CN111826082A - 高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按照摩尔比为1.0～1.2:1的投料比，将二苯基甲烷二异氰酸酯与偏苯三酸酐加入到N‑甲基吡咯烷酮与二甲苯的混合溶剂中，加入醇类催化剂，加热发生反应，生成聚酰胺酰亚胺绝缘涂料；步骤二、检测涂料的酸值，当酸值为6.4～7.2时加入N‑甲基吡咯烷酮及封端剂，使反应停止；步骤三、将涂料降温，加入N‑甲基吡咯烷酮和芳烃稀释剂，调整涂料的固含量为35～37％(200℃*2h*1.5g)，粘度为6.0～10.0dPa·s(30℃)。本发明还公开了由上述方法制备的高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料。本发明制备的高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料，产品稳定性、保存性好，作业时不易出现漆包线表面颗粒、气泡等异常现象。

Description

高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料及其制备方法。

背景技术

聚酰胺酰亚胺绝缘涂料是一种具有优良机械性能、电性能的绝缘涂料，耐热等级为220级，由其生产的聚酰胺酰亚胺漆包线具备优良的耐热性和耐冷媒性能，特别是严酷条件下具有较强的耐腐蚀、耐化学性能，所以广泛应用于压缩机、风力发电、大型电动工具等工况较差的场合。

为配合下游漆包机高速作业，目前市场主流的聚酰胺酰亚胺绝缘涂料树脂含量在30～32％(200℃*2h*1.5g)，粘度5.0～10.0dPa.s(30℃)，相比较搭配使用的聚酯亚胺绝缘漆树脂含量(36～38％，200℃*2h*1.5g)明显偏低，粘度基本一致。

目前，市场上已经出现一些高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料，这些涂料均是采用提升粘度的同时提高固含量，树脂含量在34～38％(200℃*2h*1.5g)，而粘度达到了15.0～25.0dPa.s(30℃)，因粘度较高无法用于高速漆包机作业。下游漆包线厂在使用高速漆包机及高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料生产漆包线时，主要存在几个方面的问题：1.粘度高，涂料不易抽取：客户作业时需先把涂料从包装桶中抽入漆箱中，由于常温下涂料粘度很高，抽料泵容易卡死，不易抽取，尤其是气温较低时更严重。2.粘度高，涂料流动性差：漆包机作业时，多余的涂料需回流到漆箱中，由于粘度高，易导致漆槽涂料聚集，不易流动，由于聚酰胺酰亚胺涂料本身易吸潮，当长时间聚集吸潮后引起涂料胶化、黄化，从而造成产品异常。3.粘度高，造成漆包线外观异常：由于涂料粘度高，漆包线涂漆时会导致模具内带入空气及压力增大、涂料从模具孔溢出、且涂料流平性变差，导致漆包线表面出现颗粒、气泡等异常。这类高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料基本都用于中低速漆包机生产，无法有效提升生产效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料，在粘度不变的情况下，将固含量由30～32％提升至35～37％，可用于下游高速漆包机作业，大大提升了客户的作业效率；同时产品稳定性、保存性好，作业时不易出现漆包线表面颗粒、气泡等异常现象。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、按照1.0～1.2:1的投料比，将二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与偏苯三酸酐(TMA)加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)与二甲苯的混合溶剂中，加入醇类催化剂，加热发生反应，生成聚酰胺酰亚胺绝缘涂料；

步骤二、检测涂料的酸值，当酸值为6.4～7.2时加入N-甲基吡咯烷酮及封端剂，使反应停止；

步骤三、将涂料降温，加入N-甲基吡咯烷酮和芳烃稀释剂，调整涂料的固含量为35～37％(200℃*2h*1.5g)，粘度为6.0～10.0dPa·s(30℃)，即得所述高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料。

