CN103680700A - 含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂涂层的漆包线 - Google Patents
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Abstract
含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂涂层的漆包线，其绝缘层由两层绝缘漆组成，内层为200级聚酯亚胺漆，外层为200级聚酰胺酰亚胺漆，其特征是所述两层绝缘漆中，至少一层为含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂涂层。本发明添加方式简单，不用改变原生产工艺，不必加入价格昂贵的化学试剂，成本低，且合成工艺简单，产率高，产物易纯化，在保证漆包线耐热性能和机械性能的基础上，提高了漆包线层间的附着性。
Description
技术领域
本发明涉及一种漆包线。
背景技术
漆包线作为电磁线圈的绕组线，广泛应用于电机、电器和家用电器生产等领域，随着近年来电力工业和家用电器的迅速发展，漆包线的用量和对漆包线的质量要求都在与日俱增。漆包线的生产过程就是将漆包线漆涂覆在裸铜线的表面，在高温条件下，经过漆包机的烘干固化，裸铜线的表面形成一层薄的漆膜，这种漆膜既要有绝缘性，还要求能具有一定的机械强度，能耐热，耐寒，耐老化，耐化学介质，对铜线有较好的粘结力。
漆包线漆是应用于电工设备的不可缺少的电绝缘涂料，是控制电气设备经济技术指标和运行寿命的关键原料之一。用于生产漆包线的漆包线漆种类很多，以适应在各种温度条件和各种工作环境中对漆膜的要求。按生产漆包线的漆基树脂分类，通用的主要品种有聚酯，聚酯亚胺，聚氨酯，聚酰亚胺，聚乙烯醇缩醛等。
现有漆包线一般聚酰胺酰亚胺漆复合聚酯亚胺漆或聚酰胺酰亚胺漆复合聚酯漆为铜线外圆包裹绝缘漆料。前者铜线外圆漆层聚酰胺酰亚胺漆复合聚酯亚胺漆，虽耐热性好，但附着性差。后者铜线外圆漆层聚酰胺酰亚胺漆复合聚酯漆，虽附着性好，但是耐热性能和软化击穿性能差。附着性能指漆料与铜线附着力差，耐热性能和软化击穿性能是指漆包线所承受的温度和所承受的温度线。
附着性差使漆包线使用中易产生脱漆现象，电机定转子绕线时漆包线会发生拉细、摩擦、刮伤、磕碰现象而引发脱漆，从而影响电机质量。耐热性能和软化击穿性能是指漆包线在绕制电机后工作时所承受的温度下，线与线之间绝缘层的击穿。
正是由于现有漆包线具有上述缺点，限制了漆包线在实际生产中的应用，本发明应用聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂涂层克服上述缺陷。
硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物，其通式为RSiX3，式中R 代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙乙烯酰氧基等基团，这些基团和不同的基体树脂均具有较强的反应能力，X 代表能够水解的基团，如卤素、烷氧基、酰氧基等。正是由于硅烷偶联剂分子中间进存在亲有机和亲无机的两种功能团，可以把两种不同化学结构类型和亲和力相差很大的材料在界面连接起来，增加涂料和无机底层及颜料，填料与树脂基料间的结合。
当有机涂料中含有少量硅烷偶联剂，在其涂布后，硅烷会迁移到涂料与底材的界面，与无机表面上的水分反应，水解生成硅醇基，进而与底材表面羟基形成氢键或缩合成—SiO—M(M为无机表面)，同时硅烷各分子间的硅醇基又相互缩合、齐聚形成网状结构的膜覆盖在底材表面。即使在水浸条件下，硅烷偶联剂改性的涂料在各种无机底材表面附着良好。
带有有机官能基的硅烷用作增进附着力的添加剂，使涂料结合在各种不同底材上已有很长的历史。这样的结合不仅减少在湿环境中的腐蚀和漆膜的剥落，而且能提高耐擦伤性和耐环境性。硅烷在溶剂性、高固体和水性涂料中均有效果。关于应用硅烷偶联剂提高附着性方面的报道如：
《上海涂料》1997年第二期发表的“硅烷偶联剂在涂料中的应用”一文指出带有官能基的硅烷在涂料技术中可用于提高附着力，降低环境因素引起的腐蚀它们可用作潮气活化的交联剂，用以改善附着性、耐擦伤性 、耐化学品性和抗环境性。
《表面技术》2001年第三期发表的“硅烷偶联剂应用现状及金属表面处理新应用”一文报道通过对钢铁基材表面处理方面进行大量实验和研究，表明硅烷化处理的突出特点之一是提高了漆膜在基材的附着力。
《表面技术》2004年第五期发表的“硅烷偶联剂的界面性能研究”一文报道通过实验测试表明硅烷偶联剂可以使金属基体处于润湿状态，使胶粘剂能够自动在金属基体表面充分展开，两者表面分子充分靠近。
同时金属及树脂间由于硅烷偶联剂的连接而使界面粘接力接近或大于胶粘剂的内聚强度。
CN101993675公开一种硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂及其制备方法，通过采用烯丙基硅烷偶联剂参与丙烯酸聚合物分子主链的自由基聚合，将硅烷偶联剂连接到分子主链上，使得聚合物结构更稳定，大大提高了聚合物的内聚能，使得聚合物的持粘力与同类产品相比有了明显的提高。
CN101255559公开一种用于金属表面预处理的以硅烷偶联剂为主要成分的金属表面处理剂，经试验得出：采用硅烷偶联剂技术对金属进行表面处理，可在金属上获得具有良好涂装和防蚀效果的转化膜，显著提高金属材料与涂膜的附着力及抗腐蚀能力。
