CN105050811A - 复合绝缘膜 - Google Patents

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Abstract

本文提供了一种柔性和自支撑绝缘膜，其包括基底支撑层和施用于所述基底支撑层的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺层。所述复合绝缘膜可以用作槽衬垫，从而向电动马达的组件提供绝缘性。所述复合绝缘膜的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺层可以通过电动马达运作产生的热而进一步固化。

Description

复合绝缘膜
技术领域
公开了一种用于电绝缘应用的复合绝缘膜。所述复合绝缘膜包括施用于基底支撑层的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺层。
背景技术
基于聚(酰胺)酰亚胺的树脂状涂料组合物形成柔性且耐用的膜，特别适合用作漆包线漆、清漆、用于层合体的粘合剂、油漆等。这种聚(酰胺)酰亚胺底涂料组合物由于其长期高温(例如220℃)性能而受到特别关注，除了其它性质之外，该性质使其特别适用于电绝缘应用，例如磁漆包线漆。这是与不具有这种高持续耐热性的常规聚酯和聚酯酰亚胺底涂料组合物比较的结果。
聚(酰胺)酰亚胺通常使用相对昂贵的有机溶剂制备，抑制了酰胺酰亚胺涂料的经济性用途。因此，通常的做法是在较便宜的聚酯或聚酯酰亚胺底涂层上使用这种聚(酰胺)酰亚胺组合物作为外涂层。
由于聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜的机械和电性质以及相对较低的生产成本，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜广泛地用作电绝缘膜。但是，PET膜具有低耐热性，因此被评价为B类或更低的绝缘体。聚芳酰胺膜，例如购自杜邦公司(DuPont)的商标为NOMEX的聚芳酰胺膜，与PET膜相比具有优异的耐热性，但据报道存在介电击穿问题。
聚(酰胺)酰亚胺膜具有机械性质、热性质、耐磨性和耐化学性，使其适合用作电绝缘材料。虽然聚(酰胺)酰亚胺膜与聚芳酰胺和聚酯膜相比具有一系列优异的物理性质，但出于成本和自立式膜性质考虑，阻碍了聚(酰胺)酰亚胺膜用于电绝缘应用的商业化。
因此，本领域需要的是一种成本有效的电绝缘材料，其表现出合适的机械性质、热性质、耐磨性和耐化学性的组合。
发明内容
本发明内容部分旨在提供对本公开的概述，以使读者对所述复合绝缘膜及其制备方法和用途有基本的了解。该概述部分不是本公开的所述复合绝缘膜及其制备方法和用途的详尽综览，既未指指定所述复合膜或方法的关键性/决定性要素亦非限定本公开的范围。该概述部分的唯一目的是要以简化形式给出本文公开的一些概念以作为稍后给出的更加具体的说明之介绍。
本文提供了一种柔性和自支撑复合膜，所述膜包括基底支撑层和部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层。
根据某些描述性实施方式，本文提供了一种柔性和自支撑复合膜，所述膜包括基底聚合物层和部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层。
本发明还提供了一种制备柔性和自支撑复合膜的方法，所述方法包括提供基底支撑层，在所述基底支撑层上浇注聚(酰胺)酰亚胺膜层，以及部分固化所述聚(酰胺)酰亚胺膜层。
根据某些描述性实施方式，本发明提供了一种制备柔性和自支撑复合膜的方法，所述方法包括提供基底聚合物层，在所述基底聚合物层上浇注聚(酰胺)酰亚胺膜层，以及部分固化所述聚(酰胺)酰亚胺膜层。
本文还提供了一种向电动马达或变压器提供绝缘性的方法，所述方法包括提供柔性和自支撑复合膜，所述柔性和自支撑复合膜包括基底支撑层和在所述基底支撑层上的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层，以及向电动马达槽或变压器中插入所述复合膜。
根据某些描述性实施方式，本文还提供了一种向电动马达或变压器提供绝缘性的方法，所述方法包括提供柔性和自支撑复合膜，所述柔性和自支撑复合膜包括基底聚合物层和在所述基底聚合物层上的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层，以及向电动马达槽或变压器中插入所述复合膜。
