CN114644829B - 一种聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料及其制备方法和应用，属于聚合物基电介质材料技术领域。由聚芳酰胺和聚醚酰亚胺制得，本发明通过将具有氢键的芳香族聚酰胺(聚芳酰胺)与聚醚酰亚胺进行共混，利用聚芳酰胺与PEI中的羰基形成氢键作用来限制PEI基体的β‑松弛，从而改善PEI基复合材料的高温储能性能，本发明提供的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料是一种全有机共混电介质材料，显著抑制了PEI高温下的β‑松弛，降低了高温下的漏导电流和能量损耗，并且同时具备高击穿强度、高能量密度以及高充放电效率等优势，能够满足现在及未来对高温聚合物电介质储能材料的需求。

Description

一种聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料及其 制备方法和应用
技术领域
本发明涉及聚合物基电介质材料技术领域，尤其涉及一种聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚合物基电介质材料因其高的击穿强度、低介电损耗、优良的加工性及独特的柔韧性等优异性能而得到了广泛的应用。聚醚酰亚胺(PEI)是一种应用广泛的高产率、低成本的无定型的耐高温特种工程高分子材料，其由有规则的重复排列的醚键及酰亚胺环构成，具有良好的热稳定性和加工性能，优异的机械性能和尺寸稳定性。与聚酰亚胺(PI)相比，柔性醚键的存在虽然降低了热稳定性，但玻璃化转变温度依然达200℃以上。与此同时，醚键的存在可以改善材料的加工性能，在聚合物的骨架中引入柔性的醚键还可以显著提高聚合物的介电性能。在纯聚合物中，分子链不同部位的运动会造成各种介电弛豫过程。PEI的结构单元由羰基、芳香亚胺环和醚键组成，由于羰基和醚键的存在，PEI呈现出极性。其中，聚合物分子链中局部链段的运动会造成PEI的β-松弛，这种次级松弛现象会造成介电损耗的急剧上升，特别是在高温的情况下，因此PEI的次级松弛对于其在高温介电储能中的应用是不利的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料及其制备方法和应用。本发明提高的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料利用聚芳酰胺与PEI中的羰基形成氢键作用来限制PEI基体的β-松弛，从而改善PEI基复合材料的高温储能性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料，由聚芳酰胺和聚醚酰亚胺制得。
优选地，所述聚芳酰胺的质量占聚芳酰胺和聚醚酰亚胺质量总和的5～50％。
优选地，所述聚芳酰胺的质量占聚芳酰胺和聚醚酰亚胺质量总和的10～30％。
优选地，所述聚芳酰胺具有式I所示的结构：
Figure BDA0003564352610000021
其中n为100～600，
Figure BDA0003564352610000022
本发明还提供了上述技术方案所述的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚芳酰胺、聚醚酰亚胺依次溶解在有机溶剂中进行溶液浇筑成膜，得到所述聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料。
优选地，所述干燥后还包括依次进行的水浸泡脱模和干燥脱水。
本发明还提供了上述技术方案所述的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料的另一种制备方法，包括以下步骤：
将聚芳酰胺和聚醚酰亚胺混合后进行造粒，得到粒料；
将所述粒料进行热压成型，得到所述聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料。
优选地，所述热压成型的温度为360℃，时间为20分钟。
本发明还提供了上述技术方案所述的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料或上述技术方案所述制备方法制得的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料在高温聚合物电介质储能材料领域中的应用。
本发明提供了一种聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料，由聚芳酰胺和聚醚酰亚胺制得，本发明通过将具有氢键的芳香族聚酰胺(聚芳酰胺)与聚醚酰亚胺进行共混，利用聚芳酰胺与PEI中的羰基形成氢键作用来限制PEI基体的β-松弛，从而改善PEI基复合材料的高温储能性能，本发明提供的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料是一种全有机共混电介质材料，显著抑制了PEI高温下的β-松弛，降低了高温下的漏导电流和能量损耗，并且同时具备高击穿强度、高能量密度以及高充放电效率等优势，能够满足现在及未来对高温聚合物电介质储能材料的需求。实施例的数据表明，与纯PEI相比，仅10wt％聚芳酰胺的添加，显著抑制了PEI在高温下的β-松弛，在150℃时保持90％以上充放电效率下，放电能量密度达到了3.34J/cm3，相比于纯PEI提高了400％，显著改善了PEI的高温储能性能。
