一種耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜及其製備方法
2023-09-21 12:41:50 2
一種耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜及其製備方法
【專利摘要】本發明提供一種耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜，包括：薄膜層A，為耐電暈聚醯亞胺薄膜，是所述複合薄膜的主體結構，所述薄膜層A的厚度不低於複合薄膜總厚度的1/3；薄膜層B，含有聚全氟乙丙烯樹脂及填充於其間的納米無機填料，所述薄膜層B覆蓋於所述薄膜層A的至少一面，由此所述複合薄膜具有A-B兩層結構或B-A-B三層結構；所述單個薄膜層B的厚度不超過複合薄膜總厚度的1/2。該複合薄膜不但具有優異的物理、化學性能，並且具有優秀的耐電暈性。
【專利說明】一種耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於高分子聚合材料領域，具體涉及一種耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜材料。
[0002]本發明也涉及上述複合薄膜材料的製備方法。
【背景技術】
[0003]近年來，隨著變頻技術的普遍應用，人們全面分析研究了變頻電機在長期運行中出現的各種失效現象和原因，並針對各種原因採取了相應的措施，以提高變頻電機在長期運行中的可靠性。變頻電機工作失效的重要原因之一是電機的繞線組由於受到高頻脈衝電壓的衝擊而產生電暈放電，長時間的局部放電導致絕緣層被擊穿，最終造成絕緣系統損壞。為了消除由於電暈放電而造成變頻電機工作壽命減少的現象，賦予繞線組所採用的電磁線以耐電暈性是普遍採用並且非常有效的方法。
[0004]目前，具有耐電暈性要求的高端電機所使用的電磁線均採用單面塗覆有聚全氟乙丙烯的耐電暈聚醯亞胺薄膜進行繞包，經過高溫燒結後，複合膜與電磁線緊密貼合，耐電暈聚醯亞胺薄膜優良的耐電暈性能能夠保護絕緣系統免受電暈的侵蝕，從而大大增強了變頻電機耐高頻脈衝電暈放電的能力，提高了電機運行的壽命。
[0005]為了提高電磁線的耐電暈性能，目前的研究多在耐電暈聚醯亞胺薄膜上展開，即通過對聚醯亞胺薄膜進行改性，獲得優良的耐電暈性能。
[0006]中國專利申請200710024321.5公開了一種單層結構的耐電暈聚醯亞胺薄膜，它主要包括均苯四甲酸二酐、4.4' -二氨基二苯基醚和納米級金屬氧化物，所屬納米級金屬氧化物的粒徑≤50納米。其中，以聚醯亞胺的重量為I,納米級金屬氧化物則為4~16%。通常認為耐電暈性能隨著填充量的提高而提高，對於單層結構的聚醯亞胺薄膜而言，為了改善耐電暈性能，單純採用增加無機填料填充量的方法，雖然能提高耐電暈性，但也會使其機械強度降低，特別是斷裂伸長率急劇下降，不利於下遊工業的應用，如電磁線繞包。
[0007]中國專利申請96190122.5提供一種耐電暈特性優異的薄膜，是在基體薄膜的至少一個表面上層疊導熱係數為2W/m*K以上的無機化合物或無機物而形成高導熱層。採用這種結構，能以低成本提供耐電暈特性優異的塑料薄膜，而不降低薄膜的機械強度。但是由於目前的真空鍍、濺射鍍設備僅適合片狀或者窄幅、間歇生產，生產速度較低，生產工序較多，限制了其生產效率，無法滿足大批量、寬幅連續收卷的生產需求。
[0008]目前，也有對聚全氟乙丙烯粘結劑進行改良，以提高其耐電暈性。
[0009]中國專利申請201210299914.3提供了一種屬於塗料【技術領域】的一種用於塗覆電磁線的聚全氟乙丙烯塗料。該塗料由以下重量份數的物質組成:聚全氟乙丙烯80-140份，聚醯亞胺30-60份，納米雲母1-5份，聚醚碸樹脂1-8份，熱穩定劑1-3份。其發明的聚全氟乙丙烯塗料，儘管對耐電暈性能有所提高，但由於其加入的納米雲母粒徑較大，50~18000nm,而通常的聚全氟乙丙烯膜在8~12um,這樣大顆粒的納米雲母會造成塗覆面出現顆粒、甚至脫落，將影響到耐電暈性能。
【發明內容】
[0010]本發明的一個目的是針對現有技術的上述不足，提供一種耐電暈聚醯亞胺-聚全
氟乙丙烯複合薄膜。
[0011]本發明的另一個目的是提供該耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜的製備方法。
[0012]本發明的耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜是在耐電暈聚醯亞胺薄膜的一面或兩面覆蓋耐電暈聚全氟乙丙烯薄膜形成的兩層或三層結構。表面覆蓋的這種聚全氟乙丙烯薄膜，不僅具備普通聚全氟乙丙烯的各項優良性能，而且耐電暈性能更加突出，使得由所述複合薄膜製備的產品(如電磁線)在電暈條件下的使用壽命進一步提高。
