CN105017958A - 复合绝缘漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合绝缘漆及其制备方法。绝缘漆由重量比为90～99：1～10的有机绝缘漆与硅酸盐-二氧化硅杂合体组成，其中，硅酸盐-二氧化硅杂合体为硅酸盐片的表面负载有二氧化硅粒子，硅酸盐片的片长、片宽均为1～20μm、片厚≤1μm，其为绢云母、高岭土中的一种或两种混合物，二氧化硅粒子的粒径为0.1～2μm；方法为先将正硅酸四乙酯滴加入硅酸盐片水溶液中得混合液，再向混合液中加入盐酸后水解，得到前驱体溶液，接着，先将前驱体溶液干燥后碾磨，得到硅酸盐-二氧化硅杂合体，再向搅拌下的有机绝缘漆中加入硅酸盐-二氧化硅杂合体，制得目的产物。它具有较高的初始分解温度和热稳定性，可广泛地用于需耐高温和防火性能的绝缘场合。

Description

复合绝缘漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种绝缘漆及制备方法，尤其是一种复合绝缘漆及其制备方法。

背景技术

绝缘漆是现代电器行业中不可或缺的一类材料，对电子器件、导体导线等均可起到很好的绝缘防护效果。目前常用的绝缘漆主要由有机高分子材料组成，其虽具有优异的电绝缘性能和加工特性，然却在一些高温使用场合，如高温环境下工作的特种电机等，有机绝缘漆存在着容易分解、耐高温性能差的缺陷。为解决这一问题，人们做出了各种努力，如中国发明专利申请公开说明书CN 1718658 A于2006年1月11日公开的一种聚酰亚胺/无机纳米复合绝缘漆及其制备方法。该公开说明书中提及的绝缘漆由聚酰亚胺树脂、无机纳米粉体和溶剂组成；其制备方法为先依次向溶剂中加入二元胺和二元酸酐并搅拌后降解，得到聚酰亚胺树脂，再对加入无机纳米粉体的聚酰亚胺树脂采用高速分散机高剪应力下分散2～48小时后，对其进行研磨24～96小时，获得产物。但是，无论是产物，还是其制备方法，都存在着欠缺之处，首先，产物中掺杂的无机纳米粉体过于细小，粒径仅10～200nm，极易发生团聚而难以均匀地分散于聚酰亚胺树脂中，致使产物的初始热分解温度不仅难有较大的提高，还难以保证产物品质的稳定性；其次，制备方法除费时、费力之外，还耗能，既需较长时间地使用高速分散机对聚酰亚胺树脂中的无机纳米粉体进行分散，又需长时间地对加入无机纳米粉体的聚酰亚胺树脂进行研磨，使制备成本极难降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的欠缺之处，提供一种热稳定性能好的复合绝缘漆。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述复合绝缘漆的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：复合绝缘漆包括有机绝缘漆，特别是，

所述复合绝缘漆由有机绝缘漆与硅酸盐-二氧化硅杂合体组成，所述有机绝缘漆与硅酸盐-二氧化硅杂合体的重量比为90～99：1～10；

所述硅酸盐-二氧化硅杂合体为硅酸盐片的表面负载有二氧化硅粒子；

所述硅酸盐片的片长、片宽均为1～20μm、片厚≤1μm，其为绢云母、高岭土中的一种或两种混合物；

所述二氧化硅粒子的粒径为0.1～2μm。

作为复合绝缘漆的进一步改进：

优选地，有机绝缘漆为聚酰亚胺型绝缘漆，或不饱和聚酯型绝缘漆，或聚氨酯型绝缘漆。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述复合绝缘漆的制备方法采用共混法，特别是完成步骤如下：

步骤1，先按照正硅酸四乙酯比0.2g/L的硅酸盐片水溶液的体积比为0.6～1：1的比例，将正硅酸四乙酯滴加入硅酸盐片水溶液中，得到混合液，再向混合液中加入盐酸调节其pH值为1～3后，水解1～4h，得到前驱体溶液；

