CN106118163A - 一种掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆及其制备方法，漆包线漆原料包括：纳米二氧化硅、乙醇、偶联剂、大豆卵磷脂、硝酸铜、硝酸锰、硝酸钴、丙烯酸树脂、氨基树脂、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯乳液、聚氨基甲酸酯、聚乙烯蜡、醋酸丁酯、乙二醇丁醚、增稠剂、分散剂和微晶纤维素。其制备方法是先制备改性纳米二氧化硅，然后将剩余组分混合，分散、研磨，即得。本发明的漆包线漆膜具有出色的耐高温特性，软化击穿温度和击穿电压均显著高于国家标准，漆膜均匀，柔韧性好，可应用于大飞机和高铁动车组等高科技领域的电机、电磁线绝缘，市场前景广阔。

Description

一种掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆及其制备方法
技术领域
本发明属于漆包线漆技术领域，具体涉及一种掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆及其制备方法。
背景技术
漆包线是电机和变压器绝缘结构中最关键的部件。当前，国内外电机、电器、变压器及IT信息产业正朝着“高压、高频、高效、节能、紧凑型”的高新技术产品发展，推动着电磁线行业由过去传统工业生产的普通漆包线向“新技术、新工艺、新材料”的多金属、高性能、复合型漆包线发展。通常的电机电器设备是由导体材料、磁性材料、绝缘材料和结构材料构成，除绝缘材料外，其它都是金属材料。电机、电器在运行中，不可避免地要受到温度、电、机械的应力和振动、有害气体、化学物质、潮湿、灰尘和辐射等各种因素的作用。这些因素对绝缘材料的影响比对其它材料更明显。因此，绝缘材料是决定电机、电器运行可靠性的关键材料。另外一方面，随着运行时间的增加，绝缘材料必然会老化，且其老化速度要比其它材料快，所以决定电机、电器使用寿命的关键材料也是绝缘材料。
为了提高绝缘材料的耐电晕性能，目前常用的方法就是在漆包线用漆中引入量子屏蔽粒子，使因放电过程中所产生的脉冲高压得以化解、分散，不至于因局部电离放电引起漆膜击穿。当表层的高分子被各种作用侵蚀之后，就形成了一层由无机氧化物组成的保护层，由于无机氧化物的键能高于聚合物，具有较高的热稳定性和抗氧化性，有利于弥散材料中的空间电荷，减小或消除了由于局部电场不均产生的应力，削弱了局部放电强度，起到保护绝缘材料的作用，从而大幅度增加了材料的耐电晕特性。试验证明，在已有的高耐热绝缘材料中加入一定量的陶瓷氧化物，可在保证原有聚合物的耐高温性能，同时还可以大幅度地提高高分子绝缘材料的耐电晕特性，因而满足变频电机的运行要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆及其制备方法，所得漆包线漆膜具有出色的耐高温特性，软化击穿温度和击穿电压均显著高于国家标准，漆膜均匀，柔韧性好。
一种掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆，原料以重量份计包括：纳米二氧化硅10～20份、乙醇3～8份、偶联剂2～6份、大豆卵磷脂0.5～2.4份、硝酸铜1～4份、硝酸锰1～4份、硝酸钴1～4份、丙烯酸树脂3～8份、氨基树脂2～7份、甲基丙烯酸甲酯3～9份、聚苯乙烯乳液2～6份、聚氨基甲酸酯1～9份、聚乙烯蜡4～10份、醋酸丁酯3～6份、乙二醇丁醚2～7份、增稠剂1～5份、分散剂1～5份和微晶纤维素2～8份。
进一步地，所述纳米二氧化硅的粒径在100～200nm。
进一步地，所述偶联剂为钛酸四异丙酯或正钛酸四丁酯。
进一步地，所述增稠剂为聚氨酯增稠剂。
进一步地，所述分散剂为十二烷基三甲基氯化铵或十二烷基硫酸钠。
所述掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将纳米二氧化硅加至乙醇中，在搅拌条件下加入偶联剂、大豆卵磷脂、硝酸铜、硝酸锰和硝酸钴，分散，混合液在60～90℃回流3～6h，冷却，离心，沉淀洗涤后得到改性纳米二氧化硅；
步骤2，取丙烯酸树脂、氨基树脂、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯乳液、聚氨基甲酸酯、聚乙烯蜡、醋酸丁酯、乙二醇丁醚混合，在二氧化碳气氛下超声分散，得混合物；
步骤3，将改性纳米二氧化硅加至步骤2的混合物中，再加入增稠剂、分散剂和微晶纤维素，分散，研磨，即得。
进一步地，步骤1中搅拌条件为200～300rpm、30～40℃。
进一步地，步骤1中分散条件为1000～1500rpm、10～15min。
进一步地，步骤2中超声分散条件为70～120W、20～30min。
进一步地，步骤3中分散条件为1000～1500rpm、10～15min。
本发明的漆包线漆膜具有出色的耐高温特性，软化击穿温度和击穿电压均显著高于国家标准，漆膜均匀，柔韧性好，可应用于大飞机和高铁动车组等高科技领域的电机、电磁线绝缘，市场前景广阔。