本发明还提供了上述技术方案所述聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料的制备方法，不仅可以以溶液浇筑的方式进行加工，而且还可以通过熔融挤出薄膜的方式进行加工，避免了溶液浇筑方式中溶剂对环境的影响和溶剂的浪费，可控性强，并可实现大规模制备，具有良好的工业化前景。
附图说明
图1为PNFA、PEI以及实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％的DSC谱图；
图2为实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％的红外光谱图；
图3为PNFA、PEI、实施例1制得的PEI/PA-PNFA-5％、实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％以及实施例3制得的PEI/PA-PNFA-20％的介电常数随频率变化的曲线图；
图4为PEI、实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％的介电损耗随温度变化的曲线图；
图5为PNFA、PEI、实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％的高温击穿强度图；
图6为实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％的实物图；
图7为实施例8制得的PEI/PA-PNFA-10％的实物图；
图8为实施例1制得的PEI/PA-PNFA-5％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的放电能量密度曲线；
图9为实施例1制得的PEI/PA-PNFA-5％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的充放电效率曲线；
图10为实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的放电能量密度曲线；
图11为实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的充放电效率曲线；
图12为实施例6制得的PEI/PA-PNFA-50％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的放电能量密度曲线；
图13为实施例6制得的PEI/PA-PNFA-50％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的充放电效率曲线；
图14为实施例3制得的PEI/PA-PNFA-20％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的放电能量密度曲线；
图15为实施例3制得的PEI/PA-PNFA-20％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的充放电效率曲线；
图16为实施例7制得的PEI/PA-PEENA-10％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的放电能量密度曲线；
图17为实施例7制得的PEI/PA-PEENA-10％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的充放电效率曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料，由聚芳酰胺和聚醚酰亚胺制得。
在本发明中，所述聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料中聚芳酰胺与聚醚酰亚胺分子链之间生成氢键作用的结构式为式II所示：
Figure BDA0003564352610000051
其中n独立地为100～600。
在本发明中，若无特殊说明，使用的原料均为本领域市售商品。
在本发明中，所述聚芳酰胺(PA)的质量优选占聚芳酰胺和聚醚酰亚胺质量总和的5～50％，更优选为10～30％。
在本发明中，所述聚芳酰胺优选具有式I所示的结构：
Figure BDA0003564352610000052
其中n为100～600，
Figure BDA0003564352610000053
在本发明中，所述R为
Figure BDA0003564352610000061
(PNFA)时，所述聚芳酰胺的制备原理如式III所示：
Figure BDA0003564352610000062
在本发明中，以所述R为
Figure BDA0003564352610000063
(PNFA)为例，所述聚芳酰胺(PA-PNFA)的制备过程优选包括以下步骤：
在装有球形冷凝管，氮气保护和机械搅拌器的反应器中，依次加入摩尔比为1:1:2的1,4-萘二甲酸，2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷，亚磷酸三苯酯(TPPi)，体系含固量为10％～20％，并加入溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP和吡啶Py，再加入助溶剂氯化锂LiCl，所述N-甲基吡咯烷酮和吡啶的体积之和与氯化锂的用量比为1mL：(0.08～0.15)g；所述N-甲基吡咯烷酮与吡啶的体积比为1：(0.2～0.4)，升温至110℃进行Yamazaki磷酰化反应6小时后，停止搅拌，将所得聚合物粘液直接注入室温的甲醇溶剂中冷却成条状固体，过滤后在粉碎机中粉碎成粉末状，将所得聚合物粉末用甲醇煮沸1小时，趁热抽滤，如此反复5～10次洗去催化剂及残留的溶剂，再用去离子水煮沸，趁热过滤，如此反复5～10次，洗去残留的无机盐助溶剂氯化锂，将洗净的聚合物粉料在烘箱中120℃烘干12小时，即得到本发明所用到的聚芳香酰胺，记为PA-PNFA。
