一种自粘聚酰亚胺云母带及其生产工艺的制作方法

本发明涉及绝缘材料，具体涉及一种自粘聚酰亚胺云母带及其生产工艺。

背景技术：

1、随着电力电子技术的发展，大功率高速开关器件广泛应用于高速机车的变频调速系统中，变频电机具有控制方便、节能等优势，已在高速铁路、舰船、家电等众多领域得到了广泛应用。其中在高速动车组等普通采用变频调速交流传动系统，变频调速牵引电机是交流传动电力机车的关键部件之一，其性能直接影响到高速动车组运行的稳定性和可靠性。变频调速牵引电机输出的电压具有上升沿陡、频率高等特点，致使牵引电机绝缘长期承受高频陡脉冲电应力，导致绕组端部过电压产生很强的电场；另一方面，电机绝缘系统还承受热、潮气以及频繁机械振动等各种环境应力，加速了电机绝缘的老化速率。

2、固体材料的介电强度是衡量其绝缘性能的一个重要参数，固体电介质在电、热等应力作用下导致的绝缘击穿将产生永久性的绝缘破坏，使电气设备或电子元件的使用寿命终结。聚酰亚胺是一类主链中含有酰亚胺环结构的高性能聚合物。聚酰亚胺薄膜由于具有优异的综合性能，包括耐热性、机械性能、尺寸稳定性及电气绝缘性能，作为牵引电机定子匝间绝缘和对地绝缘的基础绝缘材料在变频调速牵引电机中得到了广泛应用。聚酰亚胺分子链上具有π-π、π-p等共轭体系及醚键、杂环产生的偶极吸引力，使化学键具有较强的稳定性。然而，聚酰亚胺薄膜在服役过程中受到光、电、热、机械、化学腐蚀等因素的作用会逐渐老化降解，分子链断裂使电气强度降低而导致绝缘击穿，对牵引电机的运行带来潜在危险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种自粘聚酰亚胺云母带及其生产工艺，解决以下技术问题：

2、现有的云母带使用的聚酰亚胺薄膜在受到老化降解后，聚酰亚胺分子链断裂导致绝缘材料被击穿。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种自粘聚酰亚胺云母带，所述云母带包括云母纸层，所述云母纸层一侧设置聚酰亚胺薄膜层、另一侧设置有无碱玻璃布层，所述云母纸层与聚酰亚胺薄膜层通过第一胶粘剂层复合，所述云母纸层与无碱玻璃布层通过第二胶粘剂层复合；

5、所述聚酰亚胺薄膜层的制备方法包括如下步骤：

6、s1：氮气氛围中，将纳米氧化铝、n,n-二甲基甲酰胺加入反应釜a中，分散均匀,加入偏苯三酸酐,分散均匀，加入二月桂酸二丁基锡,控制温度110-120℃，搅拌条件下保温9-12h，洗涤、分离、干燥，得到改性氧化铝；

7、s2：氮气氛围中，将八甲基环四硅氧烷、八苯基环四硅氧烷、1,3-双(3氨基丙基)四甲基二硅氧烷加入反应瓶中，控制温度90-100℃，加入四甲基铵硅烷醇,保温反应24-36h，控制温度160-165℃，保温0.5-1h，控制温度100-110℃下真空除去低沸物,得到组分一；

8、s3：氮气氛围中，将n,n′-二甲基乙酰胺、均苯四甲酸二酐加入反应釜b中，分散均匀，加入4,4′-二氨基二苯醚，控制温度0-5℃，搅拌条件下保温3-6h，加入改性氧化铝、组分一,搅拌条件下保温3-6h，得到混合液；

9、s4：将混合液在洁净玻璃板上延流成膜，热处理，冷却至室温，脱模，得到聚酰亚胺薄膜。

10、作为本发明的进一步方案：s1中纳米氧化铝、n,n-二甲基甲酰胺、偏苯三酸酐、二月桂酸二丁基锡的添加比为10g：100-200ml：1-5g：0.05-0.5g。

11、作为本发明的进一步方案：s2中八甲基环四硅氧烷、八苯基环四硅氧烷、1,3-双(3氨基丙基)四甲基二硅氧烷、四甲基铵硅烷醇的质量比为1-2：3-6：2-5：0.03-0.1。

12、作为本发明的进一步方案：s3中n,n′-二甲基乙酰胺、4,4′-二氨基二苯醚、均苯四甲酸二酐、改性氧化铝、组分一的质量比为10-25：1：1-2：0.15-0.35：0.1-0.5。

13、作为本发明的进一步方案：s4中热处理具体步骤为：置于真空干燥箱中阶梯程序升温：（80-100）℃×（1-3）h、（120-150）℃×（1-2）h、（200-240）℃×（1-2）h、（250-300）℃×（0.5-1）h。

14、作为本发明的进一步方案：聚酰亚胺薄膜层厚度为0.025-0.050mm。

15、作为本发明的进一步方案：云母纸层是定量为70-180g/cm2的非煅烧型白粉云母纸；云母纸的厚度为0.05-0.12mm。

16、作为本发明的进一步方案：无碱玻璃布层是定量为17-25g/cm2的电工无碱玻璃布；无碱玻璃布层厚度0.02-0.05mm。

17、作为本发明的进一步方案：所述第一胶粘剂层为胶粘剂涂覆在聚酰亚胺薄膜层一侧得到；第一胶粘剂层的质量占云母带总质量的5-10%；第二胶粘剂层为胶粘剂涂覆在无碱玻璃布层一侧得到；第二胶粘剂层的质量占云母带总质量的1-5%。