本文还提供了一种包括需要绝缘的组件以及柔性和自支撑复合膜的电动马达或变压器，所述柔性和自支撑复合物膜包括基底支撑层和在所述基底支撑层上与所述组件相邻的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层。
本文还提供了一种包括需要绝缘的组件以及柔性和自支撑复合膜的电动马达或变压器，所述柔性和自支撑复合膜包括基底聚合物层和在所述基底聚合物层上与所述组件相邻的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层。
本文还提供了一种向电动马达提供绝缘性的方法，所述方法包括提供其中具有槽的电动马达组件，以及向所述槽中插入柔性和自支撑复合膜，所述柔性和自支撑复合膜包括基底支撑层和在所述基底支撑层上的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层。
本文还提供了一种向电动马达提供绝缘性的方法，所述方法包括提供其中具有槽的电动马达组件，以及向所述槽中插入柔性和自支撑复合膜，所述柔性和自支撑复合膜包括基底聚合物层和在所述基底聚合物层上的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层。
附图简述
图1是示出未固化的浇注高分子量聚(酰胺)酰亚胺膜的热机械分析(TMA)图。
图2是示出完全固化的浇注高分子量聚(酰胺)酰亚胺膜的热机械分析(TMA)图。
图3是示出未固化的高分子量聚(酰胺)酰亚胺膜的调制式差示扫描量热法分析(mDSC)图。
图4是显示高分子量聚(酰胺)酰亚胺膜在第一加热循环时逆向和非逆向热流分量的差示扫描量热分析(mDSC)图。
图5是显示固化的高分子量聚(酰胺)酰亚胺膜在第二加热循环时逆向热流分量的差示扫描量热分析(mDSC)图。
图6是示出未固化的浇注低分子量聚(酰胺)酰亚胺膜的热机械分析(TMA)图。
图7是示出完全固化的浇注低分子量聚(酰胺)酰亚胺膜的热机械分析(TMA)图。
图8是显示低分子量聚(酰胺)酰亚胺膜在第一加热循环时逆向和非逆向热流分量的调制式差示扫描量热分析(mDSC)图。
图9是显示固化的低分子量聚(酰胺)酰亚胺膜在第二加热循环时逆向热流分量的差示扫描量热分析(mDSC)图。
具体实施方式
本文公开了一种柔性和自支撑复合绝缘膜。所述复合绝缘膜包括基底支撑层和与所述基底支撑层的表面相邻接触的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜。根据复合绝缘膜的某些描述性实施方式，将所述部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层浇注到所述基底支撑层的表面上。
根据某些实施方式，所述复合绝缘膜包括基底聚合物层和与所述基底聚合物层的表面相邻接触的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层。根据复合绝缘膜的某些描述性实施方式，将所述部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层浇注到所述基底聚合物层的表面上。
所述部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层可以从所述基底支撑层的表面剥离，并通过使用粘合剂层叠到第二基底支撑层的表面。这样可以使用热稳定性更高或更经济的基底支撑层，例如玻璃布、无纺材料、有机纸和无机纸。
不受限制且仅是示例性地，所述复合绝缘膜的基底支撑层可以选自聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、聚酯膜，例如聚对苯二甲酸酯(PET)或聚萘二甲酸酯(PEN)、聚醚砜膜、聚砜膜、玻璃布、无纺材料、无机纸、有机纸或聚醚酰亚胺膜。根据某些描述性实施方式，所述复合绝缘膜的基底支撑层包括聚酯膜。根据本实施方式，所述复合绝缘膜包括聚酯的基底支撑层，所述基底支撑层具有施用在至少部分所述基底聚酯膜层上或以其它方式沉积在至少部分所述基底聚酯膜层上的聚(酰胺)酰亚胺膜层。
所述复合绝缘膜包括聚酯的基底支撑层并且具有施用于其上的聚(酰胺)酰亚胺膜层，所述复合绝缘膜的厚度可以为约2密耳至约20密耳。根据某些示例性实施方式，所述复合绝缘膜可以具有约2.5密耳至约16密耳的整体厚度。所述复合绝缘膜的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺层的厚度可以为约0.1至约5密耳。根据某些描述性实施方式，所述复合绝缘膜的聚(酰胺)酰亚胺层的厚度可以为约0.5至约2密耳。所述聚(酰胺)酰亚胺层可以施用于所述聚酯层的一个或两个相背的表面。所述复合膜的薄的性质表现为柔性，足以插入电动马达槽的结构完整性，以及高达约220℃的热指数。