[0013]為實現上述目的，本發明提供以下技術方案:
[0014]一種耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜，包括:
[0015]薄膜層A(也稱耐電暈層A)，為耐電暈聚醯亞胺薄膜，是所述複合薄膜的主體結構；所述薄膜層A的厚度不低於複合薄膜總厚度的1/3 ；
[0016]薄膜層B (也稱耐電暈層B)，含有聚全氟乙丙烯樹脂及填充於其間的納米無機填料，所述薄膜層B覆蓋於所述薄膜層A的至少一面，由此所述複合薄膜具有A-B兩層結構或B-A-B三層結構；所述薄膜層B覆蓋於所述薄膜層A的至少一面，由此所述複合薄膜具有A-B兩層結構或B-A-B三層結構；所述單個薄膜層B的厚度不超過複合薄膜總厚度的1/2。
[0017]構成薄膜層A的耐電暈聚醯亞胺薄膜是複合薄膜的主體結構，含有聚醯亞胺樹脂及填充於其間的無機填料，其作用是為複合薄膜材料提供機械強度及耐電暈性能，可以是市場上已經銷售的商業產品。耐電暈聚醯亞胺薄膜的結構沒有限制，可以是單層和多層結構，只要是具有耐電暈性能的聚醯亞胺薄膜即可。薄膜層A的厚度優選> 25μπι，例如可以是目前市售產品厚度為25 μ m，50 μ m, 75 μ m, 100 μ m等多種不同的規格。
[0018]構成薄膜層B耐電暈聚全氟乙丙烯薄膜富含納米無機填料，覆蓋於所述薄膜層A的一面或兩面，作用在於賦予複合薄膜粘結性能；並且提供耐電暈性能，進一步增強複合薄膜的耐電暈性能。薄膜層B的厚度優選為2.5?25 μ m，例如根據實際需要可以是5 μ m，
7.5 μ m, 10 μ m, 12.5 μ m, 15 μ m, 20 μ m等上述範圍內的任意數值。
[0019]所述薄膜層A中的無機填料選自無機氧化物或陶瓷化合物中的一種或多種的組合，例如選自二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、碳化矽、氮化矽中的一種或兩種的組合。
[0020]所述薄膜層B中的納米無機填料選自無機氧化物中的一種或多種的組合。優選地，納米無機填料選自二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、碳化矽、氮化矽中的一種或兩種的組合。所述納米無機填料的粒徑分布範圍為10?IOOOnm,優選範圍是50?800nm,例如 50nm, IOOnm, 200nm, 300nm, 500nm, 600nm, 800nm 等上述範圍內的任意數值。
[0021]所述納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯重量的I?10%，例如3%，5%，8%等。本發明的研究人員發現，當薄膜層B中納米無機填料的含量小於1%重量時，複合薄膜的耐電暈性能提高不明顯；納米無機填料的含量大於10%重量時，雖然製成的複合膜耐電暈性能提高，但由於無機填料的含量增加，造成聚全氟乙丙烯薄膜的力學性能下降，粘結力減低，導致燒結後的聚全氟乙丙烯薄膜層與基材(聚醯亞胺薄膜)的粘結力下降，達不到繞包時對粘結力的要求。因此，本發明所述納米無機填料的含量範圍是優選的範圍。
[0022]根據本發明的另一方面，為了實現納米無機填料在耐電暈聚全氟乙丙烯薄膜中的填充，並獲得本發明的耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜，本發明提供了製備耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜的方法。
[0023]在一種實施方式中，採用溼法塗布法製備複合薄膜，通過製備含有納米無機填料的漿料，加入聚全氟乙丙烯樹脂乳液中，均勻分散，得到改性聚全氟乙丙烯樹脂分散液，將改性聚全氟乙丙烯樹脂分散液塗覆在耐電暈聚醯亞胺薄膜的單面或雙面，經乾燥，高溫燒結，得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙烯複合薄膜。
[0024]製備含有納米無機填料漿料的方法沒有限制，只要能夠使納米無機填料在漿料中以納米尺寸分散即可。常見的超聲波、研磨、高速剪切分散技術均可以採用。
[0025]所述漿料的組成為:納米無機填料10?40%重量，分散劑0.01?2%重量，其餘為非質子高沸點極性溶劑。
[0026]所述漿料中的納米無機填料選自無機氧化物中的一種或者任意兩種的組合，例如可以選自二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁等中的一種或兩種的組合。所選擇的納米無機填料的粒徑分布範圍為10?lOOOnm。納米無機填料的主要用途是提供耐電暈性，其外形並不重要，可以是球狀、棒狀、片狀、管狀、或者無規則形狀。