步骤2，先将前驱体溶液干燥后碾磨，得到硅酸盐-二氧化硅杂合体，再向搅拌下的有机绝缘漆中加入硅酸盐-二氧化硅杂合体，制得复合绝缘漆。

作为复合绝缘漆的制备方法的进一步改进：

优选地，前驱体溶液干燥的温度为40～60℃、时间为4～6h。

优选地，有机绝缘漆为聚酰亚胺型绝缘漆，或不饱和聚酯型绝缘漆，或聚氨酯型绝缘漆。

优选地，加入硅酸盐-二氧化硅杂合体时的有机绝缘漆的温度为20～30℃。

优选地，硅酸盐-二氧化硅杂合体加入完毕后，继续搅拌5～20min。

相对于现有技术的有益效果是：

其一，对制得的目的产物使用扫描电镜进行表征，由其结果可知，目的产物由有机绝缘漆与硅酸盐-二氧化硅杂合体组成，其中，有机绝缘漆与硅酸盐-二氧化硅杂合体的重量比为90～99：1～10，硅酸盐-二氧化硅杂合体均匀地分散于有机绝缘漆中；其中的硅酸盐-二氧化硅杂合体为硅酸盐片的表面负载有二氧化硅粒子，硅酸盐片的片长、片宽均为1～20μm、片厚≤1μm，其为绢云母、高岭土中的一种或两种混合物，二氧化硅粒子的粒径为0.1～2μm。这种由有机绝缘漆与硅酸盐-二氧化硅杂合体组成的目的产物，既保留了有机绝缘漆优异的电绝缘性能和易加工特性，又由于硅酸盐-二氧化硅杂合体的高绝缘性的协同作用而使目的产物的电阻率和耐电压冲击性得到了极大的增强，还因有机绝缘漆与硅酸盐-二氧化硅杂合体的有效整合而大大地增加了目的产物的热稳定性。

其二，对制得的目的产物使用热失重仪进行表征，其结果表明，目的产物的初始分解温度提高了20～50℃，热稳定性能得到了大幅度的提高。

其三，制备方法简单、科学、高效。不仅制得了热稳定性能好的目的产物——复合绝缘漆；还使其具有了较高的初始分解温度和稳定的热稳定性能；更有着工艺简单、无污染、成本低，适于大规模工业化生产的优点。进而使目的产物极易于广泛地应用于需耐高温和防火性能的绝缘场合。

附图说明

图1是对获得的硅酸盐-二氧化硅杂合体使用扫描电镜(SEM)进行表征的结果之一。其中，图1a为杂合体的SEM图像，图1b为图1a所示杂合体的放大了的SEM图像；由图1可看出，微米级尺寸的硅酸盐片的表面负载有亚微米级粒径的二氧化硅粒子。

图2是对制得的目的产物使用热失重分析(TGA)仪进行表征的结果之一。由TGA图可知，目的产物的热稳定性能相比于纯有机绝缘漆的热稳定性能有了大幅度的提高。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。

首先从市场购得或自行制得：

正硅酸四乙酯；作为硅酸盐片的绢云母片和高岭土片，其片长、片宽均为1～20μm、片厚均≤1μm；盐酸；作为有机绝缘漆的聚酰亚胺型绝缘漆、不饱和聚酯型绝缘漆和聚氨酯型绝缘漆。

接着，

实施例1

制备的具体步骤为：

步骤1，先按照正硅酸四乙酯比0.2g/L的硅酸盐片水溶液的体积比为0.6：1的比例，将正硅酸四乙酯滴加入硅酸盐片水溶液中，得到混合液；其中，硅酸盐片为绢云母片。再向混合液中加入盐酸调节其pH值为1后，水解1h，得到前驱体溶液。

