CN102676046B

CN102676046B - 一种自润滑聚酰亚胺漆包线漆及其制备方法

Info

Publication number: CN102676046B
Application number: CN201210183164.3A
Authority: CN
Inventors: 虞鑫海; 陈梅芳
Original assignee: Donghua University; Shanghai Ruitu Electronic Material Co Ltd
Current assignee: Donghua University; Shanghai Ruitu Electronic Material Co Ltd
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2032-06-05
Also published as: CN102676046A

Abstract

本发明涉及一种自润滑聚酰亚胺漆包线漆及其制备方法，包括A组分和B组分，其中A组分为聚酰胺酸溶液，占漆液总质量的90wt%~98wt%；B组分为质量比为1∶1-3∶0.1-0.8的硬脂酸、缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和桐油酸酐的共混物，占漆液总质量的2wt%~10wt%。室温下，将组分A和组分B混合均匀，即得自润滑聚酰亚胺漆包线漆。本发明原料易得，操作简单，可以在通用设备上完成制备，容易实现产业化；漆包线漆膜光滑，均匀，柔韧，适用于圆铜线、扁铜线、铝线等线材的电磁线制造，市场前景广阔。

Description

一种自润滑聚酰亚胺漆包线漆及其制备方法

技术领域

本发明属于漆包线漆及其制备领域，特别涉及一种自润滑聚酰亚胺漆包线漆及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，人民生活水平的不断提高，人们对电工产品的便捷性、稳定性要求日益提高。因此，电机电器的小型化、轻型化是一个重要的发展趋势，也就是说同样大小的电机的输出的动能更大，或者说要求同样大小的电机有更大的功率。这就出现了一个问题，由于电机的工作电压一般是不变的，要使得输出功率增大就必须增大电机的工作电流，这就会使得电机的能耗P=I²R迅速增大，导致电机的温升增加，工作温度升高。这就间接加快了绝缘系统的老化过程。如果电机的工作温度超过绝缘系统的最高允许工作温度，绝缘系统就会迅速老化而损坏，使得电机失效。所以为了减小电机的体积，在提高导体的载流量的同时，必须采用更加优质的绝缘材料来提高电机绝缘系统的耐热等级。因此，发展耐热漆包线是电机电器小型化、轻型化趋势的必然要求。

漆包线是电磁线众多种类中的一个。电磁线是用于产生电磁感应的电线。电磁现象的实际应用时需要将带有绝缘层的导体绕成绕组，绕组通过电流产生磁场或使绕组切割磁力线产生电流，以实现电能和磁能的互相转换。例如电动机就是将电能通过电磁感应转变为动能。而电磁线的用途就是来绕制绕组，所以电磁线又称为绕组线（winding wires）漆包线就是以绝缘漆膜作为绝缘层的电磁线。漆包线上所涂的绝缘层（即漆包线漆膜），应具有较好的热、电、机械及耐化学性能。

漆包线漆种类繁多，主要有缩醛类漆包线漆、聚酯类漆包线漆、聚氨酯类漆包线漆、聚酰胺类漆包线漆、聚酰胺酰亚胺类漆包线漆、聚酯亚胺类漆包线漆、聚酰亚胺类漆包线漆等。

由德国Karl Schmidt及Beck申请的美国专利3929714中，介绍了配方中含有均苯四甲酸酐组份的聚酯亚胺漆。这种漆料涂制的漆包线的耐热冲击性能、耐热溶剂性能等均有较大的提高。此外该专利的实例中介绍在用一步法制造聚酯亚胺漆时，添加极少量的环烷酸铈及乙酸镉，可以制得高固含量、低粘度的聚酯亚胺漆。

美国Rea电磁线公司申请的美国专利US4115342中推出一种低温焊锡聚酯亚胺漆包线。这种漆包线可在285~315℃下1秒之内焊锡,热塑流动温度至少230℃。

日本对聚酯亚胺漆改性的研究更为广泛，公布的专利最多，其改性方法大致可以归纳为以下几类：

一是在聚酯亚胺漆中添加聚酰胺或者环氧，其作用是提高聚酯亚胺漆包线漆的耐水、耐湿热、耐冷冻剂、耐龟裂及耐电气化腐蚀性能。

由日立化成公司申请的日本特许公报昭57-17904介绍了该公司研究的克服聚酯亚胺漆包线耐水、耐电化腐蚀性能差的方法是：在由对苯二甲酸、间苯二酸或其低级烷基酯、多元酸及二亚胺基羧酸反应制得的聚酯亚胺树脂100份重量中加入3~25份重量的高分子热塑性聚酰胺树脂，在有机溶剂中混合后，得到的漆料直接涂与导体上或涂于其他绝缘体上，制得的漆包线在水中耐开裂性（5%伸长）良好，耐水性（至破坏时间，小时）可达240~800，耐普通聚酯亚胺漆包线只有80左右。