CN101604562 公开一种含纳米填料的漆包线，文中报道为了改质涂料与金属紧密结合，利用有机硅烷偶联剂来提高密着性，有机硅烷偶联剂常应用在溶剂型表面涂料中，增强涂料对金属的附着力，同时可维持漆包线原有机械性能。
US20030111351公开一种采用硅烷偶联剂处理铜箔表面的方法，实验表明铜箔与树脂间的粘合力得到显著提高。
酰亚胺环具有很好的热稳定性 并具有较强的极性可与被处理材料表面产生一定强度的相互作用 因此利用酰亚胺环来改性硅烷偶联剂可有效的提高其热性能和应用性能。《化工新型材料》2011年第十一期发表的“两步法合成酰亚胺环改性硅烷偶联剂”一文中报道经热重分析表征，改性硅烷偶联剂在较低温度下会发生硅烷间的缩聚形成Si—O—Si键的立体网状结构；酰亚胺环只有在500℃以上的高温才会发生热解，这保证了改性硅烷偶联剂在高温下仍具有良好的应用性能，芳香酰亚胺改性的硅烷偶联剂具有比脂环酰亚胺改性产物更高的耐热氧化稳定性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含硅烷偶联剂漆包线及其制备方法和应用，制得的漆包线具有耐高温特性，击穿电压和耐刮性能均高于现有200级漆包铜圆线，有效的提高了漆包线层间附着性，漆膜均匀，柔韧性好。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂涂层的漆包线，绝缘层由两层绝缘漆组成，内层为200级聚酯亚胺漆，外层为200级聚酰胺酰亚胺漆，其特征是所述两层绝缘漆中，至少一层中含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂。
本发明所述的含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂由下列成份组成：一摩尔量份的有机二胺、两摩尔量份的硅烷偶联剂、两摩尔量份的有机二酐及有机溶剂。
本发明所述的聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂加入到200级聚酯亚胺漆或200级聚酰胺酰亚胺漆中量为重量百分数0.1%-2.5%。
本发明所述的硅烷偶联剂通式为RSiX3，式中R为氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基或甲基丙乙烯酰氧基等基团，X为能够水解的基团，如卤素、烷氧基或酰氧基等。
本发明所述的有机溶剂为酚类、碳氢溶剂、酰胺类、酯类、酮类、醇类溶剂中的一种或多种溶剂组合。其中，所述酚类为酚、甲酚或二甲酚；酰胺类为N-甲基吡咯烷酮（NMP）或N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）。
本发明的漆包线的具体加工方法是。
方法一。
1、铜导线先经退火管退火，退火温度520+510±5℃ 。
2、采用模具涂漆法，先涂覆200级聚酯亚胺漆14次，然后放在烘炉上进行烘焙固化，固化温度为630±5℃。
3、采用模具涂漆法，再涂覆含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂的聚酰胺酰亚胺漆6次，然后放在烘炉上进行烘焙固化，固化温度为630±5℃。
4、最后冷却后绕到线轴上形成成品。
方法二。
1、铜导线先经退火管退火，退火温度 520+510±5℃。
2、采用模具涂漆法，先涂覆含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂的聚酯亚胺漆14次，然后放在烘炉上进行烘焙固化，固化温度为630±5℃。
3、采用模具涂漆法，再涂覆含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂的聚酰胺酰亚胺漆6次，然后放在烘炉上进行烘焙固化，固化温度为630±5℃。
4、最后冷却后绕到线轴上形成成品。
上述200级聚酯亚胺漆、200级聚酰胺酰亚胺漆的技术参数如下：
200级聚酯亚胺漆：固体含量40%，粘度1285.2mpa·s/20℃，温度指数200级。
200级聚酰胺酰亚胺漆：固体含量40%，粘度1173.9mpa·s/20℃，温度指数200级。
上述烘炉采用梅达公司H15-1卧式漆包机。
本发明的优点是。
1、聚酰亚胺改性硅烷偶联剂添加到聚酰亚胺漆与聚酯亚胺漆中的方式简单，不用改变原生产工艺。
2、该方法不必加入价格昂贵的化学试剂，成本低，且合成工艺简单，产率高，产物易纯化。
3、在保证漆包线耐热性能和机械性能的基础上，提高了漆包线层间的附着性。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。
实施例1：含0.2%聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂漆作为外层漆制备漆包线。
（1）聚酰亚胺改性硅烷偶联剂溶液的制备：先将1mol的有机二胺和2mol的硅烷偶联剂（硅烷偶联剂的R基团为氨基，X基团为氯原子）溶于N,N—二甲基乙酰胺溶液中，在搅拌的条件下加入2mol的有机二酐，搅拌溶解，室温搅拌过夜反应。
（2）含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂的聚酰胺酰亚胺漆包线漆的制备：将步骤（1）所得溶液按质量比0.2%加入到200级聚酰胺酰亚胺漆中，搅拌十五分钟，配成含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂聚酰胺酰亚胺漆。
