一种含导热填料的PEEK复合绝缘电磁线及其制备方法与流程

本发明涉及绝缘线，尤其涉及一种含导热填料的peek复合绝缘电磁线及其制备方法。

背景技术：

1、聚醚醚酮（peek）是一种性能优异的热塑性工程塑料，具有高耐热性（稳定运行温度可达-40°c至260°c）、优良的机械性能和易加工特性，在电磁线绝缘领域具有广阔的应用前景。随着新能源汽车驱动电机、航空航天电气系统、高频高压电力电子设备等高端领域对电磁线绝缘性能要求的日益苛刻，peek基绝缘材料受到广泛关注。当前，行业对电磁线绝缘材料的关键性能指标要求包括：击穿电压（bdv）、局部放电起始电压（pdiv）、耐电晕性能以及耐油老化性能等，尤其是在新能源汽车电机应用中，对peek电磁线在更高温度、更高电压和更严苛运行条件下的长期可靠性提出了越来越高的要求。

2、 为解决单一peek的性能不足，现有技术尝试将peek与其他绝缘材料（如超支化聚酯）组合使用。然而，简单地将不同材料分层组合，容易在层间形成物理界面，导致界面处空间电荷积聚、局部电场集中，成为局部放电的起始点。现有绝缘电线在高频电压冲击下容易发生局部电离放电，而界面缺陷正是导致局部放电现象的重要原因之一。对比例数据表明，将peek和超支化聚酯分别作为不同绝缘层简单组合时，击穿电压仅约1.5 kv，直流绝缘电阻仅约2×1010 ω，与真正形成分子级复合的体系存在数量级的差距。

3、为进一步提升绝缘性能，现有技术尝试将纳米二氧化硅等无机纳米填料引入聚合物基体。然而，纳米颗粒比表面积大、表面能高，极易团聚。研究表明，经超支化表面接枝改性的纳米sio2在环氧树脂溶液中不易团聚，长链自由基的引入可抑制纳米sio2团聚，增强无机粒子与环氧基团的结合强度，并在界面区域引入深陷阱，进而显著改善复合材料的介电特性。但超支化聚酯的末端基团数量有限，无法完全包覆所有颗粒表面，团聚体一旦形成，烘烤后即形成微孔和界面缺陷。

4、当涂覆液中同时存在不同尺寸、不同密度的颗粒时，各颗粒的沉降速率和布朗运动强度不同，容易出现分层、沉降或局部富集。在绝缘性涂料中，聚集颗粒的直径超过一定范围时，颗粒在液体中容易沉降，无法均一地分散。在实际生产中，这种偏析导致涂层沿厚度方向组成不均匀，局部fbnnss过多或过少，介电常数梯度失配，电场在贫填料区集中，成为击穿的起始点。

5、综上所述，现有技术面临的核心矛盾是：peek的耐高温性和机械强度优异，但其快速结晶特性导致与其他绝缘材料复合时层间互扩散不足；纳米填料的引入可提升绝缘性能，但多尺度颗粒的级配失调又导致涂层偏析和缺陷。现有技术未能提供一种能够同时解决层间互扩散不足和多尺度颗粒级配失调问题的技术方案。因此，亟需开发一种新型复合绝缘材料体系，通过合理的材料选择和结构设计，在保证优异绝缘性能的同时，兼顾高耐热性和良好的界面相容性，以满足日益苛刻的电磁线绝缘要求。

技术实现思路

1、本申请实施例通过提供一种含导热填料的peek复合绝缘电磁线及其制备方法，解决了现有技术中存在的问题。

2、本申请实施例提供了一种含导热填料的聚醚醚酮复合绝缘电磁线，包括铜导体和依次设置于所述铜导体表面的第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层；所述第一绝缘层和所述第三绝缘层均为聚醚醚酮与纳米二氧化硅超支化聚酯的复合层；所述第二绝缘层为含羟基化氮化硼纳米片的纳米二氧化硅超支化聚酯层；所述羟基化氮化硼纳米片的总添加量占所述纳米二氧化硅超支化聚酯固含量的2%-4%；所述羟基化氮化硼纳米片包括不同片径的羟基化氮化硼纳米片，不同片径的羟基化氮化硼纳米片在所述第二绝缘层厚度方向呈梯度分布。

