CN110158346A - 一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料及其制备方法，属于纸基复合材料技术领域。本发明通过对SiC纳米粒子进行氨基官能化处理，采用简单的浸渍方法将氨基官能化的SiC纳米粒子引入PI纤维表面，采用造纸中的湿法成形、热压相结合的方法制备PI纸基摩擦材料，SiC纳米粒子在纤维表面形成强/弱键的间歇分布，同时提高了纤维与树脂之间的界面剪切强度和断裂韧性，所制备的改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基摩擦材料，具有机械性能高、电气性能佳，电阻率可控、热稳定性好、安全性高、重量轻的优点，是现在绝缘材料中理想材料，同时工艺流程简单、生产成本低，适合工业化生产。

Description

一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料及其制备方法，属于纸基复合材料技术领域。
背景技术
聚酰亚胺纤维(PI纤维)是一种由聚酰亚胺树脂或聚酰胺酸纺丝浆液经过纺丝制备而成，分子主链中含有芳酰亚胺等基团，主链结构的高度共轭与芳香性赋予了聚酰亚胺纤维高强、高模、耐高温、耐腐蚀、耐辐射的优良性能，是一种具有优良机械性能和电学性能的高性能纤维产品，已被广泛应用在新型建筑材料、高温滤材、电绝缘材料、热封材料及复合材料增强剂等领域。
传统的湿法抄造工艺中，由于聚酰亚胺纤维在浆料打浆和疏解的过程中不会发生纤维的分丝帚化，在纸页的干燥过程中纤维之间也不会产生氢键结合，经湿法成形得到的原纸结构疏松，强度较低，故需要对原纸进行增强处理。目前对聚酰亚胺纤维纸基复合材料的增强主要有以下方式：一种是采用芳纶浆粕与聚酰亚胺短切纤维配抄后经热压处理，热压处理可以使微细纤维熔化将纤维粘接到一起，从而赋予纸页较高的物理强度和优良的绝缘性能，但是仅通过这种方式抄造的纸页强度仍不能满足纸张的使用要求；另一种是通过涂布或浸渍等方式添加有机树脂作为胶黏剂进行增强，常用的浸渍树脂包括酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等，但是由于树脂具有较高的热膨胀系数，过高的树脂含量会影响聚酰亚胺纸基复合材料的热稳定性。
为克服目前聚酰亚胺纸基材料增强方式存在的缺陷，对纤维表面进行改性处理，通过接枝纳米粒子的方法已广泛应用到纤维表面改性中。CN105350380A公开了一种变压器用聚酰亚胺纤维绝缘纸的制备方法，通过将纳米二氧化钛等填料添加到聚酰亚胺纤维混合浆料中，通过纸页成型得到纸样，但其纳米填料粒径小，比表面积大，易于团聚不均，从而造成纸样不均。CN102747634B公开了一种改性聚酰亚胺纤维纸的制备方法，是将聚酰亚胺纤维进过KOH和乙酸改性处理，制备聚酰亚胺原纸，其方法得到了聚酰亚胺原纸纤维强度下降，纸页结构差，匀度小，影响纸页性能。CN104818545A公开了一种核壳结构复合纤维及其制备方法，是将纳米Al2O3粒子分散于聚酰胺酸溶液，通过纳米静电纺制备一种超高比表面积的核壳结构复合纤维，但PAA溶液由于纳米粒子的加入，使得静电纺丝难度增加，制备效率低，不适合企业化生产。
碳化硅(SiC)由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，常被用作制备高级耐火材料，具有耐热震、体积小、重量轻而强度高的优点；同时，SiC纳米粒子的多孔性和表面丰富的官能团，使其具有优异的表面活性和比表面能，与外来的基团容易结合，从而形成能够形成稳定的结构；此外，SiC纳米粒子还具有超强的吸附能力、较宽的PH值适用范围以及较高选择性等优点，被应用于多种复合材料的制备。但是，SiC纳米粒子所具有的大比表面积和高表面能又使其极易团聚，从而限制了SiC纳米粒子在纳米SiC/高聚物复合材料的进一步应用。
发明内容
【技术问题】
现有技术中聚酰亚胺纤维纸基材料存在热稳定性差和强度低等问题。
【技术方案】
