖于所述薄膜层A的至少一面，由此所述复合薄膜具有A-B两层结构或B-A-B三层结构；所述薄膜层B覆盖于所述薄膜层A的至少一面，由此所述复合薄膜具有A-B两层结构或B-A-B三层结构；所述单个薄膜层B的厚度不超过复合薄膜总厚度的1/2。

构成薄膜层A的耐电晕聚酰亚胺薄膜是复合薄膜的主体结构，含有聚酰亚胺树脂及填充于其间的无机填料，其作用是为复合薄膜材料提供机械强度及耐电晕性能，可以是市场上已经销售的商业产品。耐电晕聚酰亚胺薄膜的结构没有限制，可以是单层和多层结构，只要是具有耐电晕性能的聚酰亚胺薄膜即可。薄膜层A的厚度优选≥25μm，例如可以是目前市售产品厚度为25μm，50μm，75μm，100μm等多种不同的规格。

构成薄膜层B耐电晕聚全氟乙丙烯薄膜富含纳米无机填料，覆盖于所述薄膜层A的一面或两面，作用在于赋予复合薄膜粘结性能；并且提供耐电晕性能，进一步增强复合薄膜的耐电晕性能。薄膜层B的厚度优选为2.5～25μm，例如根据实际需要可以是5μm，7.5μm，10μm，12.5μm，15μm，20μm等上述范围内的任意数值。

所述薄膜层A中的无机填料选自无机氧化物或陶瓷化合物中的一种或多种的组合，例如选自二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅中的一种或两种的组合。

所述薄膜层B中的纳米无机填料选自无机氧化物中的一种或多种的组合。优选地，纳米无机填料选自二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅中的一种或两种的组合。所述纳米无机填料的粒径分布范围为10～1000nm，优选范围是50～800nm，例如50nm，100nm，200nm，300nm，500nm，600nm，800nm等上述范围内的任意数值。

所述纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯重量的1～10%，例如3%，5%，8%等。本发明的研究人员发现，当薄膜层B中纳米无机填料的含量小于1%重量时，复合薄膜的耐电晕性能提高不明显；纳米无机填料的含量大于10%重量时，虽然制成的复合膜耐电晕性能提高，但由于无机填料的含量增加，造成聚全氟乙丙烯薄膜的力学性能下降，粘结力减低，导致烧结后的聚全氟乙丙烯薄膜层与基材（聚酰亚胺薄膜）的粘结力下降，达不到绕包时对粘结力的要求。因此，本发明所述纳米无机填料的含量范围是优选的范围。

根据本发明的另一方面，为了实现纳米无机填料在耐电晕聚全氟乙丙烯薄膜中的填充，并获得本发明的耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜，本发明提供了制备耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜的方法。

在一种实施方式中，采用湿法涂布法制备复合薄膜，通过制备含有纳米无机填料的浆料，加入聚全氟乙丙烯树脂乳液中，均匀分散，得到改性聚全氟乙丙烯树脂分散液，将改性聚全氟乙丙烯树脂分散液涂覆在耐电晕聚酰亚胺薄膜的单面或双面，经干燥，高温烧结，得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙烯复合薄膜。

制备含有纳米无机填料浆料的方法没有限制，只要能够使纳米无机填料在浆料中以纳米尺寸分散即可。常见的超声波、研磨、高速剪切分散技术均可以采用。

所述浆料的组成为：纳米无机填料10～40%重量，分散剂0.01～2%重量，其余为非质子高沸点极性溶剂。

所述浆料中的纳米无机填料选自无机氧化物中的一种或者任意两种的组合，例如可以选自二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化铝等中的一种或两种的组合。所选择的纳米无机填料的粒径分布范围为10～1000nm。纳米无机填料的主要用途是提供耐电晕性，其外形并不重要，可以是球状、棒状、片状、管状、或者无规则形状。

所述浆料中的分散剂选自硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、锆酸酯类偶联剂以及铝酸酯类偶联剂中的一种，包括但不限于：