18、作为本发明的进一步方案：所述胶粘剂包括如下重量份的原料：40-50份有机硅改性环氧树脂、1-5份气相二氧化硅、5-10份己二酸、0.1-1份乙酰丙酮铬；3-15份溶剂；溶剂为甲苯、二甲苯、丁酮、丙酮、乙酸乙酯中的一种或多种以任意比混合得到。

19、作为本发明的进一步方案：所述有机硅改性环氧树脂的制备方法包括如下步骤：

20、c1：氮气氛围中，将80-100g八甲基环四硅氧烷、3-5g n-β-胺乙基-γ氨丙基甲基二硅氧烷加入反应瓶中，分散均匀，加入8-12g氢氧化钾、0.05-0.5g六甲基二硅氧烷，分散均匀，控制温度80-100℃，保温6-9h，得到氨基硅油；

21、c2：将100g的氨基硅油、4-8g的环氧树脂（ecc202）加入反应瓶中，控制温度90-110℃，保温0.5-1h，控制温度70-80℃，加入3-5g 4,4′-二氨基二苯甲烷（固化剂），搅拌均匀，得到有机硅改性环氧树脂。

22、一种自粘聚酰亚胺云母带的生产工艺，包括如下步骤：

23、a1：在聚酰亚胺薄膜层一侧涂覆第一胶粘剂，烘焙，制得具备第一胶粘剂层的复合层一；

24、a2：在无碱玻璃布层一侧涂覆第二胶粘剂，制得具备第二胶粘剂层的复合层二；

25、a3：复合层二通过第二胶粘剂层与云母纸层复合，烘焙，制得具备云母纸层（1）的复合层三；

26、a4：复合层一通过第一胶粘剂层与复合层三复合，所述第一胶粘剂层设置在聚酰亚胺薄膜层和云母纸层之间，得到云母带。

27、作为本发明的进一步方案：a4中复合具体内容为：90-120℃下烘烤5-10min。

28、本发明的有益效果：

29、（1）本技术首先利用偏苯三酸酐对纳米氧化铝进行改性，得到改性氧化铝；本技术制备的改性氧化铝表面具有丰富的羧基，在纳米粒子表面包裹一层有机物膜，形成较大的空间位阻，有效阻止纳米粒子团聚，改善纳米粒子在基体中的稳定性，提高与有机体的相容性。本技术将改性后的氧化铝添加在聚酰胺酸制备过程中，通过组分一将改性氧化铝与聚酰亚胺分子链进行交联，粒子表面包裹的有机物与聚酰亚胺分子链发生化学反应，产生化学键连接，增强膜中有机相和无机相之间的相互作用，有效提高聚酰亚胺的耐热性、力学性能和电学性能，并利用组分一的硅氧键si-o键，赋予聚酰亚胺低的热膨胀系数和低吸水率的特性，在聚酰亚胺中形成互穿的网络结构，使聚酰亚胺的耐热性提高，热膨胀系数降低，改善聚合物的力学性能和韧性。

30、（2）本技术利用组分一将氧化铝和聚酰亚胺分子链交联，使聚酰亚胺分子链在局部放电时不易被破坏，局部放电后残留下的改性氧化铝聚集在固体介质表面并形成絮状结构，改性氧化铝在电场作用下具有自迁移特性，聚酰亚胺基体局部区域熔融或降解后，析出的纳米粒子在电场作用下迁移到此处以平衡电场，有效阻止带电粒子对有机物的撞击，从而抑制其对聚合物的进一步侵蚀、避免进一步介质击穿；析出的氧化铝与胶粘剂粘附性能好，有效提高云母带在使用过程中的绝缘稳定性。

31、（3）本技术将均苯四甲酸二酐和4,4′-二氨基二苯醚在非质子极性溶剂（n,n′-二甲基乙酰胺）中进行低温溶液聚合，获得聚酰胺酸溶剂，并利用聚酰胺酸溶剂进行热亚胺化，得到聚酰亚胺薄膜；在聚酰胺酸制备过程中，通过添加组分一和改性氧化铝；本技术通过反应将组分一接枝聚酰胺酸分子链将含醚、含硅等柔性基团引入到聚酰亚胺链段中，聚酰亚胺的刚性链段作用力减弱、分子链之间的作用力减弱，有效提高聚合物的韧性，提高聚酰亚胺的加工流动性；本技术利用氧化铝的表面和界面效应特性，提高材料的刚性和韧性；并利用改性氧化铝表面羧基基团，增加薄膜的亲水性能、水接触角降低，薄膜的粘附功能提高。解决纯聚酰亚胺薄膜因表面光滑以及低表面化学活性，与基材的界面粘结性能差的问题。本技术制备的聚酰亚胺薄膜复合云母带是一种以云母纸为基材，粘合聚酰亚胺薄膜、无碱玻璃布层组成的绝缘材料，具有优秀的耐热性能、力学性能以及电气性能，在耐高温电机领域应用广泛。