所述柔性和自支撑复合绝缘膜可以通过以下方法制备：提供基底支撑层，向所述基底支撑层的表面施加聚(酰胺)酰亚胺层。
根据某些实施方式，所述复合膜可以通过以下方法制备：首先提供基底聚合物膜层，并向所述基底聚合物膜层的表面上浇注聚(酰胺)酰亚胺膜层。根据某些描述性实施方式，将所述聚(酰胺)酰亚胺膜层浇注到所述基底聚合物层的一个主表面上。但是，根据其它描述性实施方式，所述聚(酰胺)酰亚胺膜层可以浇注到所述基底聚合物层的两个相背的主表面上。然后将所述一层或多层聚(酰胺)酰亚胺层部分地固化。这样得到具有结构完整性的柔性和自支撑复合膜，使得所述膜适合插入电动马达的槽中。
制备所述复合绝缘膜的方法包括提供基底支撑层，所述基底支撑层选自聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、聚酯膜、聚醚砜膜、聚砜膜、有机纸、无机纸或聚醚酰亚胺膜。根据某些实施方式，所述方法包括选择或制备聚酯膜的基底支撑层，所述聚酯膜具有约2密耳至约14密耳的厚度。将聚(酰胺)酰亚胺膜层施用于所述基底聚酯膜层的表面。例如，将聚(酰胺)酰亚胺膜层浇注到所述基底聚酯膜层的表面上。可以将聚(酰胺)酰亚胺浇注到所述基底聚酯层上，以达到约0.5密耳至约2密耳的厚度。所述聚(酰胺)酰亚胺层可以浇注到所述聚酯基底层的一个或两个相背的表面上。
一旦聚(酰胺)酰亚胺膜层浇注到所述基底聚酯层的表面上，再将聚(酰胺)酰亚胺层部分固化，以得到柔性且自支撑的复合绝缘膜。所述聚(酰胺)酰亚胺膜层可以通过在约100℃至约260℃的温度下加热约20秒至约60分钟来部分固化。或者，所述聚(酰胺)酰亚胺膜层可以通过在约150℃至约180℃的温度下加热约1分钟至约10分钟来部分固化。
根据某些实施方式，所述复合膜可以通过以下方法制备：首先提供包括玻璃布的基底支撑层，并向所述基底玻璃布层的表面上浇注聚(酰胺)酰亚胺膜层。根据某些描述性实施方式，将所述聚(酰胺)酰亚胺膜层浇注到所述基底玻璃布层的一个主表面上。但是，根据其它描述性实施方式，所述聚(酰胺)酰亚胺膜层可以浇注到所述基底玻璃布层的两个相背的主表面上。然后将所述一层或多层聚(酰胺)酰亚胺层部分固化。这样得到具有结构完整性的柔性和自支撑复合物膜，使得所述膜适合插入电动马达的槽中。
根据某些实施方式，所述复合膜可以通过以下方法制备：首先提供包括无纺材料的基底支撑层，并向所述基底无纺材料层的表面上浇注聚(酰胺)酰亚胺膜层。根据某些描述性实施方式，将所述聚(酰胺)酰亚胺膜层浇注到所述基底无纺材料层的一个主表面上。但是，根据其它描述性实施方式，所述聚(酰胺)酰亚胺层可以浇注到所述基底无纺材料层的两个相背的主表面上。然后将所述一层或多层聚(酰胺)酰亚胺层部分固化。这样得到具有结构完整性的柔性和自支撑复合膜，使得所述膜适合插入电动马达的槽中。
根据某些实施方式，所述复合膜可以通过以下方法制备：首先提供包括无机纸的基底支撑层，并向所述基底无机纸层的表面上浇注聚(酰胺)酰亚胺膜层。根据某些描述性实施方式，将所述聚(酰胺)酰亚胺膜层浇注到所述基底无机纸层的一个主表面上。但是，根据其它描述性实施方式，所述聚(酰胺)酰亚胺层可以浇注到所述基底无机纸层的两个相背的主表面上。然后将所述一层或多层聚(酰胺)酰亚胺层部分固化。这样得到具有结构完整性的柔性和自支撑复合膜，使得所述膜适合插入电动马达的槽中。
根据某些实施方式，所述复合膜可以通过以下方法制备：首先提供包括有机纸的基底支撑层，并向所述基底有机纸层的表面上浇注聚(酰胺)酰亚胺膜层。根据某些描述性实施方式，将所述聚(酰胺)酰亚胺膜层浇注到所述基底有机纸层的一个主表面上。但是，根据其它描述性实施方式，所述聚(酰胺)酰亚胺层可以浇注到所述基底有机纸层的两个相背的主表面上。然后将所述一层或多层聚(酰胺)酰亚胺层部分固化。这样得到具有结构完整性的柔性和自支撑复合膜，使得所述膜适合插入电动马达的槽中。
所述浇注的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层可以从所述基底支撑层的表面剥离，并通过使用粘合剂层叠到第二基底支撑层的表面。这样可以使用热稳定性更高或更经济的基底支撑层，例如玻璃布、无纺材料、有机纸和无机纸。所述粘合剂可以是各种材料。可以使用压敏性和热固性粘合剂。水性、溶剂型或无溶剂粘合剂是能使部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜粘附到基底支撑层的可能的材料。所述粘合剂可以施加到部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜的顶表面或基底支撑层的顶表面。然后采用加压并且加热或不加热的方式将两层层叠在一起。然后可以将所述第一基底支撑层从所述粘合剂层叠的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜和第二基底支撑层上去除或剥离。