硅烷类偶联剂：异丁基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；

钛酸酯类偶联剂：异丙氧基三羧酰基钛酸酯、二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)钛酸酯；

锆酸酯类偶联剂：四正丙基锆酸酯；

铝酸酯类偶联剂：二硬脂酰氧异丙基铝酸酯。

所述浆料中的非质子高沸点极性溶剂选自N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种。

所述浆料的加入量与其含有的无机纳米颗粒的数量以及聚全氟乙丙烯乳液中聚全氟乙丙烯树脂含量有关，加入浆料后，其中纳米无机填料的数量为聚全氟乙丙烯乳液中聚全氟乙丙烯树脂重量的1%～10%。本发明的研究人员发现，当浆料的加入量过少，造成添加的纳米无机颗粒数量小于聚全氟乙丙烯乳液中聚全氟乙丙烯树脂重量的1%时，改性聚全氟乙丙烯分散液中纳米无机填料含量过低，制成复合薄膜后对耐电晕性能的提高不明显；但浆料加入量过多，造成添加的纳米无机颗粒的数量超过聚全氟乙丙烯乳液中聚全氟乙丙烯树脂重量的10%时，虽然制成的复合薄膜的耐电晕性能提高，但由于无机物的含量过多，造成复合膜中聚全氟乙丙烯的力学性能下降，粘结力减低，烧结后的聚全氟乙丙烯薄膜层与基材（耐电晕聚酰亚胺薄膜）的粘结力下降，达不到绕包时对粘结力的要求。

所述聚全氟乙丙烯乳液是普通市售产品，通常聚全氟乙丙稀的固含量为50%左右。

所述干燥是为了去除聚全氟乙丙烯分散液中的液体和添加剂，通常温度范围为250～300℃。所述高温烧结是为了高温下将聚全氟乙丙烯树脂颗粒在熔融后，能够在基材表面均匀、紧密地覆盖，通常温度范围为340～390℃。

所述湿法涂布的方式没有限制，只要能将聚全氟乙丙烯分散液涂覆在耐电晕聚酰亚胺薄膜表面即可。常用有条缝挤出涂布法、辊式涂布法、刮刀涂布法、喷涂涂布法等湿法涂布方式。

在另一种实施方式中，采用热复合法制备复合薄膜，通过将具有耐电晕性能的纳米无机填料与聚全氟乙丙烯树脂的粒料均匀混合后，经混炼，挤出造粒，得到耐电晕聚全氟乙丙烯粒料，将耐电晕聚全氟乙丙烯粒料经过薄膜挤出成型工艺，得到一定厚度的耐电晕聚全氟乙丙烯薄膜，再将耐电晕聚全氟乙丙烯薄膜与耐电晕聚酰亚胺薄膜的单面或双面经热复合机在压力作用下复合，得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜。

所述纳米无机填料选自无机氧化物中的一种或者任意两种的组合，可以选自二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅中的一种或两种的组合。所选择的纳米无机填料的平均粒径分布范围为10～1000nm。纳米无机填料的主要用途是提供耐电晕性，其外形并不重要，可以是球状、棒状、片状、管状、或者无规则形状。纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯干料重量的1～10%。

所述聚全氟乙丙烯树脂粒料的粒径没有限定，满足薄膜挤出成型时对于树脂粒料的使用要求即可。

在另一种实施方式中，采用熔融挤出涂布法制备复合薄膜，通过将具有耐电晕性能的纳米无机填料与聚全氟乙丙烯树脂粒料均匀混合后，经混炼，冷却造粒，得到耐电晕聚全氟乙丙烯粒料；将耐电晕聚全氟乙丙烯粒料经薄膜挤出成型，使用平缝T型模头，挤出得到一定厚度的耐电晕聚全氟乙丙烯熔融膜，直接涂覆在经过表面处理的耐电晕聚酰亚胺薄膜的单面或双面，经冷却，牵引并切带，得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜。

