CN102936454A - 接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆的制备方法，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，把带长链烷基的脂肪酸或醇配成浓度为10%的溶液；用喷雾法将该溶液加入六亚甲基二异氰酸酯中，快速搅拌并逐步升温至100～150℃制成中间体A；中间体A与二苯基甲烷二异氰酸酯两者游离-NCO的摩尔比为1：1～1:5，一起加入偏苯三酸酐中，控制-NCO与偏苯三酸酐中两个官能团的摩尔比为1:1～1：1.05，在釜温70℃下慢速搅拌2.5小时，升温至120℃快速搅拌3.5小时，加入二甲苯，制成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆。具有保质期长、不出现分层、静摩擦系数可达到0.06以下的特点。降低漆包线在绕制线圈、嵌线及整形中被刮伤的风险。

Description

接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆的制备方法

所属技术领域

    本发明涉及一种接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆的制备方法，属化学领域。

背景技术

聚酯亚胺复合聚酰胺酰亚胺制成的复合漆包线，热级为200级，综合性能优异，在密封电机，电动工具，以及其他高耐热等级的电机、电气中得到了广泛的运用。

随着自动化高速绕线以及全自动嵌线、整形的广泛运用，大大提高了生产效率，同时对漆包线的性能提出了更高的要求，特别是表面润滑性。表面润滑性差的漆包线在高速绕线时阻力大、绕线张力不稳定，容易断线以及绕制的线包大或形状不一致， 并且在嵌线与整形时由于线间的摩擦阻力大，容易损伤漆包线。事实证明漆包线表面润滑性的好坏成了影响电机不良率的重要因素之一。漆包线制造厂家也对其投入了前所未有的关注。

为了改进漆包线的表面润滑性常规的解决办法有下述3种：

（1）        在漆包线表面涂覆石蜡类、聚酯类或机油等润滑剂，来改进漆包线表面润滑性。由于润滑剂须溶解于烃类溶剂中（浓度大致为0.5～2%），这些溶剂在涂覆后自然挥发到空气中，资源浪费严重，并且造成环境污染；并且由于石蜡类的润滑剂和新冷媒不相容，因此不能用于冰箱压缩机，而聚酯或机油类润滑剂润滑性不佳；

（2）        在漆包线表面涂覆脂肪族尼龙来改进漆包线的表面润滑性，但这类尼龙漆层的润滑性不佳，耐热性不佳，并且不能用于密封电机；

（3）        在普通的聚酰胺酰亚胺中加入石蜡类润滑剂以及乳化剂，然后涂覆于漆包线的表面。石蜡是物理分散于油漆中，漆包线烘焙时石蜡颗粒靠扩散作用迁移至漆包线表面，使漆包线具有润滑性。缺点是润滑性不佳，特别对于高温烘焙的高速漆包机，石蜡被蒸发掉而失去润滑性。本质上与外涂石蜡没有区别。并且由于石蜡与油漆不相容，漆包线漆的储存期较短，一般为3个月。

发明内容

本发明的目前旨在提供一种润滑性好，静摩擦系数可达0.06以下，和浸渍漆的相容性好，储存期长，热级为220级以上的接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆。

本发明的再一目的在于提供上述自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆的制备方法。

本发明的内容是：一种接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆的制备方法，包括下述步骤：

第一，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，把带长链烷基的脂肪酸或醇溶解于其中，配成浓度为10%的脂肪酸或醇溶液；

第二，用喷雾法将所述溶液加入六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)中，快速搅拌并逐步升温至100～150℃，制成中间体A，其中，HDI三聚体与脂肪酸或醇的摩尔比为1:1~1：0.9；

第三，中间体A中的游离NCO含量与二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）中游离-NCO含量的摩尔比为1：1～1：5，一起加入偏苯三酸酐中，控制-NCO与偏苯三酸酐中两个官能团（-COO，-COOH）的摩尔比为1:1～1：1.05，在釜温70℃下慢速搅拌2.5小时，升温至120℃快速搅拌3.5小时，加入二甲苯，制成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆。

在上述方案基础上，所述的长链烷基的脂肪酸或醇可以是：硬脂酸，十八烷醇。

在上述方案基础上，所述中间体A的游离NCO的含量与MDI自带NCO的当量比最佳为1:3。

在上述方案基础上，所述中间体A与MDI的NCO合计与偏苯三酸酐的官能团的摩尔比最佳为1:1~1：1.02。

在上述方案基础上，步骤第二中，把HDI三聚体溶解于NMP中得到HDI三聚体溶液，搅拌升温至100℃，用压缩空气把所述脂肪酸或醇溶液雾化，喷洒至HDI三聚体溶液中，加料完毕后保温搅拌2小时，然后升温至138℃搅拌2小时，冷却至50℃，生成中间体A。用压缩空气把溶液B雾化，喷洒至HDI三聚体溶液中。