或者，可以先将所述部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层从基底支撑层剥离，再用粘合剂层叠至第二基底支撑层。所述粘合剂可以是各种材料。可以使用压敏性和热固性粘合剂。水性、溶剂型或无溶剂粘合剂是能使部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜粘附到基底支撑层的可能材料。所述粘合剂可以施加到部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜的顶表面或基底支撑层的顶表面。然后采用加压并且加热或不加热的方式将两个层层叠在一起。
对作为可用于制备复合绝缘膜的基础树脂的聚(酰胺)酰亚胺没有限制。可以使用例如以常规方式通过三羧酸酸酐和二异氰酸酯在极性溶剂中直接反应得到的聚酰胺酰亚胺或者通过将三羧酸酸酐与二胺在极性溶剂中反应以引入酰亚胺键，然后用二异氰酸酯进行酰胺化得到的聚酰胺酰亚胺。又一个描述性方法是三羧酸酐酰氯与二胺在极性溶剂中反应。
作为用于制备膜形成层的该基础树脂的三羧酸酸酐，通常使用偏苯三酸酐。使用多种羧酸酐制备聚(酰胺)酰亚胺。这些包括但不限于：偏苯三酸酐(TMA)；2,6,7-萘三羧酸酐；3,3',4-二苯基三羧酸酐；3,3',4-二苯甲酮三羧酸酐；1,3,4-环戊烷四羧酸酐；2,2',3-二苯基三羧酸酐；二苯基砜3,3',4-三羧酸酐；二苯基异丙叉基3,3',4-三羧酸酐；3,4,10-苝三羧酸酐；3,4-二羧基苯基3-羧基苯基醚酸酐；亚乙基三羧酸酐；1,2,5-萘三羧酸酐。
反应时部分量的三羧酸酐可以被四羧酸酐代替。在这种情况下，四羧酸酐可以由例如均苯四酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐等制备。此外，部分量的三羧酸酐可以被另一种酸或酸酐，例如偏苯三酸、间苯二甲酸、己二酸、马来酸或对苯二酸代替。
可以与三羧酸酐反应的二异氰酸酯的非限制性例子包括芳族二异氰酸酯，例如4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯，二胺的例子包括芳族二胺，例如间苯二胺、4,4'-二氨基二苯醚、1,2-乙二胺、4,4'-二氨基二苯甲烷、4,4'-二氨基二苯砜和4,4'-二氨基二苯甲酮。
根据某些实施方式，所述聚(酰胺)酰亚胺树脂可以与一种或多种其它相容性树脂组合使用，以制备复合绝缘膜。例如，但非限制地，所述聚(酰胺)酰亚胺树脂可以与一种或多种以下相容性树脂组合使用，以制备复合绝缘膜：聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚醚酮、苯氧基树脂及其组合。
额外的相容性树脂可以与聚(酰胺)酰亚胺树脂组合使用，以改进所述复合绝缘膜的多种不同性能。例如，一种或多种额外的树脂可以与聚(酰胺)酰亚胺树脂组合使用，以改进所得复合绝缘膜的粘附性、耐热性和/或柔性。根据某些描述性实施方式，所述聚(酰胺)酰亚胺膜可以与聚醚砜组合使用，以改进所得复合物绝缘膜与铝的粘附性。例如，但不限于，聚醚砜可以以约1重量％至约99重量％的量与聚(酰胺)酰亚胺进行掺混。
本公开还包括向电动马达或变压器提供绝缘性的方法。本文还提供了一种向电动马达或变压器提供绝缘性的方法，所述方法包括提供柔性和自支撑复合膜，所述柔性和自支撑复合膜包括基底支撑层和在所述基底支撑层上的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层，以及向电动马达槽或变压器中插入所述复合膜。
根据某些实施方式，所述向电动马达或变压器提供绝缘性的方法包括提供柔性和自支撑复合膜，所述柔性和自支撑复合膜具有包括玻璃布的基底支撑层和在所述基底玻璃布层上的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层，以及向电动马达槽或变压器中插入所述复合膜。
根据某些实施方式，所述向电动马达或变压器提供绝缘性的方法包括提供柔性和自支撑复合膜，所述柔性和自支撑复合膜具有包括无纺材料的基底支撑层和在所述基底无纺材料层上的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层，以及向电动马达槽或变压器中插入所述复合膜。