其中，所述纳米无机填料选自无机氧化物中的一种或者任意两种的组合，可以选自二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅中的一种或两种的组合。所选择的纳米无机填料的平均粒径分布范围为10～1000nm。纳米无机填料的主要用途是提供耐电晕性，其外形并不重要，可以是球状、棒状、片状、管状、或者无规则形状。纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯干料重量的1～10%。

本发明提供的耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜具有优异的物理、电学性能，并且兼具优秀的耐电晕性，增强了现有技术中耐电晕聚酰亚胺薄膜的机械强度、耐电晕性等，由所述复合薄膜制备的产品（如电磁线）在电晕条件下的使用寿命进一步提高；并且该复合薄膜的制备工艺简单，采用常用的湿法涂布、高温熔融涂布以及热复合的制备工艺即可实现大规模生产。

附图说明

图1是本发明的复合薄膜的两层或三层结构示意图。

图2是本发明各实施例和对比例中制备的复合薄膜的耐电晕寿命测试结果。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例对本发明的特点和优点进行详细说明，其中实施例和比较例中均以厚度25μm的耐电晕聚酰亚胺薄膜层和厚度12.5μm的耐电晕聚全氟乙丙烯薄膜层作为示范例，但本领域技术人员容易理解，根据具体需要可以对薄膜厚度进行调整。以下实施例仅是示例性的，不以任何方式对本发明进行限制。

材料及来源：

耐电晕聚酰亚胺薄膜：深圳瑞华泰薄膜科技有限公司，型号HCR-25，厚度25μm；

聚全氟乙丙烯乳液：山东东岳神州新材料有限公司，聚全氟乙丙烯树脂含量为50%。

【实施例1】采用辊式涂布法制备复合薄膜

使用高速分散机制备含有耐电晕纳米无机填料的浆料，其中浆料组成为：纳米二氧化硅30%重量，平均粒径为100nm；氨丙基三乙氧基硅烷1%重量，溶剂N,N-二甲基乙酰胺69%重量。

取2kg浆料加入13.8kg聚全氟乙丙烯乳液中，搅拌分散，得到耐电晕改性聚全氟乙丙烯分散液。其中纳米二氧化硅的含量为乳液中聚全氟乙丙烯树脂含量的8.7%重量。

将厚度25μm的耐电晕聚酰亚胺薄膜经过一个涂满耐电晕改性聚全氟乙丙烯分散液的涂胶辊，使得在耐电晕聚酰亚胺薄膜的单面涂覆该分散液，然后进入立式烘箱中干燥，去除分散液中的液体和添加剂，再经过高温烧结，在耐电晕聚酰亚胺薄膜的单面形成厚度12.5μm的聚全氟乙丙烯树脂层，得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜。所制备的复合薄膜厚度为37.5μm。耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

【实施例2】采用辊式涂布法制备复合薄膜

制备方法与实施例1相同，区别仅在于，取2kg浆料加入120kg聚全氟乙丙烯乳液中制备耐电晕改性聚全氟乙丙烯分散液。其中纳米二氧化硅的含量为乳液中聚全氟乙丙烯树脂含量的1.0%重量。耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

【对比例1】采用辊式涂布法制备复合薄膜

将厚度25μm的耐电晕聚酰亚胺薄膜经过一个涂满聚全氟乙丙烯乳液的涂胶辊，使得在耐电晕聚酰亚胺薄膜的单面涂覆该乳液，然后进入立式烘箱中干燥，去除乳液中的液体和添加剂，再经过高温烧结，在耐电晕聚酰亚胺薄膜的单面形成厚度12.5μm的聚全氟乙丙烯树脂层，得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜。所制备的复合薄膜厚度37.5μm。耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

【对比例2】采用辊式涂布法制备复合薄膜

使用高速分散机制备含有耐电晕纳米无机填料的浆料，其中浆料组成为：纳米二氧化硅30%重量，平均粒径为100nm；氨丙基三乙氧基硅烷1%重量，溶剂N,N-二甲基乙酰胺69%重量。

