CN109082119A - 一种纤维素改性的聚酰亚胺耐电晕薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纤维素改性的聚酰亚胺耐电晕薄膜及其制备方法，包含如下制备步骤：预处理后的纤维素加入异丙醇铝、KH550硅烷偶联剂、乳化剂，高压乳化机中高速分散形成均匀的乳液；将4，4'‑二氨基二苯醚和二甲基乙酰胺混合溶解成含胺溶液，将乳液和含胺溶液搅拌混合，然后将均苯四甲酸二酐分步骤加入至所述经过混合的溶液中以制作成聚酰胺酸树脂；得到的聚酰胺酸树脂通过流延工艺形成薄膜，加热，得到纤维素改性的聚酯亚胺薄膜。本发明的薄膜中，氧化铝粒子均匀地分布至聚酰亚胺薄膜中；纤维素在薄膜内部形成网状结构，提高了薄膜强度；纤维素的引入，也能提高薄膜的介电性能和耐电晕性能。

Description

一种纤维素改性的聚酰亚胺耐电晕薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及化工和化学的材料制备领域，具体地，涉及一种聚酰亚胺薄膜，更具体地，涉及一种纤维素改性的聚酰亚胺耐电晕薄膜及其制备方法。
背景技术
聚酰亚胺(PI)薄膜具有良好的耐热性能、机械性能、电气性能和耐辐射性能，在电子工业领域和航空航天等领域发挥着十分重要的作用。然而普通PI薄膜的耐电晕性能较差，已经不能满足高压发电机、高压发动机、变频电机等特殊电气设备上的要求。
为了解决PI薄膜耐电晕性能方面的不足，美国杜邦公司在1994年左右相继推出由纳米氧化铝填充的耐电晕PI薄膜系列Kapton CR和Kapton FCR。Kapton CR在50Hz交流电、20MV/m的电场强度下，其寿命可超过十万小时，而传统的Kapton 100HN薄膜的寿命只有200h左右。但是由于价格昂贵，且出于高端设备的战略考虑。国内有必要掌握成熟的耐电晕PI薄膜制备技术。
近几十年来，我国已对耐电晕PI薄膜展开了详细研究，已取得一定的成果和结论，其中认为对于聚酰亚胺耐电晕纳米复合材料，影响材料性能的因素有很多。制备工艺、纳米填料的种类、含量、表面化学改性是影响复合材料性能的关键因素。聚酰亚胺耐电晕薄膜的制备工艺主要有原位复合以及溶胶-凝胶法，这两种工艺各有优缺点。原位复合往往需要对纳米填料进行表面化学改性，但无机纳米填料的表面化学改性效果较差，难以提高纳米填料在聚酰亚胺基体中的分散性。然而，其流程简单，工艺成熟，非常适合工业生产。溶胶-凝胶法能够让纳米粒子均匀分散与基体之中，但也存在很多缺点。如需要加入一定量的水和催化剂，这会对聚合物的性能有显著影响；其次是在凝胶干燥过程中，溶剂、小分子、水的挥发可能导致材料内部产生收缩应力，影响材料的力学和机械性能；此外，该方法无法实现对无机颗粒晶型的控制。溶胶-凝胶法工艺在产业化生产上还存在诸多问题。有关纳米填料的种类，除了杜邦公司采用的纳米Al2O3以外，纳米SiO2，纳米TiO2，纳米ZnO，纳米AlN，蒙脱土(MMT)均可以不同程度提高聚酰亚胺薄膜的耐电晕性能。不同纳米填料协同添加，还可进一步提高薄膜的耐电晕性能(Applied Surface Science 2012，263：30)。
中国专利CN101812183A公开了一种含无机纳米粉体的聚酰亚胺多层复合膜的制备方法，其中包括如下步骤：(1)无机纳米粉体的预处理；(2)以4，4′-二氨基二苯醚，均苯四甲酸二酐为原料单体溶于溶剂中，聚合生成聚酰胺酸溶液；(3)将预处理后的无机纳米粉体经超声分散于溶剂中，加入到聚酰胺酸溶液中，制备出含无机纳米粉体的聚酰胺酸溶液；(4)将含无机纳米粉体的聚酰胺酸溶液及纯聚酰胺酸溶液分别按顺序进行铺膜；(5)将薄膜放入烘箱中于50-400℃进行热亚胺化处理得到含无机纳米粉体的聚酰亚胺杂化多层复合膜。得到含无机纳米粉体的聚酰亚胺复合材料往往降低了薄膜的力学性能，尤其当纳米粉体分散不均匀时，对于薄膜性能的降低更为显著。
