成果简介

本项目主要生产超高耐电晕纳米杂化复合聚酰亚胺 薄膜，属于绝缘薄膜类材料。项目产品已广泛应用于牵 引电机、风力发电机、高频高压电机、特种电机等匝间 绝缘和主绝缘、云母带、特大型线圈外绝缘耐电晕保护 层、风力发电线缆、大型变频电机、石油电机线缆、化 工等行业。本项目产品为三层耐电晕复合结构，中间为纯聚酰 亚胺层，两面为纳米杂化亚胺耐电晕层的薄膜。该结构 能够在纯聚酰亚胺层和两面的纳米复合层之间合理分配 内电场，既可以得到优异的介电性能，又可以保证三层 复合结构具有极佳的力学性能。产品的耐电晕原理是： 硅 / 铝氧化物与聚酰亚胺纳米复合后，可在材料表面形 成均匀分布的空间电荷反电场，从而大大抑制了由于电 晕放电形成的带电粒子对材料表面的电晕腐蚀。同时， 在材料内部限制外电场作用下的载流子运动，使得载流 子的能量大幅度降低，从而有效抑制了带电粒子对材料 内部高分子基体材料的破坏。本项目在材料方面创新提出了化学结构载流子陷阱 概念，用作薄膜的耐电晕纳米结构设计，所制备的纳米 杂化三层复合耐电晕聚酰亚胺薄膜的耐电晕寿命达到同 类薄膜的 2 倍以上，其它介电性能和力学性能以及耐热 性能等也达到或略高于同类薄膜水平。在制备工艺上， 采用上胶法制备三层复合耐电晕聚酰亚胺薄膜，相对于 目前国际上最先进的制膜工艺及设备而言，工艺、设备 大幅度简化 , 成本大幅度降低，能耗大大降低，更加绿 色环保。

成果成熟度

孵化或试生产阶段

行业及市场

目前，聚酰亚胺薄膜全球最主要的生产厂家是美 国杜邦公司，占世界总生产能力的 70％，市场占有率为 80％以上。其中，耐电晕聚酰亚胺薄膜在世界范围内处于垄断地位，其技术指标远高于其它同类产品，其 价格在 3000 元 / 公斤左右，且对我国在军工等敏感领 域上的应用进行限制。全球市场每年约需聚酰亚胺薄膜 80 余吨，产值 2-3 亿元，国内市场每年约需 20 余吨，产值 6000-8000 万元。国际品牌基本上全部出自美国杜邦、ABB、西门 子、日本宇部等国际大公司，其中杜邦公司的 Kapton 100CR 耐电晕聚酰亚胺薄膜自从问世以来一直以其优 异的耐电晕性能垄断国际市场，其纳米硅 / 铝氧化物的 制备采用的是气溶胶的方法。为满足我国高铁、核能、 风电、高端机电等高技术产业产品，只能大量进口美国 杜邦公司的耐电晕聚酰亚胺薄膜。对于耐电晕聚酰亚胺薄膜制备技术的研究，我国起 步较晚，中科院、西交大、上交大等一流院所均成立相 关研究课题组，本项目课题组一直处于国内领先水平， 项目采用的自行开创的微溶胶法和热液法相结合的方法 已获得国家发明专利，项目产品的成功研制填补了国内 空白。相对杜邦公司产品的生产的方法来说，本项目的 方法更有利于灵活地在纳米粒子中设计并引入所需的其 它元素，在纳米复合聚酰亚胺中形成相应的载流子陷阱 结构，大幅度提高纳米复合材料的介电性能。本产品 的耐电晕寿命可达杜邦公司 Kapton 100CR 薄膜的 1.5 倍以上，而且工艺设备成本和生产工艺成本相对要低得 多。这就意味着相应机电产品的绝缘厚度可以减薄，同 样的绝缘厚度可以承受更强的电场，从而可大大提高相 应机电产品的效率、使用寿命及相应机电产品的可靠性， 有利于机电产品的进一步更新换代向高端发展。该制备 方法还可以扩展到类似于超高压输变电电缆的开发、应 用等领域。另外，自主研发的产品不受应用范围的限制， 可应用于军工领域，有利于发展我国的国防工业和核工业。

收入预测

预计融资成功达产后，当年可实现销售收入 4000万元，净利润 1200 万元以上。

融资说明

股权融资模式。本项目产业化累计需投入资金约 1500 万元，其中自筹 500 万元，对外融资 1000 万元，可出让股权比例为 20%。资金的具体用途包括厂房租金、设备购买、原材料采购、办公经费、研发经费等方面。

项目团队主要成员简介

研发团队由多名教授、博士及硕士研究生组成，多 年来一直致力于绝缘材料及相关方面的研究。

项目负责人：范勇，博士 , 毕业于哈尔滨理工大学 高电压与绝缘技术专业，现任哈尔滨理工大学教授。主 要研究方向为绝缘材料的研制、性能与应用研究。曾获 得国务院政府特殊津贴，获得国家技术发明二等奖 1 项，省部级科技进步一等奖 1 项，黑龙江省科技进步二等奖1 项，黑龙江省星火二等奖 1 项。曾被评为龙江学者特 聘教授、黑龙江省优秀中青年专家、全国优秀教师。

团队成员：陈昊，男，博士，毕业于哈尔滨理工大 学高分子材料专业，现任哈尔滨理工大学讲师。主要研 究方向为功能高分子材料的合成、表征以及性能与应用 研究，电介质的基础理论及应用研究。参与省科技攻关 项目 1 项、发表论文 10 余篇、获得国家发明专利 1 项，另外正在申请国家发明专利 1 项。

成果完成单位

哈尔滨理工大学