在本发明中，当所述R为
Figure BDA0003564352610000071
(PNA)时，所述聚芳酰胺(PA-PNA)的制备过程优选与所述PA-PNFA的制备过程一致，区别仅在于将所述2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷替换为2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷。
在本发明中，当所述R为
Figure BDA0003564352610000072
(PNSA)时，所述聚芳酰胺(PA-PNSA)的制备过程优选与所述PA-PNFA的制备过程一致，区别仅在于将所述2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷替换为2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷。
在本发明中，当所述R为
Figure BDA0003564352610000073
(PTENA)时所述聚芳酰胺(PA-PTENA)的制备过程优选与所述PA-PNFA的制备过程一致，区别仅在于将所述2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷替换为4,4'-((氧基双(4,1-亚苯基))双(氧基))二苯胺。
在本发明中，当所述R为
Figure BDA0003564352610000074
(PEENA)时，所述聚芳酰胺(PA-PEENA)的制备过程优选与所述PA-PNFA的制备过程一致，区别仅在于将所述2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷替换为1,4-双(4-氨基苯氧基)苯。
在本发明中，当所述R为
Figure BDA0003564352610000075
(MPEENA)时，所述聚芳酰胺(PA-MPEENA)的制备过程优选与所述PA-PNFA的制备过程一致，区别仅在于将所述2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷替换为4,4'-(1,3-亚苯基双(氧基))二苯胺。
在本发明中，当所述R为
Figure BDA0003564352610000076
(MPEENA-CN)时，所述聚芳酰胺(PA-MPEENA-CN)的制备过程优选与所述PA-PNFA的制备过程一致，区别仅在于将所述2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷替换为3,5-双(4-氨基苯氧基)苄腈。
本发明还提供了上述技术方案所述的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚芳酰胺、聚醚酰亚胺依次溶解在有机溶剂中进行溶液浇筑成膜，得到所述聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料。
在本发明中，所述有机溶剂优选为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，本发明对所述有机溶剂的用量没有特殊的限定，能够使原料混合均匀即可。
在本发明中，所述溶解优选在室温下搅拌进行24h。
在本发明中，所述溶解后优选还包括用0.22μm的尼龙滤头过滤，然后均匀地铺在洁净的10×10cm玻璃板上进行所述溶液浇筑成膜。
所述溶液浇筑成膜后优选还包括干燥，所述干燥优选包括依次进行的烘箱干燥和真空干燥，所述烘箱干燥优选为：在80℃的鼓风烘箱中干燥6h，然后在100℃的鼓风烘箱中干燥6h，最后在120℃的鼓风烘箱中干燥6h。
所述烘箱干燥完成后，本发明优选将带有薄膜的玻璃板转移到真空烘箱中进行所述真空干燥，所述真空干燥的过程优选为：在160℃下真空干燥8h，然后加热到200℃保持8h，最后在220℃真空干燥12h以除净残留的有机溶剂。
所述真空干燥完成后，优选待温度自然冷却至室温后，将带有薄膜的玻璃板浸泡在去离子水中，待薄膜自动脱落后，用镊子取出并用吸水纸吸干表面附着的水分，再放置在120℃的真空烘箱中干燥6h，得到致密、平整、透明的所述的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料。
本发明还提供了上述技术方案所述的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料的另一种制备方法，包括以下步骤：
将聚芳酰胺和聚醚酰亚胺混合后进行造粒，得到粒料；
将所述粒料进行热压成型，得到所述聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料。
在本发明中，所述混合优选在高速混合机中进行。
在本发明中，所述造粒优选在双螺杆挤出机中进行挤出造粒。
在本发明中，所述热压成型的温度优选为360℃，时间优选为20分钟。