取2kg浆料加入150kg聚全氟乙丙烯乳液中，搅拌分散，得到耐电晕改性聚全氟乙丙烯分散液。其中纳米二氧化硅的含量为乳液中聚全氟乙丙烯树脂含量的0.8%重量。

将厚度25μm的耐电晕聚酰亚胺薄膜经过一个涂满耐电晕改性聚全氟乙丙烯分散液的涂胶辊，使得在耐电晕聚酰亚胺薄膜的单面涂覆该分散液，然后进入立式烘箱中干燥，去除分散液中的液体和添加剂，再经过高温烧结，在耐电晕聚酰亚胺薄膜的单面形成厚度12.5μm的聚全氟乙丙烯树脂层，得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜。所制备的复合薄膜厚度为37.5μm。耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

【对比例3】采用辊式涂布法制备复合薄膜

使用高速分散机制备含有纳米无机耐电晕填料浆料，其中浆料组成为：纳米二氧化硅30%重量，平均粒径为100nm；氨丙基三乙氧基硅烷1%重量，溶剂N,N-二甲基乙酰胺69%重量。

取2kg浆料加入10kg聚全氟乙丙烯乳液中，搅拌分散，得到耐电晕改性聚全氟乙丙烯分散液。其中纳米二氧化硅的含量为乳液中聚全氟乙丙烯树脂含量的12%重量。

将厚度25μm的耐电晕聚酰亚胺薄膜经过一个涂满耐电晕改性聚全氟乙丙烯分散液的涂胶辊，使得在耐电晕聚酰亚胺薄膜的单面涂覆该分散液，然后进入立式烘箱中干燥，去除分散液中的液体和添加剂，再经过高温烧结，在耐电晕聚酰亚胺薄膜的单面形成厚度12.5μm的聚全氟乙丙烯树脂层，得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜。所制备的复合薄膜厚度为37.5μm。耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

【实施例3】采用热复合法制备复合薄膜

将粒径500nm的纳米三氧化二铝与聚全氟乙丙烯树脂粒料均匀混合，然后经过混炼，冷却，造粒，得到耐电晕聚全氟乙丙烯粒料，其中纳米二氧化硅三氧化二铝为聚全氟乙丙烯树脂粒料的重量的8.7%。

将耐电晕聚全氟乙丙烯干粒料加入挤出机，采用薄膜高温挤出制备的生产方式，使用T型模头，挤出制备厚度12.5μm的耐电晕聚全氟乙丙烯薄膜。

然后，将耐电晕聚全氟乙丙烯薄膜和耐电晕聚酰亚胺薄膜经过一组压力滚筒，在一定的压力、温度下，聚全氟乙丙烯薄膜升温到熔融状后与耐电晕聚酰亚胺薄膜压合，两者紧密粘结在一起，从而得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合膜。所制备的复合薄膜厚度为37.5μm。耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

【实施例4】采用热复合法制备复合薄膜

制备方法与实施例3相同，区别仅在于，纳米三氧化二铝为聚全氟乙丙烯树脂粒料的重量的1.0%。耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

【对比例4】采用热复合法制备复合薄膜

将聚全氟乙丙烯干粒料加入挤出机，采用薄膜高温挤出制备的生产方式，使用T型模头，挤出制备厚度12.5μm的聚全氟乙丙烯薄膜。

将耐电晕聚全氟乙丙烯薄膜和耐电晕聚酰亚胺薄膜经过一组压力滚筒，在一定的压力、温度下，聚全氟乙丙烯薄膜升温到熔融状后与耐电晕聚酰亚胺薄膜压合，两者紧密粘结在一起，从而得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合膜。所制备的复合薄膜厚度为37.5μm。耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

【对比例5】采用热复合法制备复合薄膜

将粒径500nm的纳米三氧化铝与聚全氟乙丙烯树脂粒料均匀混合，然后经过混炼，冷却，造粒得到耐电晕聚全氟乙丙烯粒料，其中纳米三氧化铝为聚全氟乙丙烯树脂粒料的重量的0.8%。