本发明提供了一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料及其制备方法，本发明方法简单、易操作，制备得到的改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料，具有机械性能高、电气性能佳、电阻率可控、热稳定性好、安全性高、重量轻的优点，是良好的绝缘材料。
本发明的技术方案为：提供一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)SiC纳米粒子氨基官能化改性得到氨基改性的SiC纳米粒子；
(2)对聚酰亚胺纤维进行表面预处理，所述表面预处理为将PI纤维浸泡在浓度为65～68wt％的硝酸中1～3h，清洗、干燥，备用；
(3)在丙酮中加入步骤(1)得到的氨基改性的SiC纳米粒子，搅拌和超声分散后得到均匀的分散液，再将步骤(2)得到改性后的聚酰亚胺纤维浸渍到上述分散液中5～15s，取出，干燥；
(4)将步骤(3)得到的处理后的聚酰亚胺纤维、浆粕、助剂混合得到混合浆料；
(5)将步骤(4)得到的混合浆料进行造纸湿法成型、脱水、烘干处理，得到原纸；
(6)对聚酰亚胺树脂进行稀释，将原纸在10wt％～20wt％聚酰亚胺树脂溶液中浸渍，烘干、热压，得到改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料。
在本发明一种实施方式中，所述方法包括以下步骤：
(1)SiC纳米粒子氨基官能化改性：将SiC纳米粒子分散在无水乙醇，浓度为5wt％～10wt％，加入SiC纳米粒子质量的50wt％～100wt％的氨基硅烷偶联剂和SiC纳米粒子质量的100wt％～200wt％的水，70～90℃下搅拌2～4h，固液分离、干燥，即可得到氨基改性的SiC纳米粒子；
(2)对聚酰亚胺纤维(PI纤维)进行表面预处理，所述表面预处理为将PI纤维浸泡在浓度为65～68wt％的浓硝酸中1～3h，清洗、干燥，备用；
(3)在丙酮中加入0.5wt％～3.0wt％步骤(1)得到的氨基改性的SiC纳米粒子，搅拌1-3h，超声分散30～50min，使其成为均匀的分散液，再将步骤(2)得到PI纤维浸渍到上述分散液中5～15s，取出，在90℃～110℃左右温度下干燥2～4h；
(4)将步骤(3)得到的处理后的PI纤维、浆粕、助剂混合得到混合浆料，PI纤维的添加量为混合浆料质量的40％～60％，浆粕的添加量为混合浆料质量的40％～60％，助剂添加量为混合浆料质量的0.5％～10％；
(5)将步骤(4)得到的混合浆料进行造纸湿法成型、脱水、烘干处理，得到原纸；
(6)对聚酰亚胺树脂进行稀释，将原纸在10wt％～20wt％聚酰亚胺树脂溶液中浸渍，烘干、热压，得到改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料。
在本发明的一种实施方式中，所述氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲基硅烷中的一种。
在本发明的一种实施方式中，所述SiC纳米粒子直径为40～100nm。
在本发明的一种实施方式中，所述PI纤维的长度为3～6mm。
在本发明的一种实施方式中，所述浆粕为芳纶浆粕、聚砜纶浆粕、棉浆粕中的一种或几种。
在本发明的一种实施方式中，所述浆粕在使用前需要进行打浆，打浆度40～60°SR。
在本发明的一种实施方式中，所述助剂为聚氧化乙烯(PEO)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、羧基丁苯胶乳中的一种或几种。
在本发明的一种实施方式中，步骤(6)中所述对聚酰亚胺树脂进行稀释所使用的稀释剂为N，N二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种。
在本发明的一种实施方式中，所述步骤(6)中的热压为热压温度180℃～220℃，热压压力5～10MPa，热压时间3～5min。
本发明还提供了上述方法制备得到的改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料。
本发明还提供了利用改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料制备得到的电线电缆、变压器和电容器等电气设备绝缘材料。
