一种聚醚酰亚胺-三（2-羟乙基）异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法及应用

本发明涉及复合薄膜制备，具体涉及一种聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法及应用。

背景技术：

1、现代社会对电力的依赖程度不断增加，电子和电力系统的规模和复杂性也在迅速扩大，其中包括电力输送、电信设备、电动汽车和可再生能源系统等多个领域，这些系统的高效运行和可靠性对电绝缘材料提出了更高的要求。绝缘材料在电子和电力系统中发挥着关键的作用，它们用于隔离导电部分，以防止电流泄漏、电弧放电、电热问题和短路等电气问题，绝缘材料的质量和性能直接影响到系统的可靠性和安全性。聚合物电介质薄膜因其出色的电绝缘性能、高介电常数和低电导率而备受青睐。此外，它们通常比传统的绝缘材料如瓷器和玻璃更轻便、易于加工，从而提高了制造效率。在一些特殊应用中，如高电压电力设备、高频电子元件和高温环境中，需要具备高介电常数、高击穿强度和低电导率的绝缘材料。聚合物电介质薄膜因其优异的性能在这些领域中得到广泛应用。为了提高聚合物电介质薄膜的性能，研究人员开始引入有机化合物作为改性剂。这些有机化合物具有独特的电绝缘性能，可以改善介电常数、介电损耗和其他关键特性，以满足高要求的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决传统的复合材料薄膜不能兼具高介电常数和高击穿强度的问题，而提供一种聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法及应用。

2、一种聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法，按以下步骤进行：

3、步骤1：将聚醚酰亚胺颗粒和三(2-羟乙基)异氰尿酸酯粉末加入到n-甲基吡咯烷酮溶液中，在50～80℃的温度条件下机械搅拌至混合均匀，得到混合溶液；

4、步骤2：将步骤1中得到的混合溶液均匀涂覆在预处理过的基板的一个面上，然后将基板进行梯度加热保温，保温结束后冷却至室温，将薄膜剥离，得到聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜，所述的三(2-羟乙基)异氰尿酸酯粉末占聚醚酰亚胺颗粒和三(2-羟乙基)异氰尿酸酯粉末的总质量的0.5％、1％或2％。

5、所述的一种聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的应用，所述的聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜在超级电容器中的应用。

6、本发明的有益效果：

7、(1)本发明一种高介电和高绝缘的pei颗粒及三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法，pei颗粒及三(2-羟乙基)异氰尿酸酯粉末不同质量比溶于n-甲基吡咯烷酮中制成混合溶液，涂膜后进行烘干的方法制备而成。根据绝缘性能，复合材料需要高击穿强度。纯pei膜本身拥有很高的击穿强度，而三(2-羟乙基)异氰尿酸酯具备一定程度的“自我修复”能力，并可以吸收一定程度的冲击能量，在面对高电压冲击时，它能维持全部或者大部分的原有结构，所以掺杂后的复合薄膜相较于纯pei膜有击穿强度的提升。因此，复合材料拥有介电常数和高击穿强度，绝缘性能的提升也是必然。

8、(2)采用本发明工艺制备的pei颗粒及三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜具有优异的介电性能、击穿性能、储能性能，为高性能超级电容器提供新材料，可以广泛地应用于电气、电子和新能源汽车等先进领域。本发明制备设备工艺简单、容易实施、成本低廉且环保无污染，为开发先进的聚合物电容器提供了一个很好的策略。

9、本发明可获得一种聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法及应用。

技术特征：

1.一种聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法，其特征在于步骤1中聚醚酰亚胺颗粒和三(2-羟乙基)异氰尿酸酯粉末的总质量与n-甲基吡咯烷酮溶液的体积的比为(1.75～1.85)g：(9.5～10.5)ml。

3.根据权利要求1所述的一种聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法，其特征在于步骤1中在50～80℃的温度条件下机械搅拌10～16h。

4.根据权利要求1或3所述的一种聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法，其特征在于步骤1中的搅拌速度为200～400r/min。

5.根据权利要求1所述的一种聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法，其特征在于步骤2中预处理过的基板按以下步骤进行处理：先将基板用带有洗洁精的水清洗3～5次，然后用清水清洗3～5次，再用无水乙醇清洗3～5次，最后在鼓风机下吹干，得到预处理过的基板。

6.根据权利要求1或5所述的一种聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法，其特征在于所述的基板为玻璃板。

7.根据权利要求1所述的一种聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法，其特征在于步骤2中的梯度加热保温：将基板置于鼓风烘箱内，在50～80℃的温度条件下干燥10～16h后，转移至真空烘箱内，在80～100℃的温度条件下继续干燥10～16h。

8.根据权利要求1所述的一种聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法，其特征在于步骤2中将基板置于去离子水中将薄膜剥离。

9.根据权利要求1所述的一种聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法，其特征在于所述的聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的厚度为10～15μm。

10.如权利要求1-9任意一项所述的一种聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的应用，其特征在于所述的聚醚酰亚胺-三(2-羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜在超级电容器中的应用。

技术总结
一种聚醚酰亚胺‑三(2‑羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法及应用，涉及复合薄膜制备技术领域。本发明的目的是为了解决传统的复合材料薄膜不能兼具高介电常数和高击穿强度的问题。本发明一种高介电和高绝缘的PEI颗粒及三(2‑羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法，PEI颗粒及三(2‑羟乙基)异氰尿酸酯粉末不同质量比溶于N‑甲基吡咯烷酮中制成混合溶液，涂膜后进行烘干的方法制备而成。本发明制备设备工艺简单、容易实施、成本低廉且环保无污染，为开发先进的聚合物电容器提供了一个很好的策略。本发明可获得一种聚醚酰亚胺‑三(2‑羟乙基)异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法及应用。

技术研发人员：冯宇,贾柏川,张文超,岳东
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4