在本发明中，所述热压成型优选在平板热压机中进行，所述平板热压机的上下板温度均优选设置为360℃，再将所述粒料放置在模具中间后合模，待温度升到360℃时保持20分钟，之后开始降温，待温度自然降至200℃以下时，即可开模取出样品，得到所述聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料。
本发明还提供了上述技术方案所述的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料或上述技术方案所述制备方法制得的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料在高温聚合物电介质储能材料领域中的应用。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
本发明实施例中使用的PA-PNFA的制备如下：
在装有球形冷凝管，氮气保护和机械搅拌器的反应器中，依次加入摩尔比为1:1:2的1,4-萘二甲酸，2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷，亚磷酸三苯酯(TPPi)，体系含固量为10％，并加入溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP和吡啶Py，再加入助溶剂氯化锂LiCl，N-甲基吡咯烷酮和吡啶的体积之和与氯化锂的用量比为1mL：0.08g；N-甲基吡咯烷酮与吡啶的体积比为1:0.2，升温至110℃进行Yamazaki磷酰化反应6小时后，停止搅拌，将所得聚合物粘液直接注入室温的甲醇溶剂中冷却成条状固体，过滤后在粉碎机中粉碎成粉末状，将所得聚合物粉末用甲醇煮沸1小时，趁热抽滤，如此反复10次洗去催化剂及残留的溶剂，再用去离子水煮沸，趁热过滤，如此反复10次，洗去残留的无机盐助溶剂氯化锂，将洗净的聚合物粉料在烘箱中120℃烘干12小时，即得到PA-PNFA。
本发明实施例中使用的PA-PEENA的制备与PA-PNFA的制备过程一致，区别仅在于将2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷替换为1,4-双(4-氨基苯氧基)苯。
实施例1
聚芳酰胺/聚醚酰亚胺(PEI/PA-PNFA-5％)共混薄膜的制备过程：
将0.026g的PA-PNFA粉末和0.494g的PEI粉末加入到30mL的NMP中，在室温下搅拌24h，并用0.22μm的尼龙滤头过滤，然后均匀地铺在洁净的10×10cm玻璃板上，之后放在80℃的鼓风烘箱中干燥6h，在100℃干燥6h，在120℃下干燥6h。然后，将带有薄膜的玻璃板转移到真空烘箱中，在160℃下真空干燥8h，然后加热到200℃保持8h，最后在220℃真空干燥12h以除净残留的NMP。温度降到室温后，将带有薄膜的玻璃板浸泡在去离子水中，待薄膜自动脱落后，用镊子小心地取出并用吸水纸吸干表面附着的水分，再放置在120℃的真空烘箱中干燥6h，得到了致密、平整、透明、厚度为15μm的PEI/PA-PNFA-5％共混薄膜。
实施例2
聚芳酰胺/聚醚酰亚胺(PEI/PA-PNFA-10％)共混薄膜的制备过程：
将0.052的PA-PNFA粉末和0.468g的PEI粉末加入到30mL的NMP中，在室温下搅拌24h，并用0.22μm的尼龙滤头过滤，然后均匀地铺在洁净的10×10cm玻璃板上，之后放在80℃的鼓风烘箱中干燥6h，在100℃干燥6h，在120℃下干燥6h。然后，将带有薄膜的玻璃板转移到真空烘箱中，在160℃下真空干燥8h，然后加热到200℃保持8h，最后在220℃真空干燥12h以除净残留的NMP。温度降到室温后，将带有薄膜的玻璃板浸泡在去离子水中，待薄膜自动脱落后，用镊子小心地取出并用吸水纸吸干表面附着的水分，再放置在120℃的真空烘箱中干燥6h，得到了致密、平整、透明、厚度为15μm的PEI/PA-PNFA-10％共混薄膜。
实施例3
聚芳酰胺/聚醚酰亚胺(PEI/PA-PNFA-20％)共混薄膜的制备过程：
将0.104g的PA-PNFA粉末和0.416g的PEI粉末加入到30mL的NMP中，在室温下搅拌24h，并用0.22μm的尼龙滤头过滤，然后均匀地铺在洁净的10×10cm玻璃板上，之后放在80℃的鼓风烘箱中干燥6h，在100℃干燥6h，在120℃下干燥6h。然后，将带有薄膜的玻璃板转移到真空烘箱中，在160℃下真空干燥8h，然后加热到200℃保持8h，最后在220℃真空干燥12h以除净残留的NMP。温度降到室温后，将带有薄膜的玻璃板浸泡在去离子水中，待薄膜自动脱落后，用镊子小心地取出并用吸水纸吸干表面附着的水分，再放置在120℃的真空烘箱中干燥6h，得到了致密、平整、透明、厚度为15μm的PEI/PA-PNFA-20％共混薄膜。
实施例4
聚芳酰胺/聚醚酰亚胺(PEI/PA-PNFA-10％)共混薄膜的制备过程：
将0.026的PA-PNFA粉末和0.234g的PEI粉末加入到15mL的NMP中，在室温下搅拌24h，并用0.22μm的尼龙滤头过滤，然后均匀地铺在洁净的10×10cm玻璃板上，之后放在80℃的鼓风烘箱中干燥6h，在100℃干燥6h，在120℃下干燥6h。然后，将带有薄膜的玻璃板转移到真空烘箱中，在160℃下真空干燥8h，然后加热到200℃保持8h，最后在220℃真空干燥12h以除净残留的NMP。温度降到室温后，将带有薄膜的玻璃板浸泡在去离子水中，待薄膜自动脱落后，用镊子小心地取出并用吸水纸吸干表面附着的水分，再放置在120℃的真空烘箱中干燥6h，得到了致密、平整、透明、厚度为13μm的PEI/PA-PNFA-10％共混薄膜。
