CN109599208B - 漆包线的制备方法以及线圈 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漆包线的制备方法以及线圈。该制备方法包括：在所述芯线的表面包覆绝缘漆，并进行烘干，以形成绝缘层，所述绝缘漆添加有经第一偶联剂改性处理的氧化石墨烯纳米粉；在所述绝缘层的外侧包覆自粘漆，并进行烘干，以形成自粘层，所述自粘漆中添加有第二偶联剂改性处理的纳米陶瓷粉。

Description

漆包线的制备方法以及线圈

技术领域

本发明涉及线缆加工技术领域，更具体地，涉及一种漆包线的制备方法以及线圈。

背景技术

用于制作扬声器的音圈的漆包线的外层通常包括绝缘漆和自粘漆。绝缘漆膜主成分为聚氨酯。自粘漆膜主要成分为聚酰胺。扬声器的音圈通常由漆包线从内到外共绕制约3层，从上到下绕制约6层。

绕制后的线圈，经加热使自粘漆熔融并粘结在一起。待固化后，线圈形成一体结构。在扬声器工作时，只有约20％的功率用于发声，其余约80％的功率作为热能散发掉。漆包线外层的绝缘漆和自粘漆两种材料的导热系数低，通常只有0.2w/m·k。再加上多层绕线，漆包线产生的热量散发慢，严重阻碍了扬声器音圈的整体散热。现有的扬声器在长时间工作时温升很快。例如，温度可以超过150℃。如此高的温度不仅使得音圈的寿命下降，并且对扬声器所在设备其他元器件造成损害。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种漆包线的制备方法的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种漆包线的制备方法。该制备方法包括：在所述芯线的表面包覆绝缘漆，并进行烘干，以形成绝缘层，所述绝缘漆添加有经第一偶联剂改性处理的氧化石墨烯纳米粉；在所述绝缘层的外侧包覆自粘漆，并进行烘干，以形成自粘层，所述自粘漆中添加有经第二偶联剂改性处理的纳米陶瓷粉。

可选地，所述绝缘漆的改性处理方法包括：将所述氧化石墨烯纳米粉加入到第一偶联剂的溶液中，并进行超声处理，以形成第一液体；将所述第一液体添加到绝缘漆原料中，并进行超声处理，以形成所述绝缘漆。

可选地，所述第一液体的粘度为2000mPa·s以上；所述绝缘漆的粘度为100mPa·s以上。

可选地，所述第一偶联剂与所述氧化石墨烯纳米粉的质量百分比为0.5-5.0％。

可选地，所述自粘漆的改性处理方法包括：所述将所述纳米陶瓷粉加入到第二偶联剂的溶液中，并进行超声处理，以形成第二液体；将所述第二液体添加到自粘漆原料中，并进行超声处理，以形成所述自粘漆。

可选地，所述第二液体的粘度为1000mPa·s以上；所述自粘漆的粘度为80mPa·s以上。

可选地，所述第二偶联剂与所述陶瓷粉的质量百分比为0.5-5.0％。

可选地，所述绝缘漆和所述自粘漆中的至少一种设置有多层。

可选地，所述纳米陶瓷粉包括氮化硼陶瓷粉、氧化铝陶瓷粉、氮化硅陶瓷粉和氮化铝陶瓷粉中的至少一种；所述第一偶联剂和所述第二偶联剂中的至少一种为油溶性硅烷偶联剂；所述绝缘漆和所述自粘漆中的至少一种的烘干温度为550-600℃。

根据本公开的第二方面，提供了一种线圈。该线圈由漆包线绕制而成，其中，所述漆包线根据上述的制备方法制备而成。

根据本公开的一个实施例，该制备方法的操作简单。该制备方法制备而成的漆包线具有散热效果良好的特点。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本公开的一个实施例的绝缘层的扫描电镜照片。

图2是根据本公开的一个实施例的自粘层的扫描电镜照片。

附图标记说明：

11：氧化石墨烯纳米粉；12：氮化硼陶瓷粉。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本公开的一个实施例，提供了一种漆包线的制备方法。漆包线用于绕制电机的线圈、振动马达的线圈或者扬声器的音圈等。其中，音圈也是一种线圈。