中国专利CN101805517A公开了一种无机颗粒填充的聚酰亚胺薄膜的制造方法，将直径不大于6mm的磨球加入到介质运动磨机的磨桶中，加入部分有机溶剂、无机颗粒和表面改性剂进行球磨，使无机颗粒均匀分散到有机溶剂中，得到无机颗粒/有机溶剂悬浮液。将上述无机颗粒/有机溶剂悬浮液、剩余的有机溶剂、等摩尔的二胺和二酐加入到反应釜中按照常规的方法制备无机颗粒/聚酰胺酸溶液悬浮体，按照常规的流延法生产工艺得到无机颗粒填充的聚酰亚胺薄膜。薄膜透明性好，力学性能优良。
然而上述加入无机粒子复合的聚酰亚胺薄膜，在提高耐电晕性能的程度有限，并且存在无机粒子分散不均匀等不足。因此亟需开发出一种能显著提升聚酰亚胺薄膜耐电晕性能，能较好控制无机粒子在薄膜中的均匀分布，并且薄膜能够达到产业化的要求。
发明内容
本申请发明人针对目前无机粒子复合的聚酰亚胺薄膜中，无机粒子分散不均匀，结合强度不够，耐电晕性能提高有限等不足，开发出一种纤维素改性的聚酰亚胺薄膜，以解决上述不足问题中的一种或多种。
根据本发明的第一方面，提供了一种聚酰亚胺薄膜，其具体方案如下：
一种纤维素改性的聚酰亚胺薄膜，其产品的组合物包括如下重量份组成的组分：
聚酰亚胺约150-200份，纳米氧化铝粒子约1-5份，纤维素约0.01-1份，硅烷偶联剂约1-5份，其特征在于，纤维素负载在纳米氧化铝粒子上，在薄膜中分布均匀的纳米氧化铝。
优选的，所述纳米氧化铝粒子的粒径为约2-50nm。
优选的，所述纤维素相对于纳米氧化铝的重量分数为15-20％。
本发明还提供一种纤维素改性的聚酰亚胺薄膜的制备方法，其包括如下步骤：
(1)纤维素预处理：将纤维素进行适当粉碎后，碱浸处理，水洗，晾干；再进行蒸汽***处理；
(2)制备乳液：将步骤(1)的预处理后的纤维素加入去离子水中，磁力搅拌，再加入异丙醇铝、KH550硅烷偶联剂、乳化剂，高压乳化机中高速分散形成均匀的乳液；
(3)制备聚酰胺树脂：将4，4'-二氨基二苯醚和二甲基乙酰胺混合溶解成含胺溶液，将步骤(2)的乳液和步骤(3)的含胺溶液按照质量比为1：1.1～20同时加入反应釜中搅拌混合，然后按照均苯四甲酸二酐与4，4'-二氨基二苯醚的质量比为1：1～1.2的比例将均苯四甲酸二酐分步骤加入至所述经过混合的溶液中以得到聚酰胺酸树脂；
(4)流延成膜：将步骤(3)得到的聚酰胺酸树脂通过流延工艺形成薄膜；
(5)薄膜亚胺化：将步骤(4)得到的薄膜进行加热，得到耐电晕多孔氧化铝/聚酰亚胺薄膜。
优选的，所述步骤(1)中，所述纤维素为木质纤维素。
优选的，所述步骤(1)中，所述蒸汽***工艺采用压力约为1.0-3.0Mpa，时间约为300-600s。
优选的，所述步骤(2)中，所述纤维素、异丙醇铝、KH550、乳化剂的质量比为0.1-1：1：0.001-0.02：0.005-0.01；更优选、地纤维素、异丙醇铝、KH550、乳化剂的质量比为0.8-1：1：0.001-0.005：0.008-0.01，最优选地，为1：1：0.002：0.01。
优选的，所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
优选的，所述步骤(3)中，含胺溶液配比为质量比为4，4'-二氨基二苯醚20—25％和二甲基乙酰胺75—80％混合。
优选的，所述步骤(4)中的流延工艺为在流涎机上加热聚酰胺酸树脂进行流涎形成薄膜，将所述经过流涎的薄膜根据所需要的尺寸在纵向拉伸机上拉伸。
优选的，所述步骤(5)中的加热温度为350-450℃。
在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。
用于描述本说明书和权利要求的各方面公开的形状、尺寸、比率、角度和数字仅仅是示例，因此，本说明书和权利要求的不限于所示出的细节。在以下描述中，当相关的已知功能或配置的详细描述被确定为不必要地模糊本说明书和权利要求的重点时，将省略详细描述。