步骤2，先将前驱体溶液干燥后碾磨，得到近似于图1所示的硅酸盐-二氧化硅杂合体；其中，前驱体溶液干燥的温度为40℃、时间为6h。再按照有机绝缘漆与硅酸盐-二氧化硅杂合体的重量比为90：10的比例，向搅拌下的有机绝缘漆中加入硅酸盐-二氧化硅杂合体；其中，有机绝缘漆为聚酰亚胺型绝缘漆，加入硅酸盐-二氧化硅杂合体时的有机绝缘漆的温度为20℃，硅酸盐-二氧化硅杂合体加入完毕后，继续搅拌5min，制得如图2中的曲线所示的复合绝缘漆。

实施例2

制备的具体步骤为：

步骤1，先按照正硅酸四乙酯比0.2g/L的硅酸盐片水溶液的体积比为0.7：1的比例，将正硅酸四乙酯滴加入硅酸盐片水溶液中，得到混合液；其中，硅酸盐片为绢云母片。再向混合液中加入盐酸调节其pH值为1.5后，水解2h，得到前驱体溶液。

步骤2，先将前驱体溶液干燥后碾磨，得到近似于图1所示的硅酸盐-二氧化硅杂合体；其中，前驱体溶液干燥的温度为45℃、时间为5.5h。再按照有机绝缘漆与硅酸盐-二氧化硅杂合体的重量比为92：8的比例，向搅拌下的有机绝缘漆中加入硅酸盐-二氧化硅杂合体；其中，有机绝缘漆为聚酰亚胺型绝缘漆，加入硅酸盐-二氧化硅杂合体时的有机绝缘漆的温度为23℃，硅酸盐-二氧化硅杂合体加入完毕后，继续搅拌9min，制得如图2中的曲线所示的复合绝缘漆。

实施例3

制备的具体步骤为：

步骤1，先按照正硅酸四乙酯比0.2g/L的硅酸盐片水溶液的体积比为0.8：1的比例，将正硅酸四乙酯滴加入硅酸盐片水溶液中，得到混合液；其中，硅酸盐片为绢云母片。再向混合液中加入盐酸调节其pH值为2后，水解2.5h，得到前驱体溶液。

步骤2，先将前驱体溶液干燥后碾磨，得到如图1所示的硅酸盐-二氧化硅杂合体；其中，前驱体溶液干燥的温度为50℃、时间为5h。再按照有机绝缘漆与硅酸盐-二氧化硅杂合体的重量比为95：5的比例，向搅拌下的有机绝缘漆中加入硅酸盐-二氧化硅杂合体；其中，有机绝缘漆为聚酰亚胺型绝缘漆，加入硅酸盐-二氧化硅杂合体时的有机绝缘漆的温度为25℃，硅酸盐-二氧化硅杂合体加入完毕后，继续搅拌13min，制得如图2中的曲线所示的复合绝缘漆。

实施例4

制备的具体步骤为：

步骤1，先按照正硅酸四乙酯比0.2g/L的硅酸盐片水溶液的体积比为0.9：1的比例，将正硅酸四乙酯滴加入硅酸盐片水溶液中，得到混合液；其中，硅酸盐片为绢云母片。再向混合液中加入盐酸调节其pH值为2.5后，水解3h，得到前驱体溶液。

步骤2，先将前驱体溶液干燥后碾磨，得到近似于图1所示的硅酸盐-二氧化硅杂合体；其中，前驱体溶液干燥的温度为55℃、时间为4.5h。再按照有机绝缘漆与硅酸盐-二氧化硅杂合体的重量比为98：2的比例，向搅拌下的有机绝缘漆中加入硅酸盐-二氧化硅杂合体；其中，有机绝缘漆为聚酰亚胺型绝缘漆，加入硅酸盐-二氧化硅杂合体时的有机绝缘漆的温度为28℃，硅酸盐-二氧化硅杂合体加入完毕后，继续搅拌17min，制得如图2中的曲线所示的复合绝缘漆。