与现有的聚酰胺酰亚胺绝缘涂料相比，本发明有四个关键点：反应催化剂的选择、MDI/TMA的入料比、反应终点的控制以及稀释溶剂的选择。

催化剂对于反应速度及反应程度均有较大影响，同时在聚合反应中还起着分子量调节剂的作用，其能显著地降低聚酰胺酰亚胺的分子量，缩小分子量的分布范围，从而提高可溶解性，改善加工性能。本发明中选用醇类催化剂，有助于控制聚酰胺酰亚胺的分子量处于合适的范围，从而有助于降低绝缘涂料的粘度。

本发明中，发明人经多次试验确定MDI与TMA合适的入料比为1.0～1.2，当入料比小于1时，不仅绝缘漆的粘度小，而且酸价高，储存稳定性差。当入料比大于1.2时，过量的MDI除了有链增长的反应外，还要产生交联反应，容易产生胶冻。当入料比为1.0～1.2时，既能够使得反应处于合适的速度，同时也避免了因过量太多残留未反应的物料造成涂料异常。

反应终点的控制对于最终聚酰胺酰亚胺绝缘涂料的性能影响很大，反应不完全会导致原料残留、树脂分子量偏小，进而使得涂料特性下降；反应过度会导致涂料树脂分子量过大，进而使得涂料粘度变大不适合高速炉作业。本发明中，研究经多次试验后发现，当反应产生二氧化碳明显降低时，观察反应涂料由浑浊变为透明，并检测酸值。当酸值在6.4～7.2时，通过加入N-甲基吡咯烷酮及封端剂，使反应终止，此时聚酰胺酰亚胺的分子量在15000～20000。

不同溶剂对于树脂降粘度的幅度不同，发明人经多次试验，选择二甲苯等芳烃溶剂进行稀释时，能够达到比较好的降粘效果。

进一步地，步骤一中，所述醇类催化剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、环己醇或苯甲醇，其与二苯基甲烷二异氰酸酯的摩尔比为1:15～20。

进一步地，步骤一中，所述加热反应具体为：以15～20℃/h升温速率升温到95～100℃，恒温进行反应2～3h；再次以15～20℃/h升温速率升温到115～120℃，恒温反应。

进一步地，步骤二中，所述封端剂为苯酚、甲酚、邻苯二酚、甲氧基苯酚、ε-己内酰胺、甲乙酮肟、二乙胺、环己胺中的一种或多种的组合。

进一步地，步骤三中，将涂料降温至60～70℃，再加入N-甲基吡咯烷酮和芳烃稀释剂。

进一步地，所述芳烃稀释剂为甲苯、二甲苯、100#石油溶剂、150#石油溶剂、苯酚以及甲酚中的一种或多种的组合。

本发明第二方面还提供了由第一方面所述的方法制备的高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料。

进一步地，所述绝缘涂料中，聚酰胺酰亚胺树脂的分子量为15000～20000。

本发明的有益效果在于：

1.与通用的聚酰胺酰亚胺绝缘涂料比较，本发明制备的高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料在粘度相同的情况下，固含量由30～32％提升至35～37％，因此仍旧可以适用下游传统及高速漆包机作业，有效地降低客户成本及有机气体的排放。

2.与市场上现有的高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料比较，本发明的高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料的固含量相同，而粘度由15～25dPa.s降至6～10dPa.s，可用于下游高速漆包机作业，大大提升了客户的作业效率。

3.本发明的高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料，产品稳定性、保存性好，作业时不易出现漆包线表面颗粒、气泡等异常现象。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

在常温下，向反应容器中加入N-甲基吡咯烷酮和二甲苯及催化剂甲醇，然后再投入摩尔比在1.0的MDI和TMA，催化剂甲醇与MDI的摩尔比为1:15。然后以20℃/h升温速率升温到100℃恒温进行反应2h，再次以20℃/h升温速率升温到120℃恒温反应，至反应产生二氧化碳明显降低时，观察反应涂料由浑浊变为透明，并检测酸值，当酸值在6.8时加入N-甲基吡咯烷酮溶剂及封端剂苯酚，封闭未反应的异氰酸酯基团，然后降温至60℃再加入N-甲基吡咯烷酮和稀释剂二甲苯，调整至绝缘涂料的规格：固含量35％(200℃*2h*1.5g)，粘度7.5dPa.s(30℃)。