在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用“仅～”，否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。
应该指出，尽管在本文中可能出现并使用术语“第一”、“第二”等来描述各种成分和部分，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一组分可以被称为第二组分，并且类似地，第二组分可以被称为第一组分。
根据本发明的技术方案，通过前期的预处理、乳化操作，将纤维素均匀地负载在氧化铝前驱体，利用纤维素的在乳液中的分散缠绕作用，可以将氧化铝分散地分布至聚酰亚胺薄膜中；申请人不希望受制于任何理论研究，但是纤维素可能在薄膜内部形成网状结构，对提高薄膜的拉伸强度以及弹性模量也有积极地影响。同时，纤维素的引入和所述的结构，也提高了薄膜的介电性能和耐电晕性能，延长了薄膜在强电磁场中的寿命。
附图说明
图1a为实施例1纤维素改性的聚酰亚胺薄膜的表层的SEM图；
图1b为实施例1纤维素改性的聚酰亚胺薄膜的横截面的SEM图；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明具体技术方案作出说明。
实施例一
一种纤维素改性的聚酯亚胺薄膜的制备方法，其包含如下步骤：
将10g木质纤维素粉碎，碱浸30min，水洗，干燥，在压力1.6MPa进行300s的蒸汽***，得到的预处理后的纤维素加入去离子水中，磁力搅拌，再加入10g异丙醇铝、0.02gKH550硅烷偶联剂、0.1g乳化剂，在高压乳化机中高速分散形成均匀的乳液；将4，4'-二氨基二苯醚25％和二甲基乙酰胺75％(质量百分比)混合溶解成含胺溶液，将乳液和含胺溶液按照质量比为1：4同时加入反应釜中搅拌混合；然后按照均苯四甲酸二酐与4，4'-二氨基二苯醚的质量比为1：1～1.2的比例将均苯四甲酸二酐分步加入至所述经过混合的溶液中以制作成聚酰胺酸树脂；得到的聚酰胺酸树脂通过流延工艺形成薄膜；薄膜在400℃加热，得到纤维素改性的聚酯亚胺薄膜。
其中得到实施例1得到纤维素改性的聚酰亚胺薄膜的表层的SEM图如图1a所示，横截面的SEM图如图1b所示。从SEM中也可以看出，薄膜表面和内部均匀分布有纤维素和无机粒子，纤维素趋于形成交织的结构，这种类似的网状结构能够提升薄膜的内部张力，从而改善薄膜的弹性以及拉伸力学性能。
实施例二
一种纤维素改性的聚酯亚胺薄膜的制备方法，其包含如下步骤：
将2.5g木质纤维素粉碎，碱浸30min，水洗，干燥，在压力1.5MPa进行400s的蒸汽***，得到的预处理后的纤维素加入去离子水中，磁力搅拌，再加入10g异丙醇铝、0.01gKH550硅烷偶联剂、0.1g乳化剂，在高压乳化机中高速分散形成均匀的乳液；将4，4'-二氨基二苯醚20％和二甲基乙酰胺80％混合溶解成含胺溶液，将乳液和含胺溶液按照质量比为1：4同时加入反应釜中搅拌混合，然后按照均苯四甲酸二酐与4，4'-二氨基二苯醚的质量比为1：1～1.2的比例将均苯四甲酸二酐分步骤加入至所述经过混合的溶液中以制作成聚酰胺酸树脂；得到的聚酰胺酸树脂通过流延工艺形成薄膜；薄膜在400℃加热，得到纤维素改性的聚酯亚胺薄膜。
实施例三
一种纤维素改性的聚酯亚胺薄膜的制备方法，其包含如下步骤：
将10g木质纤维素粉碎，碱浸30min，水洗，干燥，在压力1.6MPa进行300s的蒸汽***，得到的预处理后的纤维素加入去离子水中，磁力搅拌，再加入10异丙醇铝、0.02gKH550硅烷偶联剂、0.1g乳化剂，在高压乳化机中高速分散形成均匀的乳液；将4，4'-二氨基二苯醚25％和二甲基乙酰胺75％混合溶解成含胺溶液，将乳液和含胺溶液按照质量比为1：4同时加入反应釜中搅拌混合，然后按照均苯四甲酸二酐与4，4'-二氨基二苯醚的质量比为1：1～1.2的比例将均苯四甲酸二酐分步加入至所述经过混合的溶液中以制作成聚酰胺酸树脂；得到的聚酰胺酸树脂通过流延工艺形成薄膜；薄膜在370℃加热，得到纤维素改性的聚酯亚胺薄膜。