[0027]所述漿料中的分散劑選自矽烷類偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑、鋯酸酯類偶聯劑以及鋁酸酯類偶聯劑中的一種，包括但不限於:
[0028]娃燒類偶聯劑:異丁基二乙氧基娃燒、氨丙基二乙氧基娃燒、Y_(2，3環氧丙氧)丙基二甲氧基娃燒;
[0029]鈦酸酯類偶聯劑:異丙氧基三羧醯基鈦酸酯、二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)鈦酸酷；
[0030]鋯酸酯類偶聯劑:四正丙基鋯酸酯；
[0031]鋁酸酯類偶聯劑:二硬脂醯氧異丙基鋁酸酯。
[0032]所述漿料中的非質子高沸點極性溶劑選自N，N-二甲基乙醯胺、Ν，Ν_ 二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯烷酮中的一種。
[0033]所述漿料的加入量與其含有的無機納米顆粒的數量以及聚全氟乙丙烯乳液中聚全氟乙丙烯樹脂含量有關，加入漿料後，其中納米無機填料的數量為聚全氟乙丙烯乳液中聚全氟乙丙烯樹脂重量的1%?10%。本發明的研究人員發現，當漿料的加入量過少，造成添加的納米無機顆粒數量小於聚全氟乙丙烯乳液中聚全氟乙丙烯樹脂重量的1%時，改性聚全氟乙丙烯分散液中納米無機填料含量過低，製成複合薄膜後對耐電暈性能的提高不明顯；但漿料加入量過多，造成添加的納米無機顆粒的數量超過聚全氟乙丙烯乳液中聚全氟乙丙烯樹脂重量的10%時，雖然製成的複合薄膜的耐電暈性能提高，但由於無機物的含量過多，造成複合膜中聚全氟乙丙烯的力學性能下降，粘結力減低，燒結後的聚全氟乙丙烯薄膜層與基材(耐電暈聚醯亞胺薄膜)的粘結力下降，達不到繞包時對粘結力的要求。
[0034]所述聚全氟乙丙烯乳液是普通市售產品，通常聚全氟乙丙稀的固含量為50%左右。
[0035]所述乾燥是為了去除聚全氟乙丙烯分散液中的液體和添加劑，通常溫度範圍為250?300°C。所述高溫燒結是為了高溫下將聚全氟乙丙烯樹脂顆粒在熔融後，能夠在基材表面均勻、緊密地覆蓋，通常溫度範圍為340?390°C。
[0036]所述溼法塗布的方式沒有限制，只要能將聚全氟乙丙烯分散液塗覆在耐電暈聚醯亞胺薄膜表面即可。常用有條縫擠出塗布法、輥式塗布法、刮刀塗布法、噴塗塗布法等溼法塗布方式。
[0037]在另一種實施方式中，採用熱複合法製備複合薄膜，通過將具有耐電暈性能的納米無機填料與聚全氟乙丙烯樹脂的粒料均勻混合後，經混煉，擠出造粒，得到耐電暈聚全氟乙丙烯粒料，將耐電暈聚全氟乙丙烯粒料經過薄膜擠出成型工藝，得到一定厚度的耐電暈聚全氟乙丙烯薄膜，再將耐電暈聚全氟乙丙烯薄膜與耐電暈聚醯亞胺薄膜的單面或雙面經熱複合機在壓力作用下複合，得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜。
[0038]所述納米無機填料選自無機氧化物中的一種或者任意兩種的組合，可以選自二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、碳化矽、氮化矽中的一種或兩種的組合。所選擇的納米無機填料的平均粒徑分布範圍為10?lOOOnm。納米無機填料的主要用途是提供耐電暈性，其外形並不重要，可以是球狀、棒狀、片狀、管狀、或者無規則形狀。納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯乾料重量的I?10%。
[0039]所述聚全氟乙丙烯樹脂粒料的粒徑沒有限定，滿足薄膜擠出成型時對於樹脂粒料的使用要求即可。
[0040]在另一種實施方式中，採用熔融擠出塗布法製備複合薄膜，通過將具有耐電暈性能的納米無機填料與聚全氟乙丙烯樹脂粒料均勻混合後，經混煉，冷卻造粒，得到耐電暈聚全氟乙丙烯粒料；將耐電暈聚全氟乙丙烯粒料經薄膜擠出成型，使用平縫T型模頭，擠出得到一定厚度的耐電暈聚全氟乙丙烯熔融膜，直接塗覆在經過表面處理的耐電暈聚醯亞胺薄膜的單面或雙面，經冷卻，牽引並切帶，得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜。
[0041]其中，所述納米無機填料選自無機氧化物中的一種或者任意兩種的組合，可以選自二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、碳化矽、氮化矽中的一種或兩種的組合。所選擇的納米無機填料的平均粒徑分布範圍為10?lOOOnm。納米無機填料的主要用途是提供耐電暈性，其外形並不重要，可以是球狀、棒狀、片狀、管狀、或者無規則形狀。納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯乾料重量的I?10%。