实施例5
聚芳酰胺/聚醚酰亚胺(PEI/PA-PNFA-30％)共混薄膜的制备过程：
将0.162的PA-PNFA粉末和0.378g的PEI粉末加入到30mL的NMP中，在室温下搅拌24h，并用0.22μm的尼龙滤头过滤，然后均匀地铺在洁净的10×10cm玻璃板上，之后放在80℃的鼓风烘箱中干燥6h，在100℃干燥6h，在120℃下干燥6h。然后，将带有薄膜的玻璃板转移到真空烘箱中，在160℃下真空干燥8h，然后加热到200℃保持8h，最后在220℃真空干燥12h以除净残留的NMP。温度降到室温后，将带有薄膜的玻璃板浸泡在去离子水中，待薄膜自动脱落后，用镊子小心地取出并用吸水纸吸干表面附着的水分，再放置在120℃的真空烘箱中干燥6h，得到了致密、平整、透明、厚度为13μm的PEI/PA-PNFA-10％共混薄膜。
实施例6
聚芳酰胺/聚醚酰亚胺(PEI/PA-PNFA-50％)共混薄膜的制备过程：
将0.27的PA-PNFA粉末和0.27g的PEI粉末加入到30mL的NMP中，在室温下搅拌24h，并用0.22μm的尼龙滤头过滤，然后均匀地铺在洁净的10×10cm玻璃板上，之后放在80℃的鼓风烘箱中干燥6h，在100℃干燥6h，在120℃下干燥6h。然后，将带有薄膜的玻璃板转移到真空烘箱中，在160℃下真空干燥8h，然后加热到200℃保持8h，最后在220℃真空干燥12h以除净残留的NMP。温度降到室温后，将带有薄膜的玻璃板浸泡在去离子水中，待薄膜自动脱落后，用镊子小心地取出并用吸水纸吸干表面附着的水分，再放置在120℃的真空烘箱中干燥6h，得到了致密、平整、透明、厚度为15μm的PEI/PA-PNFA-10％共混薄膜。
实施例7
聚芳酰胺/聚醚酰亚胺(PEI/PA-PEENA-10％)共混薄膜的制备过程：
将0.052的PA-PEENA粉末和0.468g的PEI粉末加入到60mL的NMP中，在室温下搅拌24h，并用0.22μm的尼龙滤头过滤，然后均匀地铺在洁净的10×10cm玻璃板上，之后放在80℃的鼓风烘箱中干燥6h，在100℃干燥6h，在120℃下干燥6h。然后，将带有薄膜的玻璃板转移到真空烘箱中，在160℃下真空干燥8h，然后加热到200℃保持8h，最后在220℃真空干燥12h以除净残留的NMP。温度降到室温后，将带有薄膜的玻璃板浸泡在去离子水中，待薄膜自动脱落后，用镊子小心地取出并用吸水纸吸干表面附着的水分，再放置在120℃的真空烘箱中干燥6h，得到了致密、平整、透明、厚度为15μm的PEI/PA-PEENA-10％共混薄膜。
实施例8
聚芳酰胺/聚醚酰亚胺(PEI/PA-PNFA-10％)共混薄膜熔融热压薄膜的制备过程：
将1的PA-PNFA粉末和9g的PEI粉末加入到高速混合机中使其均匀混合，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，将平板热压机的上下板温度均设置为360℃，再将聚芳酰胺/聚醚酰亚胺粒料放置在模具中间后合模，待温度升到360℃时保持20分钟，之后开始降温，待温度降至200℃以下时，即可开模取出样品，所得聚芳酰胺/聚醚酰亚胺共混薄膜的厚度为35μm。
测试例
图1为PNFA、PEI以及实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％的DSC谱图，从DSC谱图中可以看到，共混体系的玻璃化转变温度在PEI和PNFA的玻璃化转变温度之间，这说明共混体系是相容体系。
图2为实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％的红外光谱图，从红外光谱图中可以看出PNFA的hydrogen-bonded C＝O特征峰在1650cm-1，而PEI中的free C＝O特征峰在1736cm-1处，PEI/PNFA-10％在1713cm-1处出现了特征峰，共混物中的C＝O峰向低波数移动，这表明自由的C＝O强度降低，而hydrogen-bondedC＝O的强度增加，这说明在共混物的分子链之间形成一定的氢键作用，从而造成特征峰位置的偏移。
图3为PNFA、PEI、实施例1制得的PEI/PA-PNFA-5％、实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％以及实施例3制得的PEI/PA-PNFA-20％的介电常数随频率变化的曲线图，从图中可以看到，随着PNFA含量的增加，共混薄膜的介电常数呈线性增加。
图4为PEI、实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％的介电损耗随温度变化的曲线图，从图中可以明显看到PEI/PA-PNFA-10％的添加有效限制了PEI基体中的β-松弛，同时高温下的介电损耗也被显著抑制，进一步提高PEI基复合材料的使用温度。
图5为PNFA、PEI、实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％的高温击穿强度图，从图中可以看到，PEI/PA-PNFA-10％在150℃时的击穿强度达到了576MV/m，相比于纯PEI基体提高了39.4％。
图6为实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％的实物图，图7为实施例8制得的PEI/PA-PNFA-10％的实物图，可知，溶液浇筑和熔融热压方式得到的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺共混薄膜透明度高，柔性好，颜色浅，并可实现大规模制备。