实施例四
一种纤维素改性的聚酯亚胺薄膜的制备方法，其包含如下步骤：
将5g木质纤维素粉碎，碱浸30min，水洗，干燥，在压力2.0MPa进行300s的蒸汽***，得到的预处理后的纤维素加入去离子水中，磁力搅拌，再加入10g异丙醇铝、0.1gKH550硅烷偶联剂、0.1g乳化剂，在高压乳化机中高速分散形成均匀的乳液；将4，4'-二氨基二苯醚25％和二甲基乙酰胺75％混合溶解成含胺溶液，将乳液和含胺溶液按照质量比为1：10同时加入反应釜中搅拌混合，然后按照均苯四甲酸二酐与4，4'-二氨基二苯醚的质量比为1：1～1.2的比例将均苯四甲酸二酐分步加入至所述经过混合的溶液中以制作成聚酰胺酸树脂；得到的聚酰胺酸树脂通过流延工艺形成薄膜；薄膜在430℃加热，得到纤维素改性的聚酯亚胺薄膜。
实施例五
一种纤维素改性的聚酯亚胺薄膜的制备方法，其包含如下步骤：
将5g木质纤维素粉碎，碱浸30min，水洗，干燥，在压力2.0MPa进行600s的蒸汽***，得到的预处理后的纤维素加入去离子水中，磁力搅拌，再加入10g异丙醇铝、0.2gKH550硅烷偶联剂、0.1g乳化剂，在高压乳化机中高速分散形成均匀的乳液；将4，4'-二氨基二苯醚25％和二甲基乙酰胺75％混合溶解成含胺溶液，将乳液和含胺溶液按照质量比为1：10同时加入反应釜中搅拌混合，然后按照均苯四甲酸二酐与4，4'-二氨基二苯醚的质量比为1：1～1.2的比例将均苯四甲酸二酐分步加入至所述经过混合的溶液中以制作成聚酰胺酸树脂；得到的聚酰胺酸树脂通过流延工艺形成薄膜；薄膜在360℃加热，得到纤维素改性的聚酯亚胺薄膜。
实施例六
一种纤维素改性的聚酯亚胺薄膜的制备方法，其包含如下步骤：
将1g木质纤维素粉碎，碱浸30min，水洗，干燥，在压力1.6MPa进行300s的蒸汽***，得到的预处理后的纤维素加入去离子水中，磁力搅拌，再加入10g异丙醇铝、0.05gKH550硅烷偶联剂、0.1g乳化剂，在高压乳化机中高速分散形成均匀的乳液；将4，4'-二氨基二苯醚25％和二甲基乙酰胺75％混合溶解成含胺溶液，将乳液和含胺溶液按照质量比为1：8同时加入反应釜中搅拌混合，然后按照均苯四甲酸二酐与4，4'-二氨基二苯醚的质量比为1：1～1.2的比例将均苯四甲酸二酐分步加入至所述经过混合的溶液中以制作成聚酰胺酸树脂；得到的聚酰胺酸树脂通过流延工艺形成薄膜；薄膜在400℃加热，得到纤维素改性的聚酯亚胺薄膜。
对实施例1-6得到纤维素改性的聚酯亚胺薄膜进行如下性能测试。
(一)、耐电晕性能测试
采用根据本发明实施方案的工艺制备所述聚酰亚胺薄膜，制备出厚度约为10μm聚酰亚胺复合薄膜。将复合薄膜裁成若干50mm×50mm的试样，并进行耐电晕测试。耐电晕测试采用IEC－60343标准，即电晕棒电极直径6mm(电极端面直径4mm，圆角半径R1mm)，板电极直径50mm，测试条件为室温、环境湿度40％以下、频率50Hz、场强20kV/mm。
(二)、相对介电常数测试
本系列实验采用三琦介电温谱仪，测试夹具依据国际标准ASTMD150方法设计，采用平行板电极原理，测试电极由上下电极+保护电极组成。为了确保测量结果的准确性，样品制备成如下尺寸：1、样品大小：直径5-40mm，厚度小于1mm；2、样品形状制备为圆形薄膜样品，两面镀上电极；3、样品表面平整光滑，保证与平行电极接触良好。
(三)、体积电阻率测试
将复合薄膜裁成若干50mm×50mm的试样，并进行电阻率测试。采用国家标准GBT1410-2006的方法，对薄膜体积电阻率进行测试。仪器为中航时代ZST-121体积电阻测试仪。
(四)、拉伸强度及断裂伸长率测试
拉伸设备为TSL先进伺服***电子拉力机(薄膜电子拉力机)。试样制备：聚酰亚胺薄膜厚度10μm，宽度为30mm。试验速度：100±30mm/min。测试负载量程为50-1000N可调。试样夹持：试样置于试验机两夹具中，使试样纵轴与上下夹具中心连线重合，夹具松紧适宜。拉伸强度的计算公式：