本发明取得的有益效果：
(1)本发明方法对SiC纳米粒子进行氨基官能化处理，采用简单的浸渍方法将氨基官能化的SiC纳米粒子引入预处理的PI纤维表面，在纤维表面形成强/弱键的间歇分布，提高了纤维与树脂之间的界面剪切强度和断裂韧性，无需使用任何粘粘剂。
(2)该制备方法采用造纸中的湿法成形、热压相结合的方法制备得到聚酰亚胺纸基绝缘材料，既能够对高性能纤维复合材料中的纤维长度、含量、纤维分布及树脂分散均匀性实现可控性，同时，工艺流程简单、生产成本低，适合工业化生产。
(3)本发明方法制备得到的改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料，具有机械性能高、电气性能佳、电阻率可控、热稳定性好、安全性高、重量轻的优点，是良好的绝缘材料。
附图说明
图1：一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料的制备方法示意图。
具体实施方式
测试方法：
(1)厚度指标的测定方法是按照国家标准GB/T451.3-2002测定；
(2)抗张指数和伸长率指标的测定方法是按照国家标准GB/T2914-2008测定；
(3)撕裂指数指标的测定方法是按照国家标准GB/T455-2002测定；
(4)介电常数和介质损耗因子指标的测定是按照标准ASTM D-150测定；
(5)介电强度指标的测定是按照标准ASTM D-149测定。
实施例1
一种未改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)对长度为6mm的PI纤维用浓度为65wt％浓硝酸溶液浸泡3h，取出；
(2)配制2.0wt％未改性原始SiC纳米粒子浸渍混合溶液：将2g未改性原始SiC纳米粒子、100mL丙酮混合搅拌3h，超声分散30min，得到预浸渍纳米粒子混合液，再将步骤(1)得到的PI纤维浸渍到上述分散液10s后，取出，在105℃下干燥4h；
(3)对芳纶浆粕打浆，打浆度为55°SR，按照定量100g/m2的原纸制备混合浆料，添加混合纤维为90％，PI纤维：芳纶浆粕的质量比为1:1；助剂CPAM、PEO、羧基丁苯胶乳为10％，质量比例为1:1:1；
(4)混合浆料在纤维疏解机上搅拌20min，然后在纸页成型器上进行造纸湿法成型、脱水、烘干处理，得到原纸；
(5)用N，N二甲基乙酰胺将聚酰亚胺树脂稀释为质量百分浓度为10％的聚酰亚胺树脂溶液，原纸在聚酰亚胺树脂溶液中浸渍30s，在80℃下干燥2h烘干，置于热压机下200℃、10MPa、3min热压成形，得到SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料。
实施例2
一种改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)对SiC纳米粒子进行氨基官能化处理：将2g SiC纳米粒子溶于30mL无水乙醇中，加入2g 3-氨丙基三甲基硅烷和4mL去离子水，80℃下混合搅拌2h，离心，干燥，完成氨基改性处理；
(2)对长度为6mm的PI纤维用浓度为65wt％浓硝酸溶液浸泡3h，取出；
(3)配制0.5wt％氨基改性SiC纳米粒子浸渍混合溶液：将0.5g氨基官能化改性SiC纳米粒子、100mL丙酮混合搅拌3h，超声分散30min，得到预浸渍改性纳米粒子混合液；将(2)处理过的PI纤维浸渍上述制备的改性纳米粒子混合液中10s，105℃下干燥4h；
(4)对芳纶浆粕打浆，打浆度为55°SR，按照定量100g/m2的原纸制备混合浆料，添加混合纤维为90％，PI纤维：芳纶浆粕质量为1:1；助剂CPAM、PEO、羧基丁苯胶乳的总添加量为10wt％，三者质量比为1:1:1；
(5)混合浆料在纤维疏解机上搅拌20min，然后在纸页成型器上进行造纸湿法成型、脱水、烘干处理，得到原纸；
(6)用N，N二甲基乙酰胺将聚酰亚胺树脂稀释为质量百分浓度为10％的聚酰亚胺树脂溶液，原纸在溶液中浸渍30s，在80℃下干燥2h烘干，置于热压机下200℃、10MPa、3min热压成形，得到改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料。