根据某些实施方式，所述向电动马达或变压器提供绝缘性的方法包括提供柔性和自支撑复合膜，所述柔性和自支撑复合膜具有包括无机纸的基底支撑层和在所述基底无机纸层上的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层，以及向电动马达槽或变压器中插入所述复合膜。
根据某些实施方式，所述向电动马达或变压器提供绝缘性的方法包括提供柔性和自支撑复合膜，所述柔性和自支撑复合膜具有包括有机纸的基底支撑层和在所述基底有机纸层上的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层，以及向电动马达槽或变压器中插入所述复合膜。
可以单独使用或以混合物形式使用以下非限制性胺：对二甲苯二-胺、二(4-氨基-环己基)甲烷、1，6-己二胺、1，7-庚二胺、1，8-辛二胺、1，9-壬二胺、1，10-癸二胺、3-甲基--1，7-庚二胺、4,4'-二甲基-1，7-庚二胺、2,11-二氨基-十二烷、1,2-二-(3-氨基-丙氧基)乙烷、2,2-二甲基丙二胺、3-甲氧基-1，6-己二胺、2,5-二甲基-1，6-己二胺、2,5-二甲基-1，7-庚二胺、5-甲基-1，9-壬二胺、1,4-二氨基-环己烷、1,12-二氨基-十八烷、2,5-二氨基-1,3,4-噁二唑、H2N(CH2)3O(CH2)2O(CH2)3NH2、H2N(CH2)S(CH2)3NH2、H2N(CH2)3N(CH3)(CH2)3NH2间苯二胺、对苯二胺、4,4'-二氨基-二苯基丙烷、4,4'-二氨基-二苯基甲烷联苯胺、4,4'-二氨基-二苯基硫化物、4,4'-二氨基-二苯基砜、3,3'-二氨基-二苯基砜、4,4'-二氨基-二苯基醚、2,6-二氨基-吡啶、二(4-氨基-苯基)二乙基硅烷、二(4-氨基-苯基)二苯基硅烷、[二(4-氨基-苯基)氧化膦、4,4'-二氨基二苯甲酮、二(4-氨基-苯基)-N-甲基胺、二(4-氨基丁基)四甲基二硅氧烷、1,5-二氨基萘、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基-联苯、3,3'-二甲氧基联苯胺、2,4-二(β-氨基-叔丁基)甲苯甲苯二胺、二(对-β-氨基-叔丁基-苯基)醚、对-二(2-甲基-4-氨基-戊基)苯、对-二(11,1-二甲基-5-氨基-戊基)苯、间-二甲苯二胺和多亚甲基聚苯胺。
任何多异氰酸酯(即具有两个或更多个异氰酸酯基团的任何异氰酸酯，无论封端或未封端)可用于制备聚酰胺酰亚胺。可以单独使用或混合使用的多异氰酸酯包括：四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、1,3-亚苯基二异氰酸酯、1,4-亚环己基二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,5-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、3,5-甲苯二异氰酸酯、4-氯-1,3-亚苯基二异氰酸酯、1-甲氧基-2,4-亚苯基二异氰酸酯、1-甲基-3,5-二乙基-2,6-亚苯基二异氰酸酯、1,3,5-三乙基-2,4-亚苯基二异氰酸酯、1-甲基-3,5-二乙基-2,4-亚苯基二异氰酸酯、1-甲基-3,5-二乙基-6-氯-2,4-亚苯基二异氰酸酯、6-甲基-2,4-二乙基-5-硝基-1,3-亚苯基二异氰酸酯、对苯二甲基二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯、4,6-二甲基-1,3-苯二甲基二异氰酸酯、1,3-二甲基-4,6-二-(b-异氰酸乙酯基)-苯、3-(a-异氰酸乙酯基)-苯基异氰酸酯、1-甲基-2,4-环己烯二异氰酸酯、4,4'-联亚苯基二异氰酸酯、3,3'-二甲基-4,4'-联亚苯基二异氰酸酯、3,3'-二甲氧基-4,4'-联亚苯基二异氰酸酯、3,3'-二乙氧基-4,4-联亚苯基二异氰酸酯、1,1-二-(4-异氰酸苯酯基)环己烷、4,4'-二异氰酸根合-二苯基醚、4,4'-二异氰酸根合-二环己基甲烷、4,4'-二异氰酸根合-二苯基甲烷、4,4'-二异氰酸根合-3,3'-二甲基二苯基甲烷、4,4'-二异氰酸根合-3,3'-三氯二苯基甲烷、4,4'-二异氰酸根合-二苯基二甲基甲烷、1,5-萘二异氰酸酯、1,4-萘二异氰酸酯、4,4',4”-三异氰酸根合-三苯基甲烷、2,4,4'-三异氰酸根合-二苯基醚、2,4,6-三异氰酸根合-1-甲基-3,5-二乙基苯、邻-联甲苯胺-4,4'-二异氰酸酯、间-联甲苯胺-4,4'-二异氰酸酯、二苯甲酮-4,4'-二异氰酸酯、缩二脲三异氰酸酯和多亚甲基多亚苯基异氰酸酯。