实施例5

制备的具体步骤为：

步骤1，先按照正硅酸四乙酯比0.2g/L的硅酸盐片水溶液的体积比为1：1的比例，将正硅酸四乙酯滴加入硅酸盐片水溶液中，得到混合液；其中，硅酸盐片为绢云母片。再向混合液中加入盐酸调节其pH值为3后，水解4h，得到前驱体溶液。

步骤2，先将前驱体溶液干燥后碾磨，得到近似于图1所示的硅酸盐-二氧化硅杂合体；其中，前驱体溶液干燥的温度为60℃、时间为4h。再按照有机绝缘漆与硅酸盐-二氧化硅杂合体的重量比为99：1的比例，向搅拌下的有机绝缘漆中加入硅酸盐-二氧化硅杂合体；其中，有机绝缘漆为聚酰亚胺型绝缘漆，加入硅酸盐-二氧化硅杂合体时的有机绝缘漆的温度为30℃，硅酸盐-二氧化硅杂合体加入完毕后，继续搅拌20min，制得如图2中的曲线所示的复合绝缘漆。

再分别选用作为硅酸盐片的绢云母片、高岭土片中的一种或两种混合物，作为有机绝缘漆的聚酰亚胺型绝缘漆，或不饱和聚酯型绝缘漆，或聚氨酯型绝缘漆，重复上述实施例1～5，同样制得了如图2中的曲线所示的复合绝缘漆。

将复合绝缘漆置于温度为40～80℃下的金属表面固化0.5～2h，其中，金属为金属铜，或金属铝，或金属钢，得到复合绝缘膜。

显然，本领域的技术人员可以对本发明的复合绝缘漆及其制备方法进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种复合绝缘漆，包括有机绝缘漆，其特征在于：

所述复合绝缘漆由有机绝缘漆与硅酸盐-二氧化硅杂合体组成，所述有机绝缘漆与硅酸盐-二氧化硅杂合体的重量比为90～99：1～10；

所述硅酸盐-二氧化硅杂合体为硅酸盐片的表面负载有二氧化硅粒子；

所述硅酸盐片的片长、片宽均为1～20μm、片厚≤1μm，其为绢云母、高岭土中的一种或两种混合物；

所述二氧化硅粒子的粒径为0.1～2μm。

2.根据权利要求1所述的复合绝缘漆，其特征是有机绝缘漆为聚酰亚胺型绝缘漆，或不饱和聚酯型绝缘漆，或聚氨酯型绝缘漆。

3.一种权利要求1所述复合绝缘漆的制备方法，采用共混法，其特征在于完成步骤如下：

步骤1，先按照正硅酸四乙酯比0.2g/L的硅酸盐片水溶液的体积比为0.6～1：1的比例，将正硅酸四乙酯滴加入硅酸盐片水溶液中，得到混合液，再向混合液中加入盐酸调节其pH值为1～3后，水解1～4h，得到前驱体溶液；

步骤2，先将前驱体溶液干燥后碾磨，得到硅酸盐-二氧化硅杂合体，再向搅拌下的有机绝缘漆中加入硅酸盐-二氧化硅杂合体，制得复合绝缘漆。

4.根据权利要求3所述的复合绝缘漆的制备方法，其特征是前驱体溶液干燥的温度为40～60℃、时间为4～6h。

5.根据权利要求4所述的复合绝缘漆的制备方法，其特征是有机绝缘漆为聚酰亚胺型绝缘漆，或不饱和聚酯型绝缘漆，或聚氨酯型绝缘漆。

6.根据权利要求5所述的复合绝缘漆的制备方法，其特征是加入硅酸盐-二氧化硅杂合体时的有机绝缘漆的温度为20～30℃。

7.根据权利要求6所述的复合绝缘漆的制备方法，其特征是硅酸盐-二氧化硅杂合体加入完毕后，继续搅拌5～20min。