拉伸强度计算公式：
σ＝F/b
σ：拉伸强度(kN/m)
F：力值(N)
b：宽度(mm)。
断裂伸长率计算公式：
断裂伸长率＝△L/L*100％
原长L,变形后的断裂长度为L'，于是断裂伸长△L＝L'-L。
(五)、弹性模量测试
采用《纳米压痕仪和激光超声技术检测薄膜弹性模量》(中国测试技术，2007年第33卷第1期)记载的测试方法对发明的薄膜进行弹性模量测试，薄膜厚度选用100μm。压痕试验仪器采用微硬度试验仪Fischerscopo H100。试验中所用的压头为三棱锥压头，压痕试验按照ISO标准14577-1进行。试验设定三个最大载荷5、10、15mN。加载过程在30s内分60次完成，最大载荷时的蠕变时间设定为30s。卸载过程与加载相同。在设定最大载荷、加载速度，选定试样待测位置后，测试***自动连续记录加载与卸载过程中的载荷-位移关系。得到两条不同的曲线是因为试样在力的加载时发生材料的弹性-塑性变形，在力的卸载时弹性恢复。然后通过公式计算出弹性模量。
对实施例的样品进行电性能和力学性能测试，结果如表1。
表1
从表上中可以看出，相比现有技术，本发明的纤维素改性的聚酰亚胺薄膜，包括耐电晕性能在内的各项电性能得到改善，高压电场下寿命延长显著。同时，由于纤维素均匀地甚至是以网状结构引入，使得薄膜在拉伸强度以及弹性模量方面的力学性能也得到改善。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
本发明至少提供以下方案：
方案1.一种纤维素改性的聚酰亚胺薄膜，包括如下以重量份计的组成组分：
聚酰亚胺约150-200份，纳米氧化铝粒子约1-5份，纤维素约0.01-1份，硅烷偶联剂约1-5份，其特征在于，纤维素可负载在纳米氧化铝粒子上，在薄膜中分布均匀的纳米氧化铝。
方案2.如方案1或2所述的一种纤维素改性的聚酯亚胺薄膜，其特征在于，所述纳米氧化铝粒子的平均粒径约为2-50nm。
方案3.如方案1至3中任一项所述的一种纤维素改性的聚酯亚胺薄膜，其特征在于，所述纤维素相对于所述纳米氧化铝粒子的重量分数为15-20％。
方案4.一种如方案1-3中任一项所述的纤维素改性的聚酰亚胺薄膜的制备方法，其包括如下步骤：
步骤(1)：纤维素预处理：将纤维素进行粉碎，然后进行碱浸处理、水洗、晾干；再进行蒸汽***处理；
步骤(2)：制备乳液：将步骤(1)的预处理后的纤维素加入去离子水中，磁力搅拌，再加入异丙醇铝、KH550硅烷偶联剂、乳化剂，高压乳化机中高速分散形成均匀的乳液；
步骤(3)：制备聚酰胺树脂：将4，4'-二氨基二苯醚和二甲基乙酰胺混合溶解成含胺溶液，将步骤(2)的乳液和所述含胺溶液按照质量比为1：1.1～20同时加入反应釜中搅拌混合，然后按照均苯四甲酸二酐与4，4'-二氨基二苯醚的质量比为1：1～1.2的比例将均苯四甲酸二酐分步骤加入至上述经混合的溶液中以得到聚酰胺酸树脂；
步骤(4)：流延成膜：将步骤(3)得到的聚酰胺酸树脂通过流延工艺形成薄膜；
步骤(5)：薄膜亚胺化：将步骤(4)得到的薄膜进行加热，得到具有改善的耐电晕特性的纤维素改性的聚酰亚胺薄膜。
方案5.如方案4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述纤维素为木质纤维素。
方案6.如方案4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述蒸汽***工艺采用压力约为1.0-3.0Mpa，时间约为300-600s。
方案7.如方案4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述预处理后的纤维素、异丙醇铝、KH550、乳化剂的质量比为0.1-1：1：0.001-0.02：0.005-0.01。