本文还公开了一种包括需要绝缘的组件以及柔性和自支撑复合膜的电动马达或变压器，所述柔性和自支撑复合膜包括基底支撑层和在所述基底膜层上的位于所述与被绝缘的组件相邻的位置的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层。所述复合绝缘膜可以在具有槽衬垫的典型3-相定子中使用。所述定子位于外壳中并在中心处具有转子。所述定子上的金属材料包括芯。适当形状的槽衬垫(例如，形状如字母C)插入所述槽中。然后将铜线圈插入所述槽中，使用复合绝缘膜衬垫作为芯和铜绕线之间的绝缘阻挡物。将第二片材料插入槽衬垫的反面(也是C形)，在本领域中称为“楔”，以保持铜在槽中使其不会动来动去。
对所述复合物电绝缘膜进行制造性质测试。该材料表现出在切割、冲切、制片和以其它方式加工方面的优异性能。小部件的拖刀切割(dragknifecutting)也能有问题地进行。材料的激光切割也能进行而不会出现故障或积炭，所述积炭通常与NOMEX基材料有关。还对自动过程中楔的形成进行检查，所述复合物膜在自动化加衬里过程中封套和插入进行得极好，无划痕或脱层。与其它已知材料相比，马达槽中导线插入表现出最小的阻力。
本文还公开了一种向电动马达提供绝缘性的方法，所述方法包括提供其中具有槽的电动马达组件。将包括基底支撑层和在所述基底支撑层上的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层的柔性和自支撑复合膜插入所述槽。
本文还公开了一种向电动马达提供绝缘性的方法，所述方法包括提供其中具有槽的电动马达组件。将包括基底聚合物膜层和在所述基底聚合物膜层上的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层的柔性和自支撑复合物膜插入所述槽。
本文还公开了一种向电动马达提供绝缘性的方法，所述方法包括提供其中具有槽的电动马达组件。将包括具有玻璃布的基底支撑层和在所述基底玻璃布层上的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层的柔性和自支撑复合膜插入所述槽。
本文还公开了一种向电动马达提供绝缘性的方法，所述方法包括提供其中具有槽的电动马达组件。将包括具有无纺材料层的基底支撑层和在所述基底无纺材料层上的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层的柔性和自支撑复合膜插入所述槽。
本文还公开了一种向电动马达提供绝缘性的方法，所述方法包括提供其中具有槽的电动马达组件。将包括具有无机纸层的基底支撑层和在所述基底无机纸层上的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层的柔性和自支撑复合膜插入所述槽。
本文还公开了一种向电动马达提供绝缘性的方法，所述方法包括提供其中具有槽的电动马达组件。将包括具有有机纸层的基底支撑层和在所述基底有机纸层上的部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层的柔性和自支撑复合物膜插入所述槽。
采用以下实施例对所述复合物绝缘膜和方法进行进一步详细描述和说明。以下实施例并不以任何方式限制所述复合绝缘膜或制备方法。
实施例
实施例1：高分子量聚(酰胺)酰亚胺的合成
在装配有热电偶、水冷凝器、氮气入口和空气驱动的桨叶搅拌器的3L烧瓶中，在搅拌条件下加入916.7gN-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)(氮气流速为0.5L/分钟)。在搅拌条件下加入偏苯三酸酐(107.2g,0.558摩尔)和二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯(153.5g,0.614摩尔)。将反应混合物加热至93℃，在该温度下保持约1小时，然后加热至120℃，保持约1小时。再将反应混合物加热至138-150℃，用G-H管监测粘度(从烧瓶中抽取15克样品，在NMP中稀释至20克进行粘度测试)。当粘度接近Z时，停止加热，加入300克NMP。在100℃冷却时，加入4.4g正丁醇和90.7gNMP。分析反应产物发现15.9％固体(200℃加热2小时之后)，25℃的粘度为2751cp。
实施例2：中等分子量聚(酰胺)酰亚胺的合成