3、进一步的，所述不同片径的羟基化氮化硼纳米片包括大片径羟基化氮化硼纳米片、中片径羟基化氮化硼纳米片和小片径羟基化氮化硼纳米片；所述大片径羟基化氮化硼纳米片的片径为1.5-3 μm，片厚为3-5 nm；所述中片径羟基化氮化硼纳米片的片径为0.5-1.5 μm，片厚为1-3 nm；所述小片径羟基化氮化硼纳米片的片径为0.2-0.5 μm，片厚为1-2nm。

4、进一步的，所述大片径羟基化氮化硼纳米片、所述中片径羟基化氮化硼纳米片和所述小片径羟基化氮化硼纳米片的质量比为1:2:2。

5、进一步的，所述羟基化氮化硼纳米片的总添加量占所述纳米二氧化硅超支化聚酯固含量的3%。

6、进一步的，所述纳米二氧化硅超支化聚酯由超支化聚酯与纳米二氧化硅按质量比1.35:1反应制得。

7、进一步的，所述第一绝缘层和所述第三绝缘层中，所述纳米二氧化硅超支化聚酯与聚醚醚酮按质量比2.35:1混合。

8、进一步的，所述第一绝缘层的厚度为15 μm，所述第二绝缘层的厚度为22 μm，所述第三绝缘层的厚度为65 μm。

9、进一步的，所述第一绝缘层在390°c烘烤75 s，所述第二绝缘层在370°c烘烤50 s，所述第三绝缘层在390°c烘烤100 s。

10、一种含导热填料的聚醚醚酮复合绝缘电磁线的制备方法，包括：将羟基化氮化硼纳米片分散于二甲基甲酰胺中，加入纳米二氧化硅超支化聚酯，得到含羟基化氮化硼纳米片的涂覆液；将纳米二氧化硅超支化聚酯与聚醚醚酮漆混合得到混合液；在铜导体表面涂覆所述混合液并烘烤形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层表面涂覆所述含羟基化氮化硼纳米片的涂覆液并烘烤形成第二绝缘层；在所述第二绝缘层表面涂覆所述混合液并烘烤形成第三绝缘层；所述羟基化氮化硼纳米片的总添加量占所述纳米二氧化硅超支化聚酯固含量的2%-4%，所述羟基化氮化硼纳米片包括不同片径的羟基化氮化硼纳米片，不同片径的羟基化氮化硼纳米片在所述第二绝缘层厚度方向形成梯度分布。

11、进一步的，所述不同片径的羟基化氮化硼纳米片通过不同超声剥离时间制备；大片径羟基化氮化硼纳米片超声剥离6 h，中片径羟基化氮化硼纳米片超声剥离12 h，小片径羟基化氮化硼纳米片超声剥离20 h。

12、本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

13、通过将羟基化氮化硼纳米片引入纳米二氧化硅超支化聚酯体系并与聚醚醚酮复配，形成三层梯度复合绝缘结构，可利用羟基化氮化硼纳米片表面硼羟基与超支化聚酯末端羧基或羟基以及纳米二氧化硅表面硅羟基之间的氢键网络，抑制纳米填料团聚并改善界面相容性；通过不同片径羟基化氮化硼纳米片的级配组合，可利用沉降速率差异在涂层厚度方向形成自梯度分布，使大片径片层在底层富集形成导热阻隔骨架，小片径片层在上层富集形成界面锚定层；从而提升击穿电压、绝缘电阻、耐高温性能、层间剪切强度、局部放电起始电压和耐电晕性能，并改善填料分散均匀性和涂层结构稳定性。