第二种方法是在聚酯亚胺漆中添加三聚氰胺树脂或苯酚甲醛树脂，或二者同时加入，目的是提高聚酯亚胺漆包线的附着性，改善急拉断时的脱漆性能，提高耐扭绞性能，尤其是大规格厚漆膜的聚酯亚胺漆包线。

日本研究的对聚酯亚胺改性的第三种方法是在聚酯亚胺漆中封闭异氰酸酯等。其主要作用是使聚酯亚胺漆包线具有直焊性、耐高频性能，并提高漆包线的热冲及拉伸针孔性能。

聚酰亚胺（PI）漆包线是目前耐热性最高的有机聚合物漆包线，能满足220℃下长期使用的要求。其分子链上大量的稳定的五元杂环，保护了碳氢键，使其具有良好的耐化学药品、耐溶剂和耐辐射性，尤其是芳香族聚酰亚胺即含有酞酰亚胺结构的PI。

虞鑫海，樊良子等【聚酰亚胺耐高温漆包线漆及其漆包线的研制，绝缘材料，2011，44(5):17-20】公开了一种聚酰亚胺耐高温漆包线漆及其漆包线的制备方法，其主要特征在于：在DMAc中将4,4′-二氨基-4″-羟基三苯甲烷和2,2-双-[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷和3,3′，4,4′-二苯甲酮四酸二酐缩聚得到聚酰胺酸溶液A，然后将A与由4,4′-二氨基二苯醚和均苯四甲酸二酐缩聚的聚酰胺酸溶液B共混得聚酰亚胺漆，制得的漆包线玻璃化转变温度为293℃，有望开发出耐热等级超过240级的漆包线。同时，制得的漆膜具有低表面能，低吸水率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自润滑聚酰亚胺漆包线漆及其制备方法，该方法原料易得，操作简单，可以在通用设备上完成制备，容易实现产业化；漆包线漆膜光滑，均匀，柔韧，适用于圆铜线、扁铜线、铝线等线材的电磁线制造，市场前景广阔。

本发明的一种自润滑聚酰亚胺漆包线漆，包括A组分和B组分，其中A组分为聚酰胺酸溶液，占漆液总质量的90wt%~98wt%；B组分为质量比为1∶1-3∶0.1-0.8的硬脂酸、缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和桐油酸酐的共混物，占漆液总质量的2wt%~10wt%。

所述聚酰胺酸溶液的固含量为25wt%-35wt%。

本发明的一种制备自润滑聚酰亚胺漆包线漆的方法，包括：

（1）室温下，将2-（4-氨基苯基）-5-氨基苯并咪唑、芳香族二元伯胺和强极性非质子有机溶剂加入反应釜中，搅拌溶解完全后，加入芳香族二元酸酐，搅拌反应1-2小时后，得到聚酰胺酸溶液，作为组分A；

其中，2-（4-氨基苯基）-5-氨基苯并咪唑与芳香族二元伯胺摩尔比为1∶1-12；芳香族二元酸酐的摩尔数为2-（4-氨基苯基）-5-氨基苯并咪唑与芳香族二元伯胺的摩尔数之和；强极性非质子有机溶剂在聚酰胺酸溶液中的质量百分比为65wt%-75wt%；

（2）室温下，将质量比为1∶1-3∶0.1-0.8的硬脂酸、缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和桐油酸酐加入混合釜中，于50℃-60℃搅拌混合均匀，作为组分B；

（3）室温下，将上述组分A和组分B混合均匀，即得自润滑聚酰亚胺漆包线漆；其中，组分A占漆液总质量的90wt%~98wt%；组分B占漆液总质量的2wt%-10wt%。