[0042]本發明提供的耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜具有優異的物理、電學性能，並且兼具優秀的耐電暈性，增強了現有技術中耐電暈聚醯亞胺薄膜的機械強度、耐電暈性等，由所述複合薄膜製備的產品(如電磁線)在電暈條件下的使用壽命進一步提高；並且該複合薄膜的製備工藝簡單，採用常用的溼法塗布、高溫熔融塗布以及熱複合的製備工藝即可實現大規模生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0043]圖1是本發明的複合薄膜的兩層或三層結構示意圖。
[0044]圖2是本發明各實施例和對比例中製備的複合薄膜的耐電暈壽命測試結果。
【具體實施方式】
[0045]以下結合附圖以及實施例對本發明的特點和優點進行詳細說明，其中實施例和比較例中均以厚度25 μ m的耐電暈聚醯亞胺薄膜層和厚度12.5 μ m的耐電暈聚全氟乙丙烯薄膜層作為示範例，但本領域技術人員容易理解，根據具體需要可以對薄膜厚度進行調整。以下實施例僅是示例性的，不以任何方式對本發明進行限制。
[0046]材料及來源:
[0047]耐電暈聚醯亞胺薄膜:深圳瑞華泰薄膜科技有限公司，型號HCR-25，厚度25 μ m ;
[0048]聚全氟乙丙烯乳液:山東東嶽神州新材料有限公司，聚全氟乙丙烯樹脂含量為50%。
[0049]【實施例1】採用輥式塗布法製備複合薄膜
[0050]使用高速分散機製備含有耐電暈納米無機填料的漿料，其中漿料組成為:納米二氧化矽30%重量，平均粒徑為IOOnm ;氨丙基三乙氧基矽烷1%重量，溶劑N，N-二甲基乙醯
胺69%重量。[0051]取2kg漿料加入13.8kg聚全氟乙丙烯乳液中，攪拌分散，得到耐電暈改性聚全氟乙丙烯分散液。其中納米二氧化矽的含量為乳液中聚全氟乙丙烯樹脂含量的8.7%重量。
[0052]將厚度25μπι的耐電暈聚醯亞胺薄膜經過一個塗滿耐電暈改性聚全氟乙丙烯分散液的塗膠輥，使得在耐電暈聚醯亞胺薄膜的單面塗覆該分散液，然後進入立式烘箱中乾燥，去除分散液中的液體和添加劑，再經過高溫燒結，在耐電暈聚醯亞胺薄膜的單面形成厚度12.5μπι的聚全氟乙丙烯樹脂層，得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜。所製備的複合薄膜厚度為37.5μπι。耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1，耐電暈壽命的測試結果見圖2。
[0053]【實施例2】採用輥式塗布法製備複合薄膜
[0054]製備方法與實施例1相同，區別僅在於，取2kg漿料加入120kg聚全氟乙丙烯乳液中製備耐電暈改性聚全氟乙丙烯分散液。其中納米二氧化矽的含量為乳液中聚全氟乙丙烯樹脂含量的1.0%重量。耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1，耐電暈壽命的測試結果見圖2。
[0055]【對比例I】採用輥式塗布法製備複合薄膜
[0056]將厚度25 μ m的耐電暈聚醯亞胺薄膜經過一個塗滿聚全氟乙丙烯乳液的塗膠輥，使得在耐電暈聚醯亞胺薄膜的單面塗覆該乳液，然後進入立式烘箱中乾燥，去除乳液中的液體和添加劑，再經過高溫燒結，在耐電暈聚醯亞胺薄膜的單面形成厚度12.5μπι的聚全氟乙丙烯樹脂層，得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜。所製備的複合薄膜厚度37.5 μ m0耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1，耐電暈壽命的測試結果見圖2。
[0057]【對比例2】採用輥式塗布法製備複合薄膜
[0058]使用高速分散機製備含有耐電暈納米無機填料的漿料，其中漿料組成為:納米二氧化矽30%重量，平均粒徑為IOOnm ;氨丙基三乙氧基矽烷1%重量，溶劑N，N-二甲基乙醯
胺69%重量。
[0059]取2kg漿料加入150kg聚全氟乙丙烯乳液中，攪拌分散，得到耐電暈改性聚全氟乙丙烯分散液。其中納米二氧化矽的含量為乳液中聚全氟乙丙烯樹脂含量的0.8%重量。
[0060]將厚度25 μ m的耐電暈聚醯亞胺薄膜經過一個塗滿耐電暈改性聚全氟乙丙烯分散液的塗膠輥，使得在耐電暈聚醯亞胺薄膜的單面塗覆該分散液，然後進入立式烘箱中乾燥，去除分散液中的液體和添加劑，再經過高溫燒結，在耐電暈聚醯亞胺薄膜的單面形成厚度12.5μπι的聚全氟乙丙烯樹脂層，得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜。所製備的複合薄膜厚度為37.5 μ m。耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1，耐電暈壽命的測試結果見圖2。
[0061]【對比例3】採用輥式塗布法製備複合薄膜