具体实施方式
实施例1
一种掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆，原料以重量份计包括：纳米二氧化硅10份、乙醇3份、偶联剂2份、大豆卵磷脂0.5份、硝酸铜1份、硝酸锰1份、硝酸钴1份、丙烯酸树脂3份、氨基树脂2份、甲基丙烯酸甲酯3份、聚苯乙烯乳液2份、聚氨基甲酸酯1份、聚乙烯蜡4份、醋酸丁酯3份、乙二醇丁醚2份、增稠剂1份、分散剂1份和微晶纤维素2份。
其中，纳米二氧化硅的粒径在100～200nm，偶联剂为钛酸四异丙酯，增稠剂为聚氨酯增稠剂，分散剂为十二烷基三甲基氯化铵。
所述掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将纳米二氧化硅加至乙醇中，在搅拌条件下加入偶联剂、大豆卵磷脂、硝酸铜、硝酸锰和硝酸钴，分散，混合液在60℃回流6h，冷却，离心，沉淀洗涤后得到改性纳米二氧化硅；
步骤2，取丙烯酸树脂、氨基树脂、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯乳液、聚氨基甲酸酯、聚乙烯蜡、醋酸丁酯、乙二醇丁醚混合，在二氧化碳气氛下超声分散，得混合物；
步骤3，将改性纳米二氧化硅加至步骤2的混合物中，再加入增稠剂、分散剂和微晶纤维素，分散，研磨，即得。
其中，步骤1中搅拌条件为200rpm、30℃，分散条件为1000rpm、15min；步骤2中超声分散条件为70W、30min；步骤3中分散条件为1000rpm、15min。
实施例2
一种掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆，原料以重量份计包括：纳米二氧化硅13份、乙醇6份、偶联剂3份、大豆卵磷脂1.2份、硝酸铜2份、硝酸锰3份、硝酸钴3份、丙烯酸树脂6份、氨基树脂5份、甲基丙烯酸甲酯7份、聚苯乙烯乳液5份、聚氨基甲酸酯7份、聚乙烯蜡9份、醋酸丁酯5份、乙二醇丁醚4份、增稠剂3份、分散剂2份和微晶纤维素7份。
其中，纳米二氧化硅的粒径在100～200nm，偶联剂为正钛酸四丁酯，增稠剂为聚氨酯增稠剂，分散剂为十二烷基三甲基氯化铵。
所述掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将纳米二氧化硅加至乙醇中，在搅拌条件下加入偶联剂、大豆卵磷脂、硝酸铜、硝酸锰和硝酸钴，分散，混合液在70℃回流4h，冷却，离心，沉淀洗涤后得到改性纳米二氧化硅；
步骤2，取丙烯酸树脂、氨基树脂、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯乳液、聚氨基甲酸酯、聚乙烯蜡、醋酸丁酯、乙二醇丁醚混合，在二氧化碳气氛下超声分散，得混合物；
步骤3，将改性纳米二氧化硅加至步骤2的混合物中，再加入增稠剂、分散剂和微晶纤维素，分散，研磨，即得。
其中，步骤1中搅拌条件为250rpm、35℃，分散条件为1200rpm、15min；步骤2中超声分散条件为80W、30min；步骤3中分散条件为1500rpm、15min。
实施例3
一种掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆，原料以重量份计包括：纳米二氧化硅17份、乙醇5份、偶联剂5份、大豆卵磷脂1.8份、硝酸铜3份、硝酸锰2份、硝酸钴3份、丙烯酸树脂7份、氨基树脂5份、甲基丙烯酸甲酯8份、聚苯乙烯乳液4份、聚氨基甲酸酯3份、聚乙烯蜡8份、醋酸丁酯5份、乙二醇丁醚6份、增稠剂2份、分散剂4份和微晶纤维素7份。
其中，纳米二氧化硅的粒径在100～200nm，偶联剂为钛酸四异丙酯，增稠剂为聚氨酯增稠剂，分散剂为十二烷基三甲基氯化铵。
所述掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将纳米二氧化硅加至乙醇中，在搅拌条件下加入偶联剂、大豆卵磷脂、硝酸铜、硝酸锰和硝酸钴，分散，混合液在60℃回流6h，冷却，离心，沉淀洗涤后得到改性纳米二氧化硅；
步骤2，取丙烯酸树脂、氨基树脂、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯乳液、聚氨基甲酸酯、聚乙烯蜡、醋酸丁酯、乙二醇丁醚混合，在二氧化碳气氛下超声分散，得混合物；
步骤3，将改性纳米二氧化硅加至步骤2的混合物中，再加入增稠剂、分散剂和微晶纤维素，分散，研磨，即得。
其中，步骤1中搅拌条件为200rpm、30℃，分散条件为1000rpm、15min；步骤2中超声分散条件为70W、30min；步骤3中分散条件为1000rpm、15min。
实施例4
一种掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆，原料以重量份计包括：纳米二氧化硅20份、乙醇8份、偶联剂6份、大豆卵磷脂2.4份、硝酸铜4份、硝酸锰4份、硝酸钴4份、丙烯酸树脂8份、氨基树脂7份、甲基丙烯酸甲酯9份、聚苯乙烯乳液6份、聚氨基甲酸酯9份、聚乙烯蜡10份、醋酸丁酯6份、乙二醇丁醚7份、增稠剂5份、分散剂5份和微晶纤维素8份。