在上述方案基础上，步骤第三中，把偏苯三酸酐（TMA）与NMP加入反应釜中，搅拌升温至50℃，待TMA溶解后，快速加入MDI与中间体A，升温至70℃慢速搅拌2.5小时，再升温至120℃快速搅拌3.5小时，冷却至50℃加入二甲苯稀释，制成自固体含量为30%，粘度为1200~1700mpas23℃的润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆。

在上述方案基础上，所述NMP与二甲苯的总体重量比例为7:3。

与现有技术相比，用本发明制成的漆包线：

(1)   静摩擦系数低，静摩擦系数可达0.06以下；

(2)   漆包线表面无任何游离的石蜡，与新冷媒的相容性好，可用于冰箱压缩机；

(3)   与环氧或不饱和聚酯类浸渍漆的相容性佳；

(4)   涂覆性佳，涂制的漆包线表面光滑光亮；

(5)   油漆储存期长，可储存6个月以上，不会出现分层现象；

(6)   工艺余度宽，便于实现稳健工艺生产。

具体实施方式

比较例1

用普通的聚酯亚胺漆包线漆为底漆（比如上海晟然绝缘材料有限公司的588/40G），面漆为聚酰胺酰亚胺漆（比如上海晟然绝缘材料有限公司的338/35），制成二涂层复合线（底层：面层=80:20）。并在漆包线表面涂覆石蜡润滑剂。

比较例2

用普通的聚酯亚胺漆包线漆为底漆（比如上海晟然绝缘材料有限公司的588/40G），中间漆为聚酰胺酰亚胺漆（比如上海晟然绝缘材料有限公司的338/35），面层为用石蜡及乳化剂物理分散于聚酰胺酰亚胺中的自润滑漆包线绝缘漆涂覆1道。制成三涂层复合线（底层：中间层：面层=80:15:5）。

实施例1

第一，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，把硬脂酸溶解于其中，配成浓度为10%的硬脂酸溶液；

第二，用喷雾法将所述硬脂酸溶液加入六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)中，快速搅拌并逐步升温至100～150℃，制成中间体A，其中，HDI三聚体与硬脂酸的摩尔比为1:1~1：0.9，并且控制中间体A中游离NCO与MDI自带NCO的当量比为1:3，一起加入偏苯三酸酐中，控制-NCO与偏苯三酸酐中两个官能团（-COO，-COOH）的摩尔比为1:1～1：1.05，在釜温70℃下慢速搅拌2.5小时，升温至120℃快速搅拌3.5小时，加入二甲苯，合成接枝聚合法自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆。

用普通的聚酯亚胺漆包线漆为底漆（比如上海晟然绝缘材料有限公司的588/40G）；中间漆为聚酰胺酰亚胺漆（比如上海晟然绝缘材料有限公司的338/35）；面层为上述接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆，涂覆1道，制成三涂层复合线（底层：中间层：面层=80:15:5）。

实施例2

与实施例1相类似，采用硬脂酸按照本发明方法合成控制中间体A，并且控制中间体A中游离NCO与MDI自带NCO的当量比为1:2，其他按照本发明方法合成接枝聚合法自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆。

用普通的聚酯亚胺漆包线漆为底漆（比如上海晟然绝缘材料有限公司的588/40G）；中间漆为聚酰胺酰亚胺漆（比如上海晟然绝缘材料有限公司的338/35）；面层为上述接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆，涂覆1道，制成三涂层复合线（底层：中间层：面层=80:15:5）。

实施例3

与实施例1相类似，采用硬脂酸按照本发明方法合成控制中间体A，并且控制中间体A中游离NCO与MDI自带NCO的当量比为1:5，其他按照本发明方法合成接枝聚合法自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆。

用普通的聚酯亚胺漆包线漆为底漆（比如上海晟然绝缘材料有限公司的588/40G）；中间漆为聚酰胺酰亚胺漆（比如上海晟然绝缘材料有限公司的338/35）；面层为上述接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆，涂覆1道，制成三涂层复合线（底层：中间层：面层=80:15:5）。

实施例4

与实施例1相类似，只是采用十八烷醇按照本发明方法合成控制中间体A，并且控制中间体A中游离NCO与MDI自带NCO的当量比为1:3，其他按照本发明方法合成接枝聚合法自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆。