该制备方法包括：

S1、在芯线的表面包覆绝缘漆，并进行烘干，以形成绝缘层。绝缘漆添加有经第一偶联剂改性处理的氧化石墨烯纳米粉11。

S2、在绝缘层的外侧包覆自粘漆，并进行烘干，以形成自粘层。自粘漆中添加有经第二偶联剂改性处理的纳米陶瓷粉。

芯线的材质可以是但不局限于铜、铝、金、银、镍等金属材料。

绝缘漆原料由基料、阻燃剂、固化剂、颜填料或溶剂等组成。基料包括聚酯树脂、聚醋酞亚胺树脂、聚氨酯、环氧树脂、双马来酞亚胺树脂、有机硅树脂等中的至少一种。该绝缘漆包括绝缘漆原料和其中添加的氧化石墨烯纳米粉11。绝缘漆固化后形成绝缘层。绝缘层具有良好的绝缘效果。

氧化石墨烯纳米粉11为石墨烯的氧化物，通常呈片状结构。氧化石墨烯纳米粉11的电导率低，能够起到良好的绝缘效果。氧化石墨烯纳米粉11的导热性能优良，例如，导热系数达到5300w/m·k。将氧化石墨烯纳米粉11添加到绝缘漆原料中，能显著提高成型后的绝缘层的导热性能。

在一个例子中，添加有氧化石墨烯纳米粉11的绝缘漆形成的绝缘层的导热系数由0.2w/m·k提高到1w/m·k以上。经测试，线圈在长时间稳定工作时的工作温度能降低10％以上。

偶联剂具有亲水基团和疏水基团。第一偶联剂的亲水基团能够与氧化石墨烯纳米粉11表面的羟基等基团发生缩合反应，从而键合在该表面上，使该表面上聚集疏水基团。第一偶联剂的改性处理，能够有效地提高氧化石墨烯纳米粉11在绝缘漆中的分散性和相容性，防止氧化石墨烯纳米粉11发生团聚，并能充分发挥纳米材料的改性效果。

自粘漆原料包括聚酰胺等。自粘层在加热条件下具有粘性，在固化后获得结构强度，从而使线圈、音圈能够固定成型。

纳米陶瓷粉是指粒径为纳米级的陶瓷粉。纳米陶瓷粉具有良好的导热效果。将纳米陶瓷粉添加到自粘漆原料中，能显著提高成型后的自粘层的导热性能。

此外，纳米陶瓷粉能够显著降低自粘漆的粘性。这样，在加热绕制音圈时，能够避免自粘漆与绕线模具之间的粘结，实现了音圈的快速制备，提高了生产效率。

例如，纳米陶瓷粉包括氮化硼陶瓷粉12、氧化铝陶瓷粉、氮化硅陶瓷粉和氮化铝陶瓷粉中的至少一种。上述材料的导热性能优良，并且来源广泛。例如，氮化硼陶瓷粉12的导热系数能够达到80w/m·k。添加氮化硼陶瓷粉12的自粘层导热效果良好。

第二偶联剂的亲水基团能够与纳米陶瓷粉表面的羟基等基团发生缩合反应，从而键合在该表面上，使该表面上聚集疏水基团。通过第二偶联剂的改性处理，能够有效地提高纳米陶瓷粉在自粘漆原料中的分散性和相容性，防止纳米陶瓷粉发生团聚，并能充分发挥纳米材料的改性效果。

第一偶联剂和第二偶联剂为油溶性硅烷偶联剂或者水溶性硅氧烷偶联剂。在进行改性时，上述偶联剂稀释到有机溶剂或者水中。

在一个例子中，将分散均匀的绝缘漆和自粘漆分别放置到涂漆设备的两个漆盒中。漆包线的制备过程包括：

SS1、将未涂漆的芯线引出一个线头。牵引线头，将芯线先浸入绝缘漆中。然后，使芯线进入进行烘干设备中，以对绝缘漆进行烘干。例如，烘干温度为550-600℃。

SS2、将涂有绝缘漆的芯线浸入自粘漆中。然后，使芯线进入烘干设备中进入，以对自粘漆进行烘干。例如，烘干温度为550-600℃。

例如，两个步骤的烘干设备为同一个设备。芯线在不同的工位流转，制备过程连续进行。这样，大大节约了设备成本。

例如，在SS1步骤中涂覆多层绝缘漆。每涂一次漆后进行一次烘干，从而形成具有多层结构的绝缘层。在SS2步骤中，涂覆多层自粘漆。每涂一次漆后进行一次烘干，从而形成具有多层结构的自粘层。通过这种方式，绝缘层和自粘层能够更加均匀、饱满。