所述步骤（1）中的芳香族二元伯胺选自对苯二胺、间苯二胺、4,4′-二氨基二苯砜、4,4′-二氨基二苯甲烷、4,4′-二氨基二联苯、3,3′-二氨基二苯砜、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二苯甲烷、2,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4,4′-二氨基二苯醚、3,4′-二氨基二苯醚、3,3′-二氨基二苯醚、1,4-双(3-氨基苯氧基)苯、2,6-双(4-氨基苯氧基)苯甲腈、2,6-双(3-氨基苯氧基)苯甲腈、2,6-双(4-氨基苯氧基)甲苯、2,6-双(4-氨基苯氧基)三氟甲苯、2,5-双(4-氨基苯氧基)甲苯、2,5-双(4-氨基苯氧基)特丁基苯、2,5-二叔丁基-1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4′-双(4-氨基苯氧基)二苯甲酮、4,4′-双(4-氨基苯氧基)二苯砜、4,4′-双(3-氨基苯氧基)二苯甲酮、4,4′-双(3-氨基苯氧基)二苯砜、1,4-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、2,2-双[4-(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,5-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)甲苯、2,5-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)叔丁基苯、2,5-二叔丁基-1,4-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、4,4′-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)二苯砜、4,4′-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)-3,3′,5,5′-四甲基二苯砜、4,4′-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)联苯、4,4′-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)-3,3′,5,5′-四甲基联苯、4,4′-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)二苯醚、4,4′-双(4-氨基苯氧基)二苯醚、4,4′-双(3-氨基苯氧基)二苯醚、4,4′-双(3-氨基苯氧基)二苯硫醚、4,4′-双(4-氨基苯氧基)二苯硫醚、4,4′-双(4-氨基苯氧基)-3,3′,5,5′-四甲基联苯、4,4′-双(3-氨基苯氧基)-3,3′,5,5′-四甲基联苯、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4′-二氨基-4"-羟基三苯甲烷、3,3′-二氨基-4,4′-二羟基联苯、3,3′-二羟基-4,4′-二氨基联苯、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、3,3′-二氨基-4,4′-二羟基二苯砜、3,5-二氨基苯甲酸中的一种或几种。

所述步骤（1）中的芳香族二元酸酐选自均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-四甲酸二苯甲酮二酐、3,3’,4,4’-四甲酸联苯二酐、3,3’,4,4’-四甲酸二苯醚二酐、3,3’,4,4’-四甲酸二苯砜二酐、2,2-双（3,4-二羧基苯基）六氟丙烷二酐、2,2-双[4-（3,4-二羧基苯氧基）苯基]六氟丙烷二酐、2,2-双[4-（3,4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐、4,4’-双(3,4-二羧基苯氧基)联苯二酐、4,4’-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯醚二酐、4,4’-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐、4,4’-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐、1,4-双(3,4-二羧基苯氧基)苯二酐、1,3-双(3,4-二羧基苯氧基)苯二酐中的一种或几种。

所述步骤（1）中的强极性非质子有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或几种。

有益效果

（1）本发明原料易得，操作简单，可以在通用设备上完成制备，容易实现产业化；（2）本发明的漆包线漆膜光滑，均匀，柔韧，适用于圆铜线、扁铜线、铝线等线材的电磁线制造，市场前景广阔。

附图说明

图1是实施例1的自润滑聚酰亚胺漆包线漆的温度-粘度曲线；

图2是实施例1的自润滑聚酰亚胺漆包线漆膜的介电损耗-频率谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

室温下，将4.48克（0.02摩尔）2-（4-氨基苯基）-5-氨基苯并咪唑、29.04克（0.1mol）4,4’-二氨基-4”-羟基三苯甲烷和41.01克（0.1mol)2,2-双-[4-（4-氨基苯氧基）苯基]丙烷加入反应釜，加入418.2克N,N-二甲基乙酰胺，室温下搅拌溶解完全，加入62.00克（0.2摩尔）3,3’,4,4’-四甲酸二苯醚二酐粉末和10.41克（0.02mol)2,2-双[4-（3,4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐粉末，搅拌反应1小时后，得到565.14克粘稠、均相透明的聚酰胺酸溶液，即组分A。

室温下，将8.50克硬脂酸、17.00克缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、4.24克桐油酸酐加入混合釜中，于50℃搅拌混合均匀，获得29.74克混合液，即得组分B。

将上述制得的组分A和组分B混合，室温下搅拌均匀，即获得了粘稠状的自润滑聚酰亚胺漆包线漆。

采用美国BROOKFIELD公司产的CAP2000+锥板粘度计测试不同温度下聚酰亚胺漆包线漆的粘度变化，结果如图1所示。

将得到的自润滑聚酰亚胺漆包线漆，取少量用玻璃棒均匀地涂覆于干净的玻璃板上后，放入不锈钢鼓风烘箱中进行固化反应，固化工艺如下：室温——100℃×1h——200℃×0.5h——250℃×0.5h，关闭加热系统，自然冷却，待自然冷却至室温后，得到平整光滑的聚酰亚胺漆膜，手感滑爽，自润滑性能好。

将得到的自润滑聚酰亚胺漆包线漆，取少量用玻璃棒均匀地涂覆于干净的抛光板上后，放入不锈钢鼓风烘箱中进行固化反应，固化工艺如下：室温——100℃×1h——200℃×0.5h——250℃×0.5h，关闭加热系统，自然冷却，待自然冷却至室温后，热水浸泡自动脱膜，于烘箱内100℃快速烘干，得到自润滑聚酰亚胺漆膜，测其介电损耗，结果如图2所示。