将耐电晕聚全氟乙丙烯干料加入挤出机，采用薄膜高温挤出制备的生产方式，使用T型模头，挤出制备厚度12.5μm耐电晕聚全氟乙丙烯薄膜。

将耐电晕聚全氟乙丙烯薄膜和耐电晕聚酰亚胺薄膜经过一组压力滚筒，在一定的压力、温度下，聚全氟乙丙烯薄膜升温到熔融状后与耐电晕聚酰亚胺薄膜压合，两者紧密粘结在一起，从而得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合膜。所制备的复合薄膜厚度为37.5μm。耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

【对比例6】采用热复合法制备复合薄膜

将粒径500nm的纳米三氧化铝与聚全氟乙丙烯树脂粒料均匀混合，然后经过混炼，冷却，造粒得到耐电晕聚全氟乙丙烯粒料，其中纳米三氧化铝为聚全氟乙丙烯树脂粒料的重量的12%。

将耐电晕聚全氟乙丙烯干粒料加入挤出机，采用薄膜高温挤出制备的生产方式，使用T型模头，挤出制备厚度12.5μm耐电晕聚全氟乙丙烯薄膜。

将耐电晕聚全氟乙丙烯薄膜和耐电晕聚酰亚胺薄膜经过一组压力滚筒，在一定的压力、温度下，聚全氟乙丙烯薄膜升温到熔融状后与耐电晕聚酰亚胺薄膜压合，两者紧密粘结在一起，从而得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合膜。所制备的复合薄膜厚度为37.5μm。耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

【实施例5】采用熔融挤出涂布法制备复合薄膜

将平均粒径100nm的纳米二氧化钛与聚全氟乙丙烯树脂粒料经过高速均匀混合，混炼，冷却，造粒得到耐电晕聚全氟乙丙烯粒料，其中纳米二氧化硅为聚全氟乙丙烯树脂粒料的重量的8.7%。

将耐电晕聚全氟乙丙烯干粒料加入挤出机，采用高温挤出熔融涂布的工艺使得粒料熔融，然后经过T型模头挤出，制备得到12.5μm耐电晕聚全氟乙丙烯熔融膜，直接涂覆在厚度25μm的耐电晕聚酰亚胺薄膜的表面，然后经过牵引并冷却后，收卷得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜。所制备的复合薄膜厚度为37.5μm。耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

【实施例6】采用熔融挤出涂布法制备复合薄膜

制备方法与实施例5相同，区别仅在于，纳米二氧化钛为聚全氟乙丙烯树脂粒料的重量的1.0%。耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

【对比例7】采用熔融挤出涂布法制备复合薄膜

将聚全氟乙丙烯干料加入挤出机，采用高温挤出熔融涂布的工艺使得粒料熔融，然后经过T型模头挤出，制备得到厚度12.5μm的聚全氟乙丙烯熔融膜，直接涂覆在厚度25μm的耐电晕聚酰亚胺薄膜的表面，然后经过牵引并冷却后，收卷得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜。所制备的复合薄膜厚度为37.5μm。耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

【对比例8】采用熔融挤出涂布法制备复合薄膜

将平均粒径100nm的纳米二氧化钛与聚全氟乙丙烯树脂粒料经过均匀混合，经过混炼，冷却造粒得到耐电晕聚全氟乙丙烯粒料，其中纳米二氧化硅为聚全氟乙丙烯树脂粒料的重量的0.8%。

将耐电晕聚全氟乙丙烯粒料加入挤出机，采用高温挤出熔融涂布的工艺使得粒料熔融，然后经过T型模头挤出，制备得到厚度12.5μm的耐电晕聚全氟乙丙烯熔融膜，直接涂覆在厚度25μm的耐电晕聚酰亚胺薄膜的表面，然后经过牵引并冷却后，收卷得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜。所制备的复合薄膜厚度为37.5μm。耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

【对比例9】采用熔融挤出涂布法制备复合薄膜

将平均粒径100nm的纳米二氧化钛与聚全氟乙丙烯树脂粒料经过均匀混合，经过混炼，冷却造粒得到耐电晕聚全氟乙丙烯粒料，其中纳米二氧化钛为聚全氟乙丙烯树脂粒料的重量的12%。