[0062]使用高速分散機製備含有納米無機耐電暈填料漿料，其中漿料組成為:納米二氧化矽30%重量，平均粒徑為IOOnm ;氨丙基三乙氧基矽烷1%重量，溶劑N，N- 二甲基乙醯胺
69%重量。
[0063]取2kg漿料加入IOkg聚全氟乙丙烯乳液中，攪拌分散，得到耐電暈改性聚全氟乙丙烯分散液。其中納米二氧化矽的含量為乳液中聚全氟乙丙烯樹脂含量的12%重量。
[0064]將厚度25 μ m的耐電暈聚醯亞胺薄膜經過一個塗滿耐電暈改性聚全氟乙丙烯分散液的塗膠輥，使得在耐電暈聚醯亞胺薄膜的單面塗覆該分散液，然後進入立式烘箱中乾燥，去除分散液中的液體和添加劑，再經過高溫燒結，在耐電暈聚醯亞胺薄膜的單面形成厚度12.5μπι的聚全氟乙丙烯樹脂層，得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜。所製備的複合薄膜厚度為37.5μπι。耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1，耐電暈壽命的測試結果見圖2。
[0065]【實施例3】採用熱複合法製備複合薄膜
[0066]將粒徑500nm的納米三氧化二鋁與聚全氟乙丙烯樹脂粒料均勻混合，然後經過混煉，冷卻，造粒，得到耐電暈聚全氟乙丙烯粒料，其中納米二氧化矽三氧化二鋁為聚全氟乙丙烯樹脂粒料的重量的 8.7%。
[0067]將耐電暈聚全氟乙丙烯幹粒料加入擠出機，採用薄膜高溫擠出製備的生產方式，使用T型模頭，擠出製備厚度12.5μπι的耐電暈聚全氟乙丙烯薄膜。
[0068]然後，將耐電暈聚全氟乙丙烯薄膜和耐電暈聚醯亞胺薄膜經過一組壓力滾筒，在一定的壓力、溫度下，聚全氟乙丙烯薄膜升溫到熔融狀後與耐電暈聚醯亞胺薄膜壓合，兩者緊密粘結在一起，從而得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合膜。所製備的複合薄膜厚度為37.5 μ m。耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1，耐電暈壽命的測試結果見圖2。
[0069]【實施例4】採用熱複合法製備複合薄膜
[0070]製備方法與實施例3相同，區別僅在於，納米三氧化二鋁為聚全氟乙丙烯樹脂粒料的重量的1.0%。耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1，耐電暈壽命的測試結果見圖2。
[0071]【對比例4】採用熱複合法製備複合薄膜
[0072]將聚全氟乙丙烯幹粒料加入擠出機，採用薄膜高溫擠出製備的生產方式，使用T型模頭，擠出製備厚度12.5μπι的聚全氟乙丙烯薄膜。
[0073]將耐電暈聚全氟乙丙烯薄膜和耐電暈聚醯亞胺薄膜經過一組壓力滾筒，在一定的壓力、溫度下，聚全氟乙丙烯薄膜升溫到熔融狀後與耐電暈聚醯亞胺薄膜壓合，兩者緊密粘結在一起，從而得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合膜。所製備的複合薄膜厚度為37.5 μ m0耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1，耐電暈壽命的測試結果見圖2。
[0074]【對比例5】採用熱複合法製備複合薄膜[0075]將粒徑500nm的納米三氧化鋁與聚全氟乙丙烯樹脂粒料均勻混合，然後經過混煉，冷卻，造粒得到耐電暈聚全氟乙丙烯粒料，其中納米三氧化鋁為聚全氟乙丙烯樹脂粒料的重量的0.8%。
[0076]將耐電暈聚全氟乙丙烯乾料加入擠出機，採用薄膜高溫擠出製備的生產方式，使用T型模頭，擠出製備厚度12.5 μ m耐電暈聚全氟乙丙烯薄膜。
[0077]將耐電暈聚全氟乙丙烯薄膜和耐電暈聚醯亞胺薄膜經過一組壓力滾筒，在一定的壓力、溫度下，聚全氟乙丙烯薄膜升溫到熔融狀後與耐電暈聚醯亞胺薄膜壓合，兩者緊密粘結在一起，從而得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合膜。所製備的複合薄膜厚度為37.5 μ m0耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1，耐電暈壽命的測試結果見圖2。
[0078]【對比例6】採用熱複合法製備複合薄膜
[0079]將粒徑500nm的納米三氧化鋁與聚全氟乙丙烯樹脂粒料均勻混合，然後經過混煉，冷卻，造粒得到耐電暈聚全氟乙丙烯粒料，其中納米三氧化鋁為聚全氟乙丙烯樹脂粒料的重量的12%。 [0080]將耐電暈聚全氟乙丙烯幹粒料加入擠出機，採用薄膜高溫擠出製備的生產方式，使用T型模頭，擠出製備厚度12.5 μ m耐電暈聚全氟乙丙烯薄膜。