方案8.如方案4至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
方案9.如方案4至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，含胺溶液配比为质量比为4，4'-二氨基二苯醚20—25％和二甲基乙酰胺75—80％混合。
方案10.如方案4至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的加热温度为350-450℃。
本发明还可独立地提供一种或多种纤维素改性的聚酰亚胺薄膜的制备方法。例如：
方案11.纤维素改性的聚酰亚胺薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤(1)：纤维素预处理：将纤维素进行粉碎，然后进行碱浸处理、水洗、晾干；再进行蒸汽***处理；
步骤(2)：制备乳液：将步骤(1)的预处理后的纤维素加入去离子水中，磁力搅拌，再加入异丙醇铝、KH550硅烷偶联剂、乳化剂，高压乳化机中高速分散形成均匀的乳液；
步骤(3)：制备聚酰胺树脂：将4，4'-二氨基二苯醚和二甲基乙酰胺混合溶解成含胺溶液，将步骤(2)的乳液和所述含胺溶液按照质量比为1：1.1～20同时加入反应釜中搅拌混合，然后按照均苯四甲酸二酐与4，4'-二氨基二苯醚的质量比为1：1～1.2的比例将均苯四甲酸二酐分步骤加入至上述经混合的溶液中以得到聚酰胺酸树脂；
步骤(4)：流延成膜：将步骤(3)得到的聚酰胺酸树脂通过流延工艺形成薄膜；
步骤(5)：薄膜亚胺化：将步骤(4)得到的薄膜进行加热，得到具有改善的耐电晕特性的纤维素改性的聚酰亚胺薄膜。
方案12.如方案11所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述纤维素为木质纤维素。
方案13.如方案11所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述蒸汽***工艺采用压力约为1.0-3.0Mpa，时间约为300-600s。
方案14.如方案11所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述预处理后的纤维素、异丙醇铝、KH550、乳化剂的质量比为0.1-1：1：0.005-0.02：0.005-0.01。
方案15.如方案11至14中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
方案16.如方案11至15中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，含胺溶液配比为质量比为4，4'-二氨基二苯醚20—25％和二甲基乙酰胺75—80％混合。
方案17.如方案11至16中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的加热温度为350-450℃。

Claims (10)

1.一种纤维素改性的聚酰亚胺薄膜，包括如下以重量份计的组成组分：
聚酰亚胺约150-200份，纳米氧化铝粒子约1-5份，纤维素约0.01-1份，硅烷偶联剂约1-5份，其特征在于，纤维素负载在纳米氧化铝粒子上，在薄膜中分布均匀的纳米氧化铝。
2.如权利要求1所述的一种纤维素改性的聚酯亚胺薄膜，其特征在于，所述纳米氧化铝粒子的平均粒径约为2-50nm。
3.如权利要求1至2中任一项所述的一种纤维素改性的聚酯亚胺薄膜，其特征在于，所述纤维素相对于所述纳米氧化铝粒子的重量分数为15-20％。
4.一种如权利要求1至3中任一项所述的纤维素改性的聚酰亚胺薄膜的制备方法，其包括如下步骤：
步骤(1)：纤维素预处理：将纤维素进行粉碎，然后进行碱浸处理、水洗、晾干；再进行蒸汽***处理；
步骤(2)：制备乳液：将步骤(1)的预处理后的纤维素加入去离子水中，磁力搅拌，再加入异丙醇铝、KH550硅烷偶联剂、乳化剂，高压乳化机中高速分散形成均匀的乳液；