1.一种含导热填料的聚醚醚酮复合绝缘电磁线，其特征在于，包括铜导体和依次设置于所述铜导体表面的第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层；所述第一绝缘层和所述第三绝缘层均为聚醚醚酮与纳米二氧化硅超支化聚酯的复合层；所述第二绝缘层为含羟基化氮化硼纳米片的纳米二氧化硅超支化聚酯层；所述羟基化氮化硼纳米片的总添加量占所述纳米二氧化硅超支化聚酯固含量的2%-4%；所述羟基化氮化硼纳米片包括不同片径的羟基化氮化硼纳米片，不同片径的羟基化氮化硼纳米片在所述第二绝缘层厚度方向呈梯度分布。

2.根据权利要求1所述的一种含导热填料的聚醚醚酮复合绝缘电磁线，其特征在于，所述不同片径的羟基化氮化硼纳米片包括大片径羟基化氮化硼纳米片、中片径羟基化氮化硼纳米片和小片径羟基化氮化硼纳米片；所述大片径羟基化氮化硼纳米片的片径为1.5-3 μm，片厚为3-5 nm；所述中片径羟基化氮化硼纳米片的片径为0.5-1.5 μm，片厚为1-3 nm；所述小片径羟基化氮化硼纳米片的片径为0.2-0.5 μm，片厚为1-2 nm。

3.根据权利要求2所述的一种含导热填料的聚醚醚酮复合绝缘电磁线，其特征在于，所述大片径羟基化氮化硼纳米片、所述中片径羟基化氮化硼纳米片和所述小片径羟基化氮化硼纳米片的质量比为1:2:2。

4.根据权利要求1所述的一种含导热填料的聚醚醚酮复合绝缘电磁线，其特征在于，所述羟基化氮化硼纳米片的总添加量占所述纳米二氧化硅超支化聚酯固含量的3%。

5.根据权利要求1所述的一种含导热填料的聚醚醚酮复合绝缘电磁线，其特征在于，所述纳米二氧化硅超支化聚酯由超支化聚酯与纳米二氧化硅按质量比1.35:1反应制得。

6.根据权利要求1所述的一种含导热填料的聚醚醚酮复合绝缘电磁线，其特征在于，所述第一绝缘层和所述第三绝缘层中，所述纳米二氧化硅超支化聚酯与聚醚醚酮按质量比2.35:1混合。

7.根据权利要求1所述的一种含导热填料的聚醚醚酮复合绝缘电磁线，其特征在于，所述第一绝缘层的厚度为15 μm，所述第二绝缘层的厚度为22 μm，所述第三绝缘层的厚度为65 μm。

8.根据权利要求1所述的一种含导热填料的聚醚醚酮复合绝缘电磁线，其特征在于，所述第一绝缘层在390°c烘烤75 s，所述第二绝缘层在370°c烘烤50 s，所述第三绝缘层在390°c烘烤100 s。

9.一种含导热填料的聚醚醚酮复合绝缘电磁线的制备方法，其特征在于，包括：将羟基化氮化硼纳米片分散于二甲基甲酰胺中，加入纳米二氧化硅超支化聚酯，得到含羟基化氮化硼纳米片的涂覆液；将纳米二氧化硅超支化聚酯与聚醚醚酮漆混合得到混合液；在铜导体表面涂覆所述混合液并烘烤形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层表面涂覆所述含羟基化氮化硼纳米片的涂覆液并烘烤形成第二绝缘层；在所述第二绝缘层表面涂覆所述混合液并烘烤形成第三绝缘层；所述羟基化氮化硼纳米片的总添加量占所述纳米二氧化硅超支化聚酯固含量的2%-4%，所述羟基化氮化硼纳米片包括不同片径的羟基化氮化硼纳米片，不同片径的羟基化氮化硼纳米片在所述第二绝缘层厚度方向形成梯度分布。

10.根据权利要求9所述的一种含导热填料的聚醚醚酮复合绝缘电磁线的制备方法，其特征在于，所述不同片径的羟基化氮化硼纳米片通过不同超声剥离时间制备；大片径羟基化氮化硼纳米片超声剥离6 h，中片径羟基化氮化硼纳米片超声剥离12 h，小片径羟基化氮化硼纳米片超声剥离20 h。