将耐电晕聚全氟乙丙烯粒料加入挤出机，采用高温挤出熔融涂布的工艺使得粒料熔融，然后经过T型模头挤出，制备得到12.5μm耐电晕聚全氟乙丙烯熔融膜，直接涂覆在厚度25μm的耐电晕聚酰亚胺薄膜的表面，然后经过牵引并冷却后，收卷得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜。所制备的复合薄膜厚度为37.5μm。耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

【性能检测与结果分析】

1、粘结性能检测

根据GB13542.6规定的方法对制成的复合薄膜性能的粘结性能进行评价。

2、耐电晕寿命测试

根据ASTM2275规定的方法对制成的耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜的耐电晕性进行评价。所用的耐电晕测试仪（TDCT-10KV）为杭州泰达实业有限公司制造。采用6mm不锈钢电极，在23±1℃，60±5RH%的空气中，施加50Hz频率的电压。通过选择不同的电压强度，测定耐电晕聚酰亚胺薄膜的击穿时间。

3、耐高频脉冲电压性能测试

根据GBT21707-2008《变频调速专用三相异步电动机绝缘规范规定》，采用上海申发检测仪器有限公司的JGM-3F型高频脉冲绝缘测试仪，对制成的耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜的耐电晕性进行评价。所用电极为6mm不锈钢电极，测试温度23±2℃；脉冲电压峰峰值：3.0KV；脉冲占空比：50%；脉冲频率：20KHz；脉冲波形及极性：双极性方波；脉冲上升时间（负载）：50ns。

4、结果分析

耐高频脉冲电压时间和粘结性能的测试结果见表1，耐电晕寿命的测试结果见图2。

实施例1～2与对比例1～3：辊式涂布法

实施例1：耐电晕聚全氟乙丙烯复合薄膜中纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯树脂的8.7%，复合薄膜的耐高频脉冲电压性能与粘结性能均良好。

实施例2：耐电晕聚全氟乙丙烯复合薄膜中纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯树脂的1.0%，复合薄膜的耐高频脉冲电压性能与粘结性能均较好。

对比例1：聚全氟乙丙烯复合薄膜中不含纳米无机填料，复合薄膜的耐高频脉冲电压性能明显较差，粘结性能良好。

对比例2：耐电晕聚全氟乙丙烯复合薄膜中纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯树脂的0.8%，复合薄膜的耐高频脉冲电压性能较差，粘结性能良好。

对比例3：耐电晕聚全氟乙丙烯复合薄膜中纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯树脂的12%，复合薄膜的耐高频脉冲电压性能良好，粘结性能差。

实施例3～4、对比例4～6：热复合法

实施例3：耐电晕聚全氟乙丙烯复合薄膜中纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯树脂的8.7%，复合薄膜的耐高频脉冲电压性能与粘结性能均良好。

实施例4：耐电晕聚全氟乙丙烯复合薄膜中纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯树脂的1.0%，复合薄膜的耐高频脉冲电压性能与粘结性能均较好。

对比例4：聚全氟乙丙烯复合薄膜中不含纳米无机填料，复合薄膜的耐高频脉冲电压性能明显较差，粘结性能良好。

对比例5：耐电晕聚全氟乙丙烯复合薄膜中纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯树脂的0.8%，复合薄膜的耐高频脉冲电压性能一般，粘结性能良好。

对比例6：耐电晕聚全氟乙丙烯复合薄膜中纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯树脂的12%，复合薄膜的耐高频脉冲电压性能很好，粘结性能差。

实施例5～6、对比例7～9：熔融挤出涂布法

实施例5：耐电晕聚全氟乙丙烯复合薄膜中纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯树脂的8.7%，复合薄膜的耐高频脉冲电压性能与粘结性能均良好。

实施例6：耐电晕聚全氟乙丙烯复合薄膜中纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯树脂的1.0%，复合薄膜的耐高频脉冲电压性能与粘结性能均较好。