实施例3
一种改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)对SiC纳米粒子进行氨基官能化处理：将2g SiC纳米粒子溶于30mL无水乙醇中，加入2g 3-氨丙基三甲基硅烷和4mL去离子水，80℃下混合搅拌2h，离心，干燥，完成氨基改性处理；
(2)对长度为6mm的PI纤维用浓度为65wt％浓硝酸溶液浸泡3h，取出；
(3)配制1.0wt％氨基改性SiC纳米粒子浸渍混合溶液：将1g氨基官能化改性SiC纳米粒子、100mL丙酮混合搅拌3h，超声分散30min，得到预浸渍改性纳米粒子混合液；将(2)处理过的PI纤维浸渍上述制备的改性纳米粒子混合液中10s，105℃下干燥4h；
(4)对芳纶浆粕打浆，打浆度为55°SR，按照定量100g/m2的原纸制备混合浆料，添加混合纤维为90％，PI纤维：芳纶浆粕质量为1:1；助剂CPAM、PEO、羧基丁苯胶乳的总添加量为10wt％，三者质量比为1:1:1；
(5)混合浆料在纤维疏解机上搅拌20min，然后在纸页成型器上进行造纸湿法成型、脱水、烘干处理，得到原纸；
(6)用N，N二甲基乙酰胺将聚酰亚胺树脂稀释为质量百分浓度为10％的聚酰亚胺树脂溶液，原纸在溶液中浸渍30s，在80℃下干燥2h烘干，置于热压机下200℃、10MPa、3min热压成形，得到改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料。
实施例4
一种改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)对SiC纳米粒子进行氨基官能化处理：将2g SiC纳米粒子溶于30mL无水乙醇中，加入2g 3-氨丙基三甲基硅烷和4mL去离子水，80℃下混合搅拌2h，离心，干燥，完成氨基改性处理；
(2)对长度为6mm的PI纤维用浓度为65wt％浓硝酸溶液浸泡3h，取出；
(3)配制3.0wt％氨基改性SiC纳米粒子浸渍混合溶液：将3g氨基官能化改性SiC纳米粒子、100mL丙酮混合搅拌3h，超声分散30min，得到预浸渍改性纳米粒子混合液；将(2)处理过的PI纤维浸渍上述制备的改性纳米粒子混合液中10s，105℃下干燥4h；
(4)对芳纶浆粕打浆，打浆度为55°SR，按照定量100g/m2的原纸制备混合浆料，添加混合纤维为90％，PI纤维：芳纶浆粕质量为1:1；助剂CPAM、PEO、羧基丁苯胶乳的总添加量为10wt％，三者质量比为1:1:1；
(5)混合浆料在纤维疏解机上搅拌20min，然后在纸页成型器上进行造纸湿法成型、脱水、烘干处理，得到原纸；
(6)用N，N二甲基乙酰胺将聚酰亚胺树脂稀释为质量百分浓度为10％的聚酰亚胺树脂溶液，原纸在溶液中浸渍30s，在80℃下干燥2h烘干，置于热压机下200℃、10MPa、3min热压成形，得到改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料。
实施例5
一种改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)对SiC纳米粒子进行氨基官能化处理：将2g SiC纳米粒子溶于30mL无水乙醇中，加入2g 3-氨丙基三甲基硅烷和4mL去离子水，80℃下混合搅拌2h，离心，干燥，完成氨基改性处理；
(2)对长度为6mm的PI纤维用浓度为65wt％浓硝酸溶液浸泡3h，取出；
(3)配制5.0wt％氨基改性SiC纳米粒子浸渍混合溶液：将5g氨基官能化改性SiC纳米粒子、100mL丙酮混合搅拌3h，超声分散30min，得到预浸渍改性纳米粒子混合液；将(2)处理过的PI纤维浸渍上述制备的改性纳米粒子混合液中10s，105℃下干燥4h；
(4)对芳纶浆粕打浆，打浆度为55°SR，按照定量100g/m2的原纸制备混合浆料，添加混合纤维为90％，PI纤维：芳纶浆粕质量为1:1；助剂CPAM、PEO、羧基丁苯胶乳的总添加量为10wt％，三者质量比为1:1:1；