[0081]將耐電暈聚全氟乙丙烯薄膜和耐電暈聚醯亞胺薄膜經過一組壓力滾筒，在一定的壓力、溫度下，聚全氟乙丙烯薄膜升溫到熔融狀後與耐電暈聚醯亞胺薄膜壓合，兩者緊密粘結在一起，從而得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合膜。所製備的複合薄膜厚度為37.5 μ m0耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1，耐電暈壽命的測試結果見圖2。
[0082]【實施例5】採用熔融擠出塗布法製備複合薄膜
[0083]將平均粒徑IOOnm的納米二氧化鈦與聚全氟乙丙烯樹脂粒料經過高速均勻混合，混煉，冷卻，造粒得到耐電暈聚全氟乙丙烯粒料，其中納米二氧化矽為聚全氟乙丙烯樹脂粒料的重量的8.7%。
[0084]將耐電暈聚全氟乙丙烯幹粒料加入擠出機，採用高溫擠出熔融塗布的工藝使得粒料熔融，然後經過T型模頭擠出，製備得到12.5 μ m耐電暈聚全氟乙丙烯熔融膜，直接塗覆在厚度25 μ m的耐電暈聚醯亞胺薄膜的表面，然後經過牽引並冷卻後，收卷得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜。所製備的複合薄膜厚度為37.5 μ m。耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1，耐電暈壽命的測試結果見圖2。
[0085]【實施例6】採用熔融擠出塗布法製備複合薄膜
[0086]製備方法與實施例5相同，區別僅在於，納米二氧化鈦為聚全氟乙丙烯樹脂粒料的重量的1.0%。耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1,耐電暈壽命的測試結果見圖2。
[0087]【對比例7】採用熔融擠出塗布法製備複合薄膜
[0088]將聚全氟乙丙烯乾料加入擠出機，採用高溫擠出熔融塗布的工藝使得粒料熔融，然後經過T型模頭擠出，製備得到厚度12.5 μ m的聚全氟乙丙烯熔融膜，直接塗覆在厚度25 μ m的耐電暈聚醯亞胺薄膜的表面，然後經過牽引並冷卻後，收卷得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜。所製備的複合薄膜厚度為37.5 μ m。耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1，耐電暈壽命的測試結果見圖2。
[0089]【對比例8】採用熔融擠出塗布法製備複合薄膜
[0090]將平均粒徑IOOnm的納米二氧化鈦與聚全氟乙丙烯樹脂粒料經過均勻混合，經過混煉，冷卻造粒得到耐電暈聚全氟乙丙烯粒料，其中納米二氧化矽為聚全氟乙丙烯樹脂粒料的重量的0.8%。
[0091]將耐電暈聚全氟乙丙烯粒料加入擠出機，採用高溫擠出熔融塗布的工藝使得粒料熔融，然後經過T型模頭擠出，製備得到厚度12.5 μ m的耐電暈聚全氟乙丙烯熔融膜，直接塗覆在厚度25μπι的耐電暈聚醯亞胺薄膜的表面，然後經過牽引並冷卻後，收卷得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜。所製備的複合薄膜厚度為37.5 μ m。耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1，耐電暈壽命的測試結果見圖2。
[0092]【對比例9】採用熔融擠出塗布法製備複合薄膜
[0093]將平均粒徑IOOnm的納米二氧化鈦與聚全氟乙丙烯樹脂粒料經過均勻混合，經過混煉，冷卻造粒得到耐電暈聚全氟乙丙烯粒料，其中納米二氧化鈦為聚全氟乙丙烯樹脂粒料的重量的12%。
[0094]將耐電暈聚全氟乙丙烯粒料加入擠出機，採用高溫擠出熔融塗布的工藝使得粒料熔融，然後經過T型模頭擠出，製備得到12.5 μ m耐電暈聚全氟乙丙烯熔融膜，直接塗覆在厚度25μπι的耐電暈聚醯亞胺薄膜的表面，然後經過牽引並冷卻後，收卷得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜。所製備的複合薄膜厚度為37.5 μ m。耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1，耐電暈壽命的測試結果見圖2。 [0095]【性能檢測與結果分析】
[0096]1、粘結性能檢測
[0097]根據GB13542.6規定的方法對製成的複合薄膜性能的粘結性能進行評價。
[0098]2、耐電暈壽命測試
[0099]根據ASTM2275規定的方法對製成的耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜的耐電暈性進行評價。所用的耐電暈測試儀(TDCT-10KV)為杭州泰達實業有限公司製造。採用6mm不鏽鋼電極，在23 土 1°C，60 土 5RH%的空氣中，施加50Hz頻率的電壓。通過選擇不同的電壓強度，測定耐電暈聚醯亞胺薄膜的擊穿時間。
[0100]3、耐高頻脈衝電壓性能測試