在装配有热电偶、水冷凝器、氮气入口和空气驱动的桨叶搅拌器的3L烧瓶中，在搅拌条件下加入916.7gN-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)(氮气流速为0.5L/分钟)。在搅拌条件下加入偏苯三酸酐(107.2g,0.558摩尔)和二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯(153.5g,0.614摩尔)。将反应混合物加热至93℃，保持1小时，然后加热至120℃，保持1小时。再将反应混合物加热至138-150℃，用G-H管监测粘度(从烧瓶中抽取15克样品，在NMP中稀释至20克进行粘度测试)。当粘度接近S时，停止加热，加入300克NMP。在100℃冷却时，加入4.4g正丁醇和90.7gNMP。分析反应产物发现15.4％固体(200℃加热2小时之后)，25℃粘度为506cp。
实施例3：低分子量聚(酰胺)酰亚胺的合成
在装配有热电偶、水冷凝器、氮气入口和空气驱动的桨叶搅拌器的3L烧瓶中，在搅拌条件下加入500.1gN-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)(氮气流速为0.5L/分钟)。在搅拌条件下加入偏苯三酸酐(124.2g,0.646摩尔)和二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯(161.6g,0.646摩尔)。将反应混合物加热至93℃，保持1小时，然后加热至120℃，保持1小时。用G-H管监测粘度(从烧瓶中抽取45克样品，在NMP中稀释至66克进行粘度测试)。当粘度接近Z时，停止加热，加入125克NMP。在100℃冷却时，加入2.3g甲醇和165gNMP。分析反应产物发现25.4％固体(200℃加热2小时之后)，25℃的粘度为2402cp。
将树脂溶液浇注在玻璃支撑物上，在150℃部分固化60分钟，接着在260℃完全固化20分钟。固化的低、中等和高分子量聚(酰胺)酰亚胺膜的性质如以下表1A和1B所示。
固化的膜性质
表1A
表1B
表1A中记录的拉伸强度和拉伸模量的固化膜性质根据-ASTMD-882-91方法A获得。
埃乐曼多夫撕裂强度根据ASTMD-1922-89获得。
格拉夫斯撕裂强度根据ASTMD-1004-90获得。
未固化的膜性质
使用狭缝涂覆方法将聚(酰胺)酰亚胺树脂溶液浇注到基底PET聚酯膜(100微米)的正面和背面。然后将复合膜在175℃的烘箱中干燥大约2分钟，以去除所有溶剂，在PET膜的正面和背面留下12.5微米的部分固化的PAI层。包括聚酯膜层和未固化的聚(酰胺)酰亚胺层的复合绝缘膜的机械性质(伸长率、拉伸模量、拉伸强度)和撕裂强度如以下表2A和2B所示。
可将聚(酰胺)酰亚胺层从PET基底上去除，通过调制式差示扫描量热法检测固化状态(图3)。可以在50-200℃之间观察到宽的放热曲线，这是不可逆的热流事件(图4)。这表明固化可能在这些条件下发生。第二次加热显示玻璃化转变发生在大约270℃，表明完全固化的膜性质(图5)。
通过热机械分析(TMA)也确认了部分固化的膜。部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜的TMA显示在115-127℃的潜在玻璃化转变(图1)。完全固化的膜(260℃进行30分钟)显示通过该方法在大约250-270℃的玻璃化转变(图2)。图6-9示出浇注到PET基底聚合物上的低MwPAI膜的同样的热分析。
表2A-撕裂强度
样品 撕裂强度(lb/in)
高Mw PAI/PET/高Mw PAI,125微米 1510
低Mw PAI/PET/低Mw PAI 125微米 1779
NMN,125微米 1886
Mylar,87.5微米 2718
表2B-拉伸性质
表2A记录的撕裂强度性质根据ASTMD624获得。
拉伸强度和拉伸模量的拉伸性质根据ASTMD638获得。
包括PET膜层和部分固化的聚(酰胺)酰亚胺层的复合绝缘膜的体积电阻率如以下表3所示。
表3
体积电阻率值根据ASTMD257获得。
包括聚酯膜层和部分固化的聚(酰胺)酰亚胺层的复合绝缘膜的介电击穿值如以下表4所示。
表4
介电击穿值根据ASTMD-115获得。
对包括聚酯膜层和未固化的聚(酰胺)酰亚胺层的复合绝缘膜进行耐化学性测试。耐化学性的测试结果如以下表5所示。将材料浸没在以下各溶剂/溶液中1天。然后观察材料的物理变化。
表5
实施例4：在基底玻璃布层上的聚(酰胺)酰亚胺