(5)混合浆料在纤维疏解机上搅拌20min，然后在纸页成型器上进行造纸湿法成型、脱水、烘干处理，得到原纸；
(6)用N，N二甲基乙酰胺将聚酰亚胺树脂稀释为质量百分浓度为10％的聚酰亚胺树脂溶液，原纸在溶液中浸渍30s，在80℃下干燥2h烘干，置于热压机下200℃、10MPa、3min热压成形，得到改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料。
实施例6
一种未添加SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)对长度为6mm的PI纤维用浓度为65wt％浓硝酸溶液浸泡3h，取出；
(2)对芳纶浆粕打浆，打浆度为55°SR，按照定量100g/m2的原纸制备混合浆料，添加混合纤维为90％，PI纤维：芳纶浆粕质量为1:1；助剂CPAM、PEO、羧基丁苯胶乳的总添加量为10wt％，三者质量比为1:1:1；
(3)混合浆料在纤维疏解机上搅拌20min，然后在纸页成型器上进行造纸湿法成型、脱水、烘干处理，得到原纸；
(4)用N，N二甲基乙酰胺将聚酰亚胺树脂稀释为质量百分浓度为10％的聚酰亚胺树脂溶液，原纸在溶液中浸渍30s，在80℃下干燥2h烘干，置于热压机下200℃、10MPa、3min热压成形，得到改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料。
实施例7
一种改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)对SiC纳米粒子进行氨基官能化处理：将2g SiC纳米粒子溶于30mL无水乙醇中，加入1g 3-氨丙基三甲基硅烷和4mL去离子水，80℃下混合搅拌2h，离心，干燥，完成氨基改性处理；
(2)对长度为6mm的PI纤维用浓度为65wt％浓硝酸溶液浸泡3h，取出；
(3)配制3.0wt％氨基改性SiC纳米粒子浸渍混合溶液：将3g氨基官能化改性SiC纳米粒子、100mL丙酮混合搅拌3h，超声分散30min，得到预浸渍改性纳米粒子混合液；将(2)处理过的PI纤维浸渍上述制备的改性纳米粒子混合液中10s，105℃下干燥4h；
(4)对芳纶浆粕打浆，打浆度为55°SR，按照定量100g/m2的原纸制备混合浆料，添加混合纤维为90％，PI纤维：芳纶浆粕质量为1:1；助剂CPAM、PEO、羧基丁苯胶乳的总添加量为10wt％，三者质量比为1:1:1；
(5)混合浆料在纤维疏解机上搅拌20min，然后在纸页成型器上进行造纸湿法成型、脱水、烘干处理，得到原纸；
(6)用N，N二甲基乙酰胺将聚酰亚胺树脂稀释为质量百分浓度为10％的聚酰亚胺树脂溶液，原纸在溶液中浸渍30s，在80℃下干燥2h烘干，置于热压机下200℃、10MPa、3min热压成形，得到改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料。
实施例8
一种改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)对SiC纳米粒子进行氨基官能化处理：将1.5g SiC纳米粒子溶于30mL无水乙醇中，加入1gγ-氨丙基三乙氧基硅烷和1.5mL去离子水，90℃下混合搅拌3h，离心，干燥，完成氨基改性处理；
(2)对长度为6mm的PI纤维用浓度为68wt％浓硝酸溶液浸泡3h，取出；
(3)配制3.0wt％氨基改性SiC纳米粒子浸渍混合溶液：将3g氨基官能化改性SiC纳米粒子、100mL丙酮混合搅拌3h，超声分散30min，得到预浸渍改性纳米粒子混合液；将(2)处理过的PI纤维浸渍上述制备的改性纳米粒子混合液中10s，105℃下干燥4h；
(4)对芳纶浆粕打浆，打浆度为55°SR，按照定量100g/m2的原纸制备混合浆料，添加混合纤维为90％，PI纤维：芳纶浆粕质量为2:1；助剂CPAM、PEO、羧基丁苯胶乳的总添加量为10wt％，三者质量比为1:1:1；
(5)混合浆料在纤维疏解机上搅拌20min，然后在纸页成型器上进行造纸湿法成型、脱水、烘干处理，得到原纸；