步骤(3)：制备聚酰胺树脂：将4，4'-二氨基二苯醚和二甲基乙酰胺混合溶解成含胺溶液，将步骤(2)的乳液和所述含胺溶液按照质量比为1：1.1～20同时加入反应釜中搅拌混合，然后按照均苯四甲酸二酐与4，4'-二氨基二苯醚的质量比为1：1～1.2的比例将均苯四甲酸二酐分步骤加入至上述经混合的溶液中以得到聚酰胺酸树脂；
步骤(4)：流延成膜：将步骤(3)得到的聚酰胺酸树脂通过流延工艺形成薄膜；
步骤(5)：薄膜亚胺化：将步骤(4)得到的薄膜进行加热，得到具有改善的耐电晕特性的纤维素改性的聚酰亚胺薄膜。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述纤维素为木质纤维素。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述蒸汽***工艺采用压力约为1.0-3.0Mpa，时间约为300-600s。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述预处理后的纤维素、异丙醇铝、KH550、乳化剂的质量比为0.1-1：1：0.001-0.02：0.005-0.01。
8.如权利要求4至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
9.如权利要求4至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，含胺溶液配比为质量比为4，4'-二氨基二苯醚20—25％和二甲基乙酰胺75—80％混合。
10.如权利要求4至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的加热温度为350-450℃。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114426693A (zh) * 2021-12-29 2022-05-03 宁波长阳科技股份有限公司 一种低黄度高力学性能的无色透明聚酰亚胺薄膜的制备方法
CN115109285A (zh) * 2022-06-21 2022-09-27 太湖方舟新材料科技有限公司 一种耐磨聚酰亚胺绝缘薄膜及其制备方法
CN116496624A (zh) * 2023-05-31 2023-07-28 深圳力越新材料有限公司 一种低介电聚酰亚胺树脂及其制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102040237A (zh) * 2010-12-15 2011-05-04 中国铝业股份有限公司 一种制备纳米氧化铝的方法
CN102161828A (zh) * 2011-03-01 2011-08-24 天津市天缘电工材料有限责任公司 一种耐电晕聚酰亚胺薄膜及其制造方法
CN102786688A (zh) * 2012-08-06 2012-11-21 江苏南方贝昇光电材料有限公司 耐电晕聚酰亚胺薄膜的制备方法
CN103172859A (zh) * 2013-04-16 2013-06-26 株洲时代电气绝缘有限责任公司 聚酰胺酸分散液及其制备方法和聚酰亚胺薄膜
CN103613790A (zh) * 2013-11-19 2014-03-05 齐鲁工业大学 一种纤维素基复合材料的制备方法
CN103834064A (zh) * 2014-02-20 2014-06-04 钟春燕 一种细菌纤维素/铁氧体复合吸波材料及其制备方法
CN104356421A (zh) * 2014-11-11 2015-02-18 亳州师范高等专科学校 一种三维多孔结构的纤维素基复合材料及其制备方法
CN105694036A (zh) * 2016-03-18 2016-06-22 江苏亚宝绝缘材料股份有限公司 一种掺杂氧化铝的聚酰亚胺树脂