对比例7：聚全氟乙丙烯复合薄膜中不含纳米无机填料，复合薄膜的耐高频脉冲电压性能明显很差，粘结性能良好。

对比例8：耐电晕聚全氟乙丙烯复合薄膜中纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯树脂的0.8%，复合薄膜的耐高频脉冲电压性能较差，粘结性能良好。

对比例9：耐电晕聚全氟乙丙烯复合薄膜中纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯树脂的12%，复合薄膜的耐高频脉冲电压性能很好，粘结性能差。

表1复合薄膜的粘结性能与耐高频脉冲电压性能

Claims (7)

1.一种耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜，包括：

薄膜层A，为耐电晕聚酰亚胺薄膜，是所述复合薄膜的主体结构；所述薄膜层A的厚度不低于复合薄膜总厚度的1/3；

薄膜层B，含有聚全氟乙丙烯树脂及填充于其间的纳米无机填料，所述薄膜层B覆盖于所述薄膜层A的至少一面，由此所述复合薄膜具有A-B两层结构或B-A-B三层结构；单个薄膜层B的厚度不超过复合薄膜总厚度的1/2；

其中填充于薄膜层B间的纳米无机填料选自二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅中的一种或两种的组合，其粒径分布范围为10～1000nm，含量为聚全氟乙丙烯重量的1～10％；

所述薄膜层A的厚度≥25μm，所述薄膜层B的厚度为2.5～12.5μm。

2.一种权利要求1所述的耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1)制备含有纳米无机填料的浆料；

2)将步骤1)制备的浆料，加入聚全氟乙丙烯树脂乳液中，均匀分散，得到改性聚全氟乙丙烯树脂分散液；

3)将步骤2)所得的聚全氟乙丙烯树脂分散液涂覆在耐电晕聚酰亚胺薄膜的单面或双面，经干燥，高温烧结，得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙烯复合薄膜；

其中步骤1)中，浆料的组成为：纳米无机填料10～40％重量，分散剂0.01～2％重量，其余为非质子高沸点极性溶剂。

3.如权利要求2所述的方法，其中步骤1)所述浆料中的分散剂选自硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、锆酸酯类偶联剂和铝酸酯类偶联剂。

4.如权利要求2所述的方法，其中步骤1)所述浆料中的非质子高沸点极性溶剂选自N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮。

5.如权利要求2所述的方法，其中步骤2)所述浆料加入后，其中含有的纳米无机填料的量为聚全氟乙丙烯乳液中聚全氟乙丙烯树脂重量的1％～10％。

6.一种制备权利要求1所述耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜的方法，包括以下步骤：

1)将纳米无机填料与聚全氟乙丙烯树脂的粒料均匀混合，经混炼，挤出造粒，得到耐电晕聚全氟乙丙烯粒料；

2)将耐电晕聚全氟乙丙烯粒料经薄膜挤出成型，得到耐电晕聚全氟乙丙烯薄膜；

3)将耐电晕聚全氟乙丙烯薄膜与耐电晕聚酰亚胺薄膜的单面或双面经热复合机在压力作用下复合，得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜；

其中，所述纳米无机填料选自二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅中的一种或两种；纳米无机填料的平均粒径分布范围为10～1000nm；纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯干料重量的1～10％。

7.一种权利要求1所述耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1)将纳米无机填料与聚全氟乙丙烯树脂的粒料均匀混合，经混炼，冷却造粒，得到耐电晕聚全氟乙丙烯粒料；

2)将耐电晕聚全氟乙丙烯粒料经薄膜挤出成型，使用平缝T型模头，挤出得到耐电晕聚全氟乙丙烯熔融膜，直接涂覆在经过表面处理的耐电晕聚酰亚胺薄膜的单面或双面，经冷却，牵引并切带，得到耐电晕聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜；

其中所述纳米无机填料选自二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅中的一种或两种；纳米无机填料的平均粒径分布范围为10～1000nm；纳米无机填料的含量为聚全氟乙丙烯干料重量的1～10％。