（3）漆包线的制备：将步骤（2）所得的聚酰胺酰亚胺漆作为外层漆，200级聚酯亚胺漆作为内层漆，选用直径0.53mm的铜导线，按前述的加工工艺制得漆包线成品。
（4）进行相关性能测试，性能如表1所示。
实施例2：含0.5%聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂漆作为外层漆制备漆包线。
（1）聚酰亚胺改性硅烷偶联剂溶液的制备：先将1mol的有机二胺和2mol的硅烷偶联剂（该硅烷偶联剂的R基团为氨基，X基团为乙氧基）溶于N-甲基吡咯烷酮溶液中，在搅拌的条件下加入2mol的有机二酐，搅拌溶解，室温搅拌过夜反应。
（2）将含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂溶液按质量比0.5%加入到200级聚酰胺酰亚胺漆中，配成外层漆，其他步骤同例1。
（3）进行相关性能测试，性能如表1所示。
实施例3：含2.5%聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂漆作为外层漆制备漆包线。
（1）聚酰亚胺改性硅烷偶联剂溶液的制备：先将1mol的有机二胺和2mol的硅烷偶联剂（硅烷偶联剂的R基团为巯基，X基团为甲氧基）溶于N,N—二甲基乙酰胺溶液中，在搅拌的条件下加入2mol的有机二酐，搅拌溶解，室温搅拌过夜反应。
（2）将含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂溶液按质量比2.5%加入到200级聚酰胺酰亚胺漆中，配成外层漆，其他步骤同例1。
（3）进行相关性能测试，性能如表1所示。
实施例4：含0.1%聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂聚酯亚胺漆作为内层漆，含2.5%聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂聚酰胺酰亚胺漆作为外层漆制备漆包线。
（1）聚酰亚胺改性硅烷偶联剂溶液的制备：先将1mol的有机二胺和2mol的硅烷偶联剂（硅烷偶联剂的R基团为巯基，X基团为乙酰氧基）溶于N,N—二甲基甲酰胺溶液中，在搅拌的条件下加入2mol的有机二酐，搅拌溶解，室温搅拌过夜反应。
（2）将含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂溶液按质量比0.1%加入到200级聚酯亚胺漆中，配成内层漆，按前述加工方法进行涂覆，再以含2.5%聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂聚酰胺酰亚胺漆作为外层漆按前述加工工艺制得漆包线成品。
（3）进行相关性能测试，性能如表1所示。
实施例5：含0.4%聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂聚酯亚胺漆作为内层漆，含2.5%聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂聚酰胺酰亚胺漆作为外层漆制备漆包线。
（1）聚酰亚胺改性硅烷偶联剂溶液的制备：先将1mol的有机二胺和2mol的硅烷偶联剂（硅烷偶联剂的R基团为氨基，X基团为乙氧基）溶于二甲酚溶液中，在搅拌的条件下加入2mol的有机二酐，搅拌溶解，室温搅拌过夜反应。
（2）将含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂溶液按质量比0.4%加入到200级聚酯亚胺漆中，配成内层漆，其他步骤同例4。
（3）进行相关性能测试，性能如表1所示。
表1 本发明制得漆包线性能检测数据
表1（续） 本发明制得漆包线性能检测数据
Claims (7)
1.一种含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂涂层的漆包线，其特征是其绝缘层由两层绝缘漆组成，内层为200级聚酯亚胺漆，外层为200级聚酰胺酰亚胺漆，其特征是所述两层绝缘漆中，至少一层中含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的漆包线，其特征是所述的含聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂由下列成份组成：一摩尔量份的有机二胺、两摩尔量份的硅烷偶联剂、两摩尔量份的有机二酐及有机溶剂。
3.根据权利要求1所述的漆包线，其特征是所述的聚酰亚胺改性的硅烷偶联剂加入到200级聚酯亚胺漆或200级聚酰胺酰亚胺漆中量为重量百分数0.1%-2.5%。
4.根据权利要求2所述的漆包线，其特征是所述的硅烷偶联剂通式为RSiX3，式中R为氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基或甲基丙乙烯酰氧基基团，X为能够水解的基团，如卤素、烷氧基或酰氧基。
5.根据权利要求2所述的漆包线，其特征是所述的有机溶剂为酚类、碳氢溶剂、酰胺类、酯类、酮类、醇类溶剂中的一种或多种组合。
6.根据权利要求5所述的漆包线，其特征是所述酚类为酚、甲酚或二甲酚。
7.根据权利要求5所述的漆包线，其特征是酰胺类为N-甲基吡咯烷酮或N,N-二甲基乙酰胺。
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