CN106750551A (zh) * 2016-12-22 2017-05-31 武汉工程大学 一种纳米硫酸钡/纤维素复合膜及其制备方法和用途
CN107698785A (zh) * 2017-10-31 2018-02-16 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 一种聚酰亚胺基复合薄膜及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102040237A (zh) * 2010-12-15 2011-05-04 中国铝业股份有限公司 一种制备纳米氧化铝的方法
CN102161828A (zh) * 2011-03-01 2011-08-24 天津市天缘电工材料有限责任公司 一种耐电晕聚酰亚胺薄膜及其制造方法
CN102786688A (zh) * 2012-08-06 2012-11-21 江苏南方贝昇光电材料有限公司 耐电晕聚酰亚胺薄膜的制备方法
CN103172859A (zh) * 2013-04-16 2013-06-26 株洲时代电气绝缘有限责任公司 聚酰胺酸分散液及其制备方法和聚酰亚胺薄膜
CN103613790A (zh) * 2013-11-19 2014-03-05 齐鲁工业大学 一种纤维素基复合材料的制备方法
CN103834064A (zh) * 2014-02-20 2014-06-04 钟春燕 一种细菌纤维素/铁氧体复合吸波材料及其制备方法
CN104356421A (zh) * 2014-11-11 2015-02-18 亳州师范高等专科学校 一种三维多孔结构的纤维素基复合材料及其制备方法
CN105694036A (zh) * 2016-03-18 2016-06-22 江苏亚宝绝缘材料股份有限公司 一种掺杂氧化铝的聚酰亚胺树脂
CN106750551A (zh) * 2016-12-22 2017-05-31 武汉工程大学 一种纳米硫酸钡/纤维素复合膜及其制备方法和用途
CN107698785A (zh) * 2017-10-31 2018-02-16 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 一种聚酰亚胺基复合薄膜及其制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
上海中国电工厂七二一工人大学: "《漆包圆铜线的生产》", 31 December 1977 *
包红旭: "《环境工程专业综合设计、研究性实验教程》", 30 November 2016, 辽宁大学出版社 *
化工部合成材料研究院等: "《聚合物防老化实用手册》", 30 June 1999, 化学工业出版社 *
陈洪章等: "《生物质生化转化技术》", 31 October 2012, 冶金工业出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114426693A (zh) * 2021-12-29 2022-05-03 宁波长阳科技股份有限公司 一种低黄度高力学性能的无色透明聚酰亚胺薄膜的制备方法
CN115109285A (zh) * 2022-06-21 2022-09-27 太湖方舟新材料科技有限公司 一种耐磨聚酰亚胺绝缘薄膜及其制备方法
CN115109285B (zh) * 2022-06-21 2024-04-12 太湖方舟新材料科技有限公司 一种耐磨聚酰亚胺绝缘薄膜及其制备方法
CN116496624A (zh) * 2023-05-31 2023-07-28 深圳力越新材料有限公司 一种低介电聚酰亚胺树脂及其制备方法

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