(6)用N，N二甲基乙酰胺将聚酰亚胺树脂稀释为质量百分浓度为10％的聚酰亚胺树脂溶液，原纸在溶液中浸渍30s，在80℃下干燥2h烘干，置于热压机下200℃、10MPa、3min热压成形，得到改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料。
按照实施例1～8的方法，制备得到的SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸的性能如下表1所示，实施例2、3、4，随着氨基官能化SiC纳米粒子的增加，纸张各种性能随之增加，但实施例5纸张性能却出现略微下降，这是因为添加的氨基官能化SiC纳米粒子过量，发生团聚现象，影响了纸页性能。实施例6未添加SiC纳米粒子，纸张的各种性能大幅下降。实施例7、实施例8氨基硅烷偶联剂用量分别为实施例4用量的50％和75％，其它步骤与条件与实施例4相同，得到的纸页各项性能都劣于实施例4。
表1实施例1～8及对比例1～6制备得到的SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸的性能测试结果
对比例1
步骤(2)中PI纤维用浓度为65wt％浓硝酸溶液6h，其他步骤和条件与实施例4相同，制备得到SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料，其纸页强度和绝缘性能大大下降。这样因为NaOH碱溶液长时间的处理使得PI纤维刻蚀过量，纤维强度大大下降。
对比例2
步骤(2)中PI纤维用浓度为65wt％浓硝酸溶液处理30min，其他步骤和条件与实施例4相同，制备得到SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料，其纸页强度和绝缘性能大大下降。这是因为NaOH碱液短时间的处理，纤维中小部分的酰亚胺基团被改性为C＝O(COOH)基团与氨基化SiC纳米粒子接枝，导致接枝量少，从而影响性能。
对比例3
步骤(1)中SiC纳米粒子进行乙烯基三甲氧基硅烷改性，其他步骤与实施例4一致，制备得到非氨基改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料，其纸页强度和绝缘性能大大下降。这是因为乙烯基官能团改性SiC纳米粒子，接枝上为饱和双键，不能增强纳米粒子分散性。同时，不能与聚酰亚胺树脂形成化学键，从而影响性能。
对比例4
步骤(1)中SiC纳米粒子进行甲基丙烯酰氧甲基三甲氧基硅烷改性，其他步骤与实施例4一致，制备得到非氨基改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料，其纸页强度和绝缘性能大大下降。这是因为甲基丙烯酰基官能团改性SiC纳米粒子，接枝为不饱和双键，不能增强纳米粒子分散性。同时，不能与聚酰亚胺树脂形成化学键，从而影响性能。
对比例5
步骤(2)中PI纤维进行真空等离子改性，改性条件为真空度80Pa，氛围氧气，放电功率160w，时间3min。其他步骤与实施例4一致，制备得到SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料，其纸页强度和绝缘性能大大下降。这是因为氧气等离子处理，虽然在纤维表面接枝上含氧官能团，但对纤维基体刻蚀严重，导致基体强度下降，从而影响性能。
对比例6
步骤(2)中PI纤维用质量浓度20％的NaOH溶液进行改性，对长度为6mm的PI纤维用质量浓度20％的NaOH溶液浸泡3h，其他步骤与实施例4一致，制备得到SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料，其纸页强度和绝缘性能大大下降。这是可能是由于经NaOH改性能够提高PI纤维的表面能，但是其改性后的PI与氨基化SiC结合时会可能出现了困难，导致纸页匀度差，从而影响纸页性能。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)SiC纳米粒子氨基官能化改性得到氨基改性的SiC纳米粒子；
(2)对聚酰亚胺纤维进行表面预处理，所述表面预处理为将PI纤维浸泡在浓度为65～68wt％的硝酸中1～3h，清洗、干燥，备用；