Claims

1.一种自润滑聚酰亚胺漆包线漆，其特征在于：包括A组分和B组分，其中A组分为聚酰胺酸溶液，占漆液总质量的90wt%～98wt%；B组分为质量比为1：1-3：0.1-0.8的硬脂酸、缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和桐油酸酐的共混物，占漆液总质量的2wt%～10wt%；

所述漆包线漆制备方法包括：

其中，2-（4-氨基苯基）-5-氨基苯并咪唑与芳香族二元伯胺摩尔比为1：1-12；芳香族二元酸酐的摩尔数为2-（4-氨基苯基）-5-氨基苯并咪唑与芳香族二元伯胺的摩尔数之和；强极性非质子有机溶剂在聚酰胺酸溶液中的质量百分比为65wt%-75wt%；

（2）室温下，将质量比为1：1-3：0.1-0.8的硬脂酸、缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和桐油酸酐加入混合釜中，于50℃-60℃搅拌混合均匀，作为组分B；

（3）室温下，将上述组分A和组分B混合均匀，即得自润滑聚酰亚胺漆包线漆；其中，组分A占漆液总质量的90wt%～98wt%；组分B占漆液总质量的2wt%-10wt%。

2.根据权利要求1所述的一种自润滑聚酰亚胺漆包线漆，其特征在于：所述聚酰胺酸溶液的固含量为25wt%-35wt%。

3.一种自润滑聚酰亚胺漆包线漆的制备方法，包括：

4.根据权利要求3所述的一种自润滑聚酰亚胺漆包线漆的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的芳香族二元伯胺选自对苯二胺、间苯二胺、4,4'-二氨基二苯砜、4,4'-二氨基二苯甲烷、4,4'-二氨基二联苯、3,3'-二氨基二苯砜、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二苯甲烷、2,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4,4'-二氨基二苯醚、3,4'-二氨基二苯醚、3,3'-二氨基二苯醚、1,4-双(3-氨基苯氧基)苯、2,6-双(4-氨基苯氧基)苯甲腈、2,6-双(3-氨基苯氧基)苯甲腈、2,6-双(4-氨基苯氧基)甲苯、2,6-双(4-氨基苯氧基)三氟甲苯、2,5-双(4-氨基苯氧基)甲苯、2,5-双(4-氨基苯氧基)特丁基苯、2,5-二叔丁基-1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4'-双(4-氨基苯氧基)二苯甲酮、4,4'-双(4-氨基苯氧基)二苯砜、4,4'-双(3-氨基苯氧基)二苯甲酮、4,4'-双(3-氨基苯氧基)二苯砜、1,4-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、2,2-双[4-(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,5-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)甲苯、2,5-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)叔丁基苯、2,5-二叔丁基-1,4-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、4,4'-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)二苯砜、4,4'-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)-3,3',5,5'-四甲基二苯砜、4,4'-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)联苯、4,4'-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)-3,3',5,5'-四甲基联苯、4,4'-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)二苯醚、4,4'-双(4-氨基苯氧基)二苯醚、4,4'-双(3-氨基苯氧基)二苯醚、4,4'-双(3-氨基苯氧基)二苯硫醚、4,4'-双(4-氨基苯氧基)二苯硫醚、4,4'-双(4-氨基苯氧基)-3,3',5,5'-四甲基联苯、4,4'-双(3-氨基苯氧基)-3,3',5,5'-四甲基联苯、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4'-二氨基-4"-羟基三苯甲烷、3,3'-二氨基-4,4'-二羟基联苯、3,3'-二羟基-4,4'-二氨基联苯、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、3,3'-二氨基-4,4'-二羟基二苯砜、3,5-二氨基苯甲酸中的一种或几种。

5.根据权利要求3所述的一种自润滑聚酰亚胺漆包线漆的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的芳香族二元酸酐选自均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-四甲酸二苯甲酮二酐、3,3’,4,4’-四甲酸联苯二酐、3,3’,4,4’-四甲酸二苯醚二酐、3,3’,4,4’-四甲酸二苯砜二酐、2,2-双（3,4-二羧基苯基）六氟丙烷二酐、2,2-双[4-（3,4-二羧基苯氧基）苯基]六氟丙烷二酐、2,2-双[4-（3,4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐、4,4’-双(3,4-二羧基苯氧基)联苯二酐、4,4’-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯醚二酐、4,4’-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐、4,4’-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐、1,4-双(3,4-二羧基苯氧基)苯二酐、1,3-双(3,4-二羧基苯氧基)苯二酐中的一种或几种。

6.根据权利要求3所述的一种自润滑聚酰亚胺漆包线漆的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的强极性非质子有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或几种。