实施例2

在常温下，向反应容器中加入N-甲基吡咯烷酮和二甲苯及催化剂异丙醇，然后再投入摩尔比在1.2的MDI和TMA，催化剂异丙醇与MDI的摩尔比为1:18。然后以20℃/h升温速率升温到98℃恒温进行反应3h，再次以20℃/h升温速率升温到115℃恒温反应，至反应产生二氧化碳明显降低时，观察反应涂料由浑浊变为透明，并检测酸值，当酸值在7.2时加入N-甲基吡咯烷酮溶剂及封端剂邻苯二酚，封闭未反应的异氰酸酯基团，然后降温至70℃再加入N-甲基吡咯烷酮和稀释剂100#石油溶剂，调整至绝缘涂料的规格：固含量36％(200℃*2h*1.5g)，粘度8.1dPa.s(30℃)。

实施例3

在常温下，向反应容器中加入N-甲基吡咯烷酮和二甲苯及催化剂苯甲醇，然后再投入摩尔比在1.2的MDI和TMA，催化剂苯甲醇与MDI的摩尔比为1:20。然后以20℃/h升温速率升温到95℃恒温进行反应3h，再次以20℃/h升温速率升温到120℃恒温反应，至反应产生二氧化碳明显降低时，观察反应涂料由浑浊变为透明，并检测酸值，当酸值在7.0时加入N-甲基吡咯烷酮溶剂及封端剂环己胺，封闭未反应的异氰酸酯基团，然后降温至60℃再加入N-甲基吡咯烷酮和稀释剂苯酚，调整至绝缘涂料的规格：固含量37％(200℃*2h*1.5g)，粘度8.9dPa.s(30℃)。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、按照摩尔比为1.0～1.2:1的投料比，将二苯基甲烷二异氰酸酯与偏苯三酸酐加入到N-甲基吡咯烷酮与二甲苯的混合溶剂中，加入醇类催化剂，加热发生反应，生成聚酰胺酰亚胺绝缘涂料；

步骤二、检测涂料的酸值，当酸值为6.4～7.2时加入N-甲基吡咯烷酮及封端剂，使反应停止；

步骤三、将涂料降温，加入N-甲基吡咯烷酮和芳烃稀释剂，调整涂料的固含量为35～37％(200℃*2h*1.5g)，粘度为6.0～10.0dPa·s(30℃)，即得所述高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料。

2.根据权利要求1所述的一种高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述醇类催化剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、环己醇或苯甲醇，其与二苯基甲烷二异氰酸酯的摩尔比为1:15～20。

3.根据权利要求1所述的一种高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述加热反应具体为：以15～20℃/h升温速率升温到95～100℃，恒温进行反应2～3h；再次以15～20℃/h升温速率升温到115～120℃，恒温反应。

4.根据权利要求1所述的一种高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述封端剂为苯酚、甲酚、邻苯二酚、甲氧基苯酚、ε-己内酰胺、甲乙酮肟、二乙胺、环己胺中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1所述的一种高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料的制备方法，其特征在于，步骤三中，将涂料降温至60～70℃，再加入N-甲基吡咯烷酮和芳烃稀释剂。

6.根据权利要求1所述的一种高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料的制备方法，其特征在于，所述芳烃稀释剂为甲苯、二甲苯、100#石油溶剂、150#石油溶剂、苯酚以及甲酚中的一种或多种的组合。

7.根据权利要求1～6任一项所述的方法制备的高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料。

8.根据权利要求7所述的高固含聚酰胺酰亚胺绝缘涂料，其特征在于，所述绝缘涂料中，聚酰胺酰亚胺树脂的分子量为15000～20000。