其中，纳米二氧化硅的粒径在100～200nm，偶联剂为钛酸四异丙酯，增稠剂为聚氨酯增稠剂，分散剂为十二烷基三甲基氯化铵。
所述掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将纳米二氧化硅加至乙醇中，在搅拌条件下加入偶联剂、大豆卵磷脂、硝酸铜、硝酸锰和硝酸钴，分散，混合液在90℃回流3h，冷却，离心，沉淀洗涤后得到改性纳米二氧化硅；
步骤2，取丙烯酸树脂、氨基树脂、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯乳液、聚氨基甲酸酯、聚乙烯蜡、醋酸丁酯、乙二醇丁醚混合，在二氧化碳气氛下超声分散，得混合物；
步骤3，将改性纳米二氧化硅加至步骤2的混合物中，再加入增稠剂、分散剂和微晶纤维素，分散，研磨，即得。
其中，步骤1中搅拌条件为300rpm、40℃，分散条件为1500rpm、10min；步骤2中超声分散条件为120W、20min；步骤3中分散条件为1500rpm、10min。
实施例5
本实施例与实施例2的区别在于：纳米二氧化硅改性过程未加入大豆卵磷脂。
实施例6
本实施例与实施例2的区别在于：原料中不含有微晶纤维素。
将实施1至6所得漆包线漆在卧式漆包线机上采用标称直径0.5mm的铜圆线涂制漆包线，根据GB/T 6109.22QY-1/240 对漆包线性能测试结果如下：
由上表可知，本发明的漆包线漆膜具有出色的耐高温特性，软化击穿温度和击穿电压均显著高于国家标准。实施例5中，由于未加入大豆卵磷脂对纳米二氧化硅进行改性，导致漆膜软化击穿温度下降，这可能是因为大豆卵磷脂能改善纳米二氧化硅的团聚性，提高了改性纳米二氧化硅的分散均匀性。

Claims (10)

1.一种掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆，其特征在于：原料以重量份计包括：纳米二氧化硅10～20份、乙醇3～8份、偶联剂2～6份、大豆卵磷脂0.5～2.4份、硝酸铜1～4份、硝酸锰1～4份、硝酸钴1～4份、丙烯酸树脂3～8份、氨基树脂2～7份、甲基丙烯酸甲酯3～9份、聚苯乙烯乳液2～6份、聚氨基甲酸酯1～9份、聚乙烯蜡4～10份、醋酸丁酯3～6份、乙二醇丁醚2～7份、增稠剂1～5份、分散剂1～5份和微晶纤维素2～8份。
2.根据权利要求1所述的掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆，其特征在于：所述纳米二氧化硅的粒径在100～200nm。
3.根据权利要求1所述的掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆，其特征在于：所述偶联剂为钛酸四异丙酯或正钛酸四丁酯。
4.根据权利要求1所述的掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆，其特征在于：所述增稠剂为聚氨酯增稠剂。
5.根据权利要求1所述的掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆，其特征在于：所述分散剂为十二烷基三甲基氯化铵或十二烷基硫酸钠。
6.权利要求1所述的掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将纳米二氧化硅加至乙醇中，在搅拌条件下加入偶联剂、大豆卵磷脂、硝酸铜、硝酸锰和硝酸钴，分散，混合液在60～90℃回流3～6h，冷却，离心，沉淀洗涤后得到改性纳米二氧化硅；
步骤2，取丙烯酸树脂、氨基树脂、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯乳液、聚氨基甲酸酯、聚乙烯蜡、醋酸丁酯、乙二醇丁醚混合，在二氧化碳气氛下超声分散，得混合物；
步骤3，将改性纳米二氧化硅加至步骤2的混合物中，再加入增稠剂、分散剂和微晶纤维素，分散，研磨，即得。
7.根据权利要求6所述的掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆的制备方法，其特征在于：步骤1中搅拌条件为200～300rpm、30～40℃。
8.根据权利要求6所述的掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆的制备方法，其特征在于：步骤1中分散条件为1000～1500rpm、10～15min。
9.根据权利要求6所述的掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆的制备方法，其特征在于：步骤2中超声分散条件为70～120W、20～30min。
10.根据权利要求6所述的掺杂纳米二氧化硅的漆包线漆的制备方法，其特征在于：步骤3中分散条件为1000～1500rpm、10～15min。
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