当然，绝缘漆和自粘漆的包覆方式不限于上述实施例，还可以通过刷漆的方式进行包覆。

在本公开实施例中，通过在绝缘层中添加氧化石墨烯纳米粉11，以及在自粘层中添加纳米陶瓷粉，能够显著提高漆包线的散热效果。

在一个例子中，上述制备方法制备而成的漆包线，经测试，拉伸3％后未检测到针孔。这表明，该漆包线的外被完整，符合绕制线圈的使用要求。

芯线直径为0.08mm的漆包线的击穿电压超过1300V。这表明，该漆包线的安全性能良好，符合音圈、线圈的安全使用要求。在软化击穿200℃测试时，该漆包线在悬挂1.25牛的砝码的条件下能正常使用2分钟以上，并且电阻小于2.7欧姆。这表明，该漆包线的高温使用性能优良。

在一个例子中，绝缘漆的改性处理方法包括：将氧化石墨烯纳米粉11加入到第一偶联剂的溶液中，并进行超声处理，以形成第一液体。

将第一液体添加到绝缘漆原料中，并进行超声处理，以形成绝缘漆。

在该例子中，第一偶联剂为油溶性硅烷偶联剂。首先，采用与第一偶联剂的质量比为2-10倍的酒精将第一偶联剂进行稀释。然后，加入氧化石墨烯纳米粉11，以形成第一液体，并用超声波设备进行分散。例如，超声处理30分钟，以防止氧化石墨烯纳米粉11发生团聚现象。

在通常情况下，氧化石墨烯纳米粉11分散地越均匀，第一液体、绝缘漆的粘度越高。例如，经超声处理后，加入氧化石墨烯纳米粉11的第一液体的粘度达到2000mPa·s以上。在该粘度范围内，氧化石墨烯纳米粉11的均匀性良好，改性效果良好。

同理，经分散后，添加有第一偶联剂改性处理的氧化石墨烯纳米粉11后的绝缘漆的粘度为100mPa·s以上。在该粘度范围内，氧化石墨烯纳米粉11在绝缘漆中均匀性良好。绝缘层的导热系数提升效果明显。

优选地，第一偶联剂与氧化石墨烯纳米粉11的质量百分比为0.5-5.0％。在该比例范围内，在氧化石墨烯纳米粉11的表面的能够均匀地聚集疏水基团。改性后的氧化石墨烯纳米粉11在绝缘漆中的相容性、分散性大大提高。

图1是根据本公开的一个实施例的绝缘层的扫描电镜照片。在图1中深黑色的部位为氧化石墨烯纳米粉11颗粒；浅灰色的部位为绝缘层。由图1可以看出，氧化石墨烯纳米粉11在绝缘层中分布均匀，并且没有出现团聚现象。这使得绝缘层的导热性能优良。

在一个例子中，自粘漆的改性处理方法包括：

将纳米陶瓷粉加入到第二偶联剂的溶液中，并进行超声处理，以形成第二液体。

将第二液体添加到自粘漆原料中，并进行超声处理，以形成自粘漆。

在该例子中，第二偶联剂为油溶性硅烷偶联剂。首先，采用与第二偶联剂的质量比为2-10倍的酒精将第二偶联剂进行稀释。然后，加入纳米陶瓷粉，以形成第二液体，并用超声波设备进行分散。例如，超声处理30分钟，以防止纳米陶瓷粉发生团聚现象。

在通常情况下，纳米陶瓷粉分散地越均匀，第二液体和自粘漆的粘度越高。例如，经超声处理后，第二液体的粘度达到1000mPa·s以上。在该粘度范围内，纳米陶瓷粉在第二液体中均匀性良好，改性效果良好。