用普通的聚酯亚胺漆包线漆为底漆（比如上海晟然绝缘材料有限公司的588/40G）；中间漆为聚酰胺酰亚胺漆（比如上海晟然绝缘材料有限公司的338/35）；面层为上述接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆，涂覆1道，制成三涂层复合线（底层：中间层：面层=80:15:5）。

漆包线样线的制备：

涂线设备：梅达MD 5/4

工艺参数：

漆包线规格为0.8mm

固化区：610℃；

循环风机：4000RPM；排废风机：1600RPM；

车速：150 m/min

涂漆道次: 15+4+1

测试项目

比较例1

比较例2

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

导体直径

0.799

0.798

0.800

0.800

0.799

0.800

漆包线外径

0.870

0.872

0.871

0.873

0.872

0.871

表面

光滑无亮点

光滑无亮点

光滑无亮点

光滑无亮点

光滑无亮点

光滑无亮点

静摩擦系数

0.065

0.089

0.045

0.035

0.055

0.050

可绕性

OK

OK

OK

OK

OK

OK

单向刮漆

1565g

1605g

1800g

1750g

1795g

1806g

热冲击

OK

OK

OK

OK

OK

OK

R134a相容性试验

NG

NG

OK

OK

OK

OK

浸漆强度

8.7N

8.0N

7.5N

7.8N

4.3N

7.3N

注：

各测试项目的试验方法照如下执行：

导体直径与漆包线外径：按照IEC 60851。

漆包线表面：肉眼观察。

单向刮漆：按照IEC 60851，取三次耐刮平均值。

热冲击：按照IEC 60851。

R134a相容性试验：简要说明如下，用有机溶剂清洗漆包线表面，把清洗物置于R134a中，冷却至零下30℃，观察有无白色絮状物析出。

浸漆强度：此为对比性试验。具体方法如下：把漆包线绕成螺旋线圈，在环氧浸渍漆中浸渍，然后置于125℃烘箱中，45分钟后取出，测试压弯强度，取5次试验中间值。

Claims (7)

1.一种接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

第一，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，把带长链烷基的脂肪酸或醇溶解于其中，配成浓度为10%的脂肪酸或醇溶液；

第二，用喷雾法将所述溶液加入六亚甲基二异氰酸酯中，快速搅拌并逐步升温至100～150℃，制成中间体A，其中，六亚甲基二异氰酸酯与脂肪酸或醇的摩尔比为1:1~1：0.9；

第三，中间体A与二苯基甲烷二异氰酸酯两者游离-NCO的摩尔比为1：1～1:5，一起加入偏苯三酸酐中，控制-NCO与偏苯三酸酐中两个官能团的摩尔比为1:1～1：1.05，在釜温70℃下慢速搅拌2.5小时，升温至120℃快速搅拌3.5小时，加入二甲苯，制成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆。

2.根据权利要求1所述的接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆的制备方法，其特征在于：所述的长链烷基的脂肪酸或醇可以是：硬脂酸，十八烷醇。

3.根据权利要求1所述的接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆的制备方法，其特征在于：所述中间体A的游离-NCO的含量与二苯基甲烷二异氰酸酯自带-NCO的摩尔比最佳为1:3。

4.根据权利要求1所述的接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆的制备方法，其特征在于：所述中间体A与二苯基甲烷二异氰酸酯的NCO合计与偏苯三酸酐的官能团的当量比最佳为1:1~1：1.02。

5.根据权利要求1所述的接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆的制备方法，其特征在于：步骤二中，把六亚甲基二异氰酸酯溶解于N-甲基吡咯烷酮中得到六亚甲基二异氰酸酯溶液，搅拌升温至100℃，用压缩空气把所述溶液雾化，喷洒至六亚甲基二异氰酸酯溶液中，加料完毕后保温搅拌2小时，然后升温至138℃，搅拌2小时，冷却至50℃，生成中间体A。

6.根据权利要求1所述的接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆的制备方法，其特征在于：步骤三中，把偏苯三酸酐与N-甲基吡咯烷酮加入反应釜中，搅拌升温至50℃，待偏苯三酸酐溶解后，快速加入二苯基甲烷二异氰酸酯与中间体A，升温至70℃慢速搅拌2.5小时，再升温至120℃快速搅拌3.5小时，冷却至50℃加入二甲苯稀释，制成自固体含量为30%，粘度为1200~1700mpas23℃的润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆。

7.根据权利要求6所述的接枝聚合法合成自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线绝缘漆的制备方法，其特征在于：所述N-甲基吡咯烷酮与二甲苯的总体重量比例为7:3。