[0101]根據GBT21707-2008《變頻調速專用三相異步電動機絕緣規範規定》，採用上海申發檢測儀器有限公司的JGM-3F型高頻脈衝絕緣測試儀，對製成的耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜的耐電暈性進行評價。所用電極為6mm不鏽鋼電極，測試溫度23±2°C ;脈衝電壓峰峰值:3.0KV ;脈衝佔空比:50% ;脈衝頻率:20KHz ;脈衝波形及極性:雙極性方波；脈衝上升時間(負載):50ns。
[0102]4、結果分析
[0103]耐高頻脈衝電壓時間和粘結性能的測試結果見表1，耐電暈壽命的測試結果見圖2。
[0104]實施例1~2與對比例I~3:輥式塗布法
[0105]實施例1:耐電暈聚全氟乙丙烯複合薄膜中納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯樹脂的8.7%，複合薄膜的耐高頻脈衝電壓性能與粘結性能均良好。[0106]實施例2:耐電暈聚全氟乙丙烯複合薄膜中納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯樹脂的1.0%，複合薄膜的耐高頻脈衝電壓性能與粘結性能均較好。
[0107]對比例1:聚全氟乙丙烯複合薄膜中不含納米無機填料，複合薄膜的耐高頻脈衝電壓性能明顯較差，粘結性能良好。
[0108]對比例2:耐電暈聚全氟乙丙烯複合薄膜中納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯樹脂的0.8%，複合薄膜的耐高頻脈衝電壓性能較差，粘結性能良好。
[0109]對比例3:耐電暈聚全氟乙丙烯複合薄膜中納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯樹脂的12%，複合薄膜的耐高頻脈衝電壓性能良好，粘結性能差。
[0110]實施例3?4、對比例4?6:熱複合法
[0111]實施例3:耐電暈聚全氟乙丙烯複合薄膜中納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯樹脂的8.7%，複合薄膜的耐高頻脈衝電壓性能與粘結性能均良好。
[0112]實施例4:耐電暈聚全氟乙丙烯複合薄膜中納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯樹脂的1.0%，複合薄膜的耐高頻脈衝電壓性能與粘結性能均較好。
[0113]對比例4:聚全氟乙丙烯複合薄膜中不含納米無機填料，複合薄膜的耐高頻脈衝電壓性能明顯較差，粘結性能良好。
[0114]對比例5:耐電暈聚全氟乙丙烯複合薄膜中納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯樹脂的0.8%，複合薄膜的耐高頻脈衝電壓性能一般，粘結性能良好。
[0115]對比例6:耐電暈聚全氟乙丙烯複合薄膜中納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯樹脂的12%，複合薄膜的耐高頻脈衝電壓性能很好，粘結性能差。
[0116]實施例5?6、對比例7?9:熔融擠出塗布法
[0117]實施例5:耐電暈聚全氟乙丙烯複合薄膜中納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯樹脂的8.7%，複合薄膜的耐高頻脈衝電壓性能與粘結性能均良好。
[0118]實施例6:耐電暈聚全氟乙丙烯複合薄膜中納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯樹脂的1.0%，複合薄膜的耐高頻脈衝電壓性能與粘結性能均較好。
[0119]對比例7:聚全氟乙丙烯複合薄膜中不含納米無機填料，複合薄膜的耐高頻脈衝電壓性能明顯很差，粘結性能良好。
[0120]對比例8:耐電暈聚全氟乙丙烯複合薄膜中納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯樹脂的0.8%，複合薄膜的耐高頻脈衝電壓性能較差，粘結性能良好。
[0121]對比例9:耐電暈聚全氟乙丙烯複合薄膜中納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯樹脂的12%，複合薄膜的耐高頻脈衝電壓性能很好，粘結性能差。
[0122]表I複合薄膜的粘結性能與耐高頻脈衝電壓性能
[0123]
【權利要求】
1.一種耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜，包括: 薄膜層A，為耐電暈聚醯亞胺薄膜，是所述複合薄膜的主體結構；所述薄膜層A的厚度不低於複合薄膜總厚度的1/3 ； 薄膜層B，含有聚全氟乙丙烯樹脂及填充於其間的納米無機填料，所述薄膜層B覆蓋於所述薄膜層A的至少一面，由此所述複合薄膜具有A-B兩層結構或B-A-B三層結構；所述單個薄膜層B的厚度不超過複合薄膜總厚度的1/2。