图8为实施例1制得的PEI/PA-PNFA-5％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的放电能量密度曲线，图9为实施例1制得的PEI/PA-PNFA-5％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的充放电效率曲线，从图8和9中可以看到，PEI/PA-PNFA-5％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的放电能量密度达到了2.1J/cm3，相比于纯PEI基体提高了213％，同时充放电效率保持在90％以上。
图10为实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的放电能量密度曲线，图11为实施例2制得的PEI/PA-PNFA-10％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的充放电效率曲线，从图10和11中可以看到，PEI/PA-PNFA-10％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的放电能量密度达到了3.34J/cm3，相比于纯PEI基体提高了400％，同时充放电效率保持在90％以上。
图12为实施例6制得的PEI/PA-PNFA-50％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的放电能量密度曲线，图13为实施例6制得的PEI/PA-PNFA-50％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的充放电效率曲线，从图12和13中可以看到，PEI/PA-PNFA-50％在150℃和300MV/m的施加电场强度下的放电能量密度达到了1.67J/cm3，同时充放电效率保持在90％以上。
图14为实施例3制得的PEI/PA-PNFA-20％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的放电能量密度曲线，图15为实施例3制得的PEI/PA-PNFA-20％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的充放电效率曲线，从图14和15中可以看到，PEI/PA-PNFA-50％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的放电能量密度达到了3.62J/cm3，同时充放电效率保持在90％以上。
图16为实施例7制得的PEI/PA-PEENA-10％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的放电能量密度曲线，图17为实施例7制得的PEI/PA-PEENA-10％在150℃和450MV/m的施加电场强度下的充放电效率曲线，从图16和17中可以看到，PEI/PA-PEENA-10在150℃和450MV/m的施加电场强度下的放电能量密度达到了3.4J/cm3，同时充放电效率保持在90％以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料，其特征在于，由聚芳酰胺和聚醚酰亚胺制得；
所述聚芳酰胺的质量占聚芳酰胺和聚醚酰亚胺质量总和的5～50％；
所述聚芳酰胺具有式I所示的结构：
Figure FDA0003961378010000011
其中n为100～600，
Figure FDA0003961378010000012
所述聚醚酰亚胺具有下式所示的结构：
Figure FDA0003961378010000013
2.根据权利要求1所述的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料，其特征在于，所述聚芳酰胺的质量占聚芳酰胺和聚醚酰亚胺质量总和的10～30％。
3.权利要求1～2任一项所述的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚芳酰胺、聚醚酰亚胺依次溶解在有机溶剂中进行溶液浇筑成膜，得到所述聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述溶液浇筑成膜后还包括干燥，所述干燥后还包括依次进行的水浸泡脱模和干燥脱水。
5.权利要求1～2任一项所述的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚芳酰胺和聚醚酰亚胺混合后进行造粒，得到粒料；
将所述粒料进行热压成型，得到所述聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热压成型的温度为360℃，时间为20分钟。
7.权利要求1～2任一项所述的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料或权利要求3～6任一项所述制备方法制得的聚芳酰胺/聚醚酰亚胺高温储能共混薄膜介电材料在高温聚合物电介质储能材料领域中的应用。
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