同理，经分散后，添加有第二偶联剂改性处理的纳米陶瓷粉后的自粘漆的粘度为80mPa·s以上。在该粘度范围内，纳米陶瓷粉在自粘漆中均匀性良好。自粘层的导热系数提升效果明显。

优选地，第二偶联剂与纳米陶瓷粉的质量百分比为0.5-5.0％。在该比例范围内，在纳米陶瓷粉的表面的能够均匀地聚集疏水基团。改性后的纳米陶瓷粉在自粘漆中的相容性、分散性大大提高。

图2是根据本公开的一个实施例的自粘层的扫描电镜照片。在图2中，白色颗粒部分为纳米氮化硼陶瓷颗粒。纳米氮化硼陶瓷颗粒呈带状分布。由图2可见，纳米氮化硼陶瓷颗粒在自粘层中分布均匀，并且没有出现团聚现象。这使得自粘层的导热性能优良。

当然，第一偶联剂和第二偶联剂的稀释剂不限于酒精，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

以下是上述方案制备的的漆包线绕制而成的音圈与现有技术的音圈的性能对比。

表1

表1示出了本公开实施例的制备方法制备的漆包线制成的音圈(参考样品序号4,5,6)与未添加氧化石墨烯纳米粉11和纳米陶瓷粉的漆包线制成的音圈(参考样品序号1,2,3)，使用温度随时间的变化情况，测得音圈的温度的单位为℃。其中，每种样品取三个式样进行测试。

经计算，在稳定工作时，未添加氧化石墨烯纳米粉11和纳米陶瓷粉的漆包线制成的音圈的温度平均值为339.6℃。而本公开实施例的制备方法制备的漆包线制成的音圈的温度平均值为302.0℃。

可见，本公开实施例的制备方法制成的漆包线散热效果优良，可靠性良好，能够长时间使用。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种线圈。该线圈由漆包线绕制而成。漆包线上述制备方法制备而成。

该线圈具有散热效果好，耐用性良好的特点。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种线圈用漆包线的制备方法，其中，包括：

在芯线的表面包覆绝缘漆，并进行烘干，以形成绝缘层，所述绝缘漆添加有经第一偶联剂改性处理的氧化石墨烯纳米粉，所述绝缘漆还包括绝缘漆原料，所述绝缘漆原料包括基料，所述基料包括聚酯树脂、聚醋酞亚胺树脂、聚氨酯、环氧树脂、双马来酞亚胺树脂、有机硅树脂中的至少一种；

在所述绝缘层的外侧包覆自粘漆，并进行烘干，以形成自粘层，所述自粘层在加热条件下具有粘性，在固化后获得结构强度，所述自粘漆中添加有经第二偶联剂改性处理的纳米陶瓷粉，所述自粘漆包括聚氨酯，所述纳米陶瓷粉包括氮化硼陶瓷粉、氧化铝陶瓷粉、氮化硅陶瓷粉和氮化铝陶瓷粉中的至少一种；

所述第一偶联剂和所述第二偶联剂中的至少一种为油溶性硅烷偶联剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述绝缘漆的改性处理方法包括：将所述氧化石墨烯纳米粉加入到第一偶联剂的溶液中，并进行超声处理，以形成第一液体；

将所述第一液体添加到绝缘漆原料中，并进行超声处理，以形成所述绝缘漆。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述第一液体的粘度为2000mPa·s以上；所述绝缘漆的粘度为100mPa·s以上。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述第一偶联剂与所述氧化石墨烯纳米粉的质量百分比为0.5-5.0％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述自粘漆的改性处理方法包括：将所述纳米陶瓷粉加入到第二偶联剂的溶液中，并进行超声处理，以形成第二液体；

将所述第二液体添加到自粘漆原料中，并进行超声处理，以形成所述自粘漆。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述第二液体的粘度为1000mPa·s以上；所述自粘漆的粘度为80mPa·s以上。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述第二偶联剂与所述纳米陶瓷粉的质量百分比为0.5-5.0％。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述绝缘漆和所述自粘漆中的至少一种设置有多层。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述绝缘漆和所述自粘漆中的至少一种的烘干温度为550-600℃。

10.一种线圈，由漆包线绕制而成，其中，所述漆包线根据如权利要求1-9中的任意一项所述的制备方法制备而成。

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