2.如權利要求1所述的耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜，其特徵在於所述薄膜層A的厚度≥25 μ m，所述薄膜層B的厚度為2.5~25 μ m。
3.如權利要求1所述的耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜，其特徵在於所述納米無機填料選自無機氧化物中的一種或多種的組合，所述納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯重量的I~10%。
4.如權利要求3所述的耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜，其特徵在於所述納米無機填料選自二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、碳化矽、氮化矽中的一種或兩種的組合，其粒徑分布範圍為10~1000nm。
5.一種權利要求1至4任一項所述的耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜的製備方法，包括以下步驟: 1)製備含有納米無機填料的漿料； 2)將步驟I)製備的漿料，加入聚全氟乙丙烯樹脂乳液中，均勻分散，得到改性聚全氟乙丙烯樹脂分散液； 3)將步驟2)所得的聚全氟乙丙烯樹脂分散液塗覆在耐電暈聚醯亞胺薄膜的單面或雙面，經乾燥，高溫燒結，得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙烯複合薄膜； 其中步驟I)中，漿料的組成為:納米無機填料10~40%重量，分散劑0.01~2%重量，其餘為非質子高沸點極性溶劑。
6.如權利要求5所述的方法，其中步驟I)所述漿料中的分散劑選自矽烷類偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑、鋯酸酯類偶聯劑和鋁酸酯類偶聯劑。
7.如權利要求5所述的方法，其中步驟I)所述漿料中的非質子高沸點極性溶劑選自N, N- 二甲基乙醯胺、N, N- 二甲基甲醯胺和N-甲基吡咯烷酮。
8.如權利要求5所述的方法，其中步驟2)所述漿料加入後，其中含有的納米無機填料的量為聚全氟乙丙烯乳液中聚全氟乙丙烯樹脂重量的1%~10%。
9.一種製備權利要求1至4任一項所述耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜的方法，包括以下步驟: 1)將納米無機填料與聚全氟乙丙烯樹脂的粒料均勻混合，經混煉，擠出造粒，得到耐電暈聚全氟乙丙烯粒料； 2)將耐電暈聚全氟乙丙烯粒料經薄膜擠出成型，得到耐電暈聚全氟乙丙烯薄膜； 3)將耐電暈聚全氟乙丙烯薄膜與耐電暈聚醯亞胺薄膜的單面或雙面經熱複合機在壓力作用下複合，得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜； 其中，所述納米無機填料選自二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、碳化矽、氮化矽中的一種或兩種；納米無機填料的平均粒徑分布範圍為10~1000nm ;納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯乾料重量的I~10%。
10.一種權利要求1至4任一項所述耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜的製備方法，包括以下步驟: 1)將納米無機填料與聚全氟乙丙烯樹脂的粒料均勻混合，經混煉，冷卻造粒，得到耐電暈聚全氟乙丙烯粒料； 2)將耐電暈聚全氟乙丙烯粒料經薄膜擠出成型，使用平縫T型模頭，擠出得到耐電暈聚全氟乙丙烯熔融膜，直接塗覆在經過表面處理的耐電暈聚醯亞胺薄膜的單面或雙面，經冷卻，牽引並切帶，得到耐電暈聚醯亞胺-聚全氟乙丙烯複合薄膜； 其中所述納米無機填料選自二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、碳化矽、氮化矽中的一種或兩種；納米無機填料的平均粒徑分布範圍為10~1000nm ;納米無機填料的含量為聚全氟乙丙烯乾料重量的I~10%。
【文檔編號】B32B27/30GK103832033SQ201310717388
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】何志斌, 袁舜齊, 湯昌丹 申請人:深圳瑞華泰薄膜科技有限公司