使用狭缝涂覆方法用硅酮脱模剂将聚(酰胺)酰亚胺树脂溶液浇注到基底PET聚酯膜的正面(100微米)。然后将复合膜在175℃的烘箱中干燥大约2分钟，以去除溶剂，在PET膜的正面留下25微米的部分固化的PAI层。然后通过狭缝模头涂覆法将道康宁282(DowCorning282)粘合剂施涂于PAI膜表面。然后在150℃烘箱中将复合膜干燥大约2分钟，以去除所有溶剂，在PAI膜顶侧留下12.5微米的粘合剂。然后施压将100微米的玻璃布层叠到PAI/PET基底支撑物。再将PET层去除，留下层叠到玻璃布上的PAI膜。测试电性质，得到5250伏的介电击穿值。机械强度等于原来的玻璃布。
虽然结合各描述性实施方式对复合物绝缘膜及其制备方法进行了描述，应理解可以使用其它类似实施方式，或者可以对所述实施方式进行改进或增加以执行本文公开的同样的功能，而不偏离本发明。上述实施方式在替代实施方式中不是必须的，因为各种实施方式可以组合以提供所需的性质。因此，所述复合物绝缘膜和方法不应限于任何单一的实施方式，而是根据所附权利要求确定其宽度和范围。

Claims (20)

1.一种柔性和自支撑复合绝缘膜，其包括：
选自玻璃布、无纺材料、无机纸或有机纸的基底支撑层；以及
部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层。
2.如权利要求1所述的复合绝缘膜，其特征在于，将所述部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层浇注到所述基底支撑层的主表面上。
3.如权利要求1所述的复合绝缘膜，其特征在于，将所述部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层浇注到所述基底支撑层的两个相背的主表面上。
4.如权利要求2所述的复合绝缘膜，其特征在于，所述基底支撑膜层包括玻璃布。
5.如权利要求1所述的复合绝缘膜，其特征在于，所述复合膜的厚度为约2.5密耳至约16密耳。
6.如权利要求1所述的复合绝缘膜，其特征在于，所述部分固化的聚(酰胺)酰亚胺层的厚度为约0.5-2密耳。
7.如权利要求1所述的复合绝缘膜，其特征在于，所述膜具有最高达约220℃的热指数。
8.一种制备柔性和自支撑复合膜的方法，所述方法包括：
提供选自玻璃布、无纺材料、无机纸或有机纸的第一基底支撑层；
将聚(酰胺)酰亚胺层浇注到所述基底支撑层的至少一个相背的主表面上；以及
部分固化所述聚(酰胺)酰亚胺膜层。
9.如权利要求8所述的方法，所述方法包括将部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层浇注到所述第一基底支撑层的一个主表面上。
10.如权利要求8所述的方法，所述方法包括将部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层浇注到所述第一基底支撑层的两个主表面上。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述聚(酰胺)酰亚胺膜层浇注到所述基底支撑层的步骤包括浇注厚度为约0.5密耳至约2密耳的聚(酰胺)酰亚胺层。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过在约100℃至约260℃的温度下加热所述聚(酰胺)酰亚胺层约20秒至约60分钟将所述层部分固化。
13.如权利要求8所述的方法，所述方法还包括从所述基底支撑层剥除所述部分固化的聚(酰胺)酰亚胺膜层，以及将所述膜层层叠到第二基底支撑层上。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二基底支撑层选自下组：玻璃布、无纺材料、无机纸和有机纸。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述层叠包括将所述膜层粘附地层叠至所述第二基底支撑层。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述粘合剂选自压敏粘合剂和热固性粘合剂。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第二基底支撑膜层包括玻璃布。
18.一种向电动马达或变压器提供绝缘性的方法，所述方法包括：
提供如权利要求1-17中任一项所述的柔性和自支撑复合膜；以及
向电动马达槽或变压器中插入所述复合膜。
19.一种电动马达或变压器，其包括：
要被绝缘的组件；以及
设置在与所述组件相邻位置的如权利要求1-17中任一项所述的柔性和自支撑复合物膜。
20.一种向电动马达提供绝缘性的方法，所述方法包括：
提供其中具有槽的电动马达组件；以及
向所述槽中插入如权利要求1-17中任一项所述的柔性和自支撑复合膜。
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