(3)在丙酮中加入步骤(1)得到的氨基改性的SiC纳米粒子，搅拌和超声分散后得到均匀的分散液，再将步骤(2)得到改性后的聚酰亚胺纤维浸渍到上述分散液中5～15s，取出，干燥；
(4)将步骤(3)得到的处理后的聚酰亚胺纤维、浆粕、助剂混合得到混合浆料；
(5)将步骤(4)得到的混合浆料进行造纸湿法成型、脱水、烘干处理，得到原纸；
(6)对聚酰亚胺树脂进行稀释，将原纸在10wt％～20wt％聚酰亚胺树脂溶液中浸渍，烘干、热压，得到改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料。
2.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)SiC纳米粒子氨基官能化改性：将SiC纳米粒子分散在无水乙醇，浓度为5wt％～10wt％，加入SiC纳米粒子质量的50wt％～100wt％的氨基硅烷偶联剂和SiC纳米粒子质量的100wt％～200wt％的水，70～90℃下搅拌2～4h，固液分离、干燥，即可得到氨基改性的SiC纳米粒子；
(2)对聚酰亚胺纤维(PI纤维)进行表面预处理，所述表面预处理为将PI纤维浸泡在浓度为65～68wt％的硝酸中1～3h，清洗、干燥，备用；
(3)在丙酮中加入0.5wt％～3.0wt％步骤(1)得到的氨基改性的SiC纳米粒子，搅拌1-3h，超声分散30～50min，使其成为均匀的分散液，再将步骤(2)得到PI纤维浸渍到上述分散液中5～15s，取出，在90℃～110℃左右温度下干燥2～4h；
(4)将步骤(3)得到的处理后的PI纤维、浆粕、助剂混合得到混合浆料，PI纤维的添加量为混合浆料质量的40％～60％，浆粕的添加量为混合浆料质量的40％～60％，助剂添加量为混合浆料质量的0.5％～10％；
(5)将步骤(4)得到的混合浆料进行造纸湿法成型、脱水、烘干处理，得到原纸；
(6)对聚酰亚胺树脂进行稀释，将原纸在10wt％～20wt％聚酰亚胺树脂溶液中浸渍，烘干、热压，得到改性SiC纳米粒子增强聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料。
3.根据权利要求2所述的一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述SiC纳米粒子直径为40～100nm。
4.根据权利要求2或3所述的一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲基硅烷中的一种。
5.根据权利要求2～4任一所述的一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述浆粕为芳纶浆粕、聚砜纶浆粕、棉浆粕中的一种或几种。
6.根据权利要求2～5任一所述的一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述助剂为聚氧化乙烯、阳离子聚丙烯酰胺或羧基丁苯胶乳中的一种或几种。
7.根据权利要求2-6任一所述的一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料的制备方法，其特征在于，步骤(6)中所述对聚酰亚胺树脂进行稀释所使用的稀释剂为N，N二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述分散液中氨基改性的SiC纳米粒子的浓度为3wt％。
9.权利要求1-8任一所述的一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料的制备方法制备得到的聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料。
10.包含权利要求9所述的聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料得到的电气设备绝缘材料。
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