CN117343636A - 一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN117343636A
CN117343636A CN202311508132.0A CN202311508132A CN117343636A CN 117343636 A CN117343636 A CN 117343636A CN 202311508132 A CN202311508132 A CN 202311508132A CN 117343636 A CN117343636 A CN 117343636A
Authority
CN
China
Prior art keywords
insulating varnish
corona
diisocyanate
silica nanoparticles
polyamide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311508132.0A
Other languages
English (en)
Inventor
张鹏飞
庄方东
严新稳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Boya Juli New Material Technology Co ltd
Original Assignee
Ningbo Boya Juli New Material Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Boya Juli New Material Technology Co ltd filed Critical Ningbo Boya Juli New Material Technology Co ltd
Priority to CN202311508132.0A priority Critical patent/CN117343636A/zh
Publication of CN117343636A publication Critical patent/CN117343636A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D179/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen, with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C09D161/00 - C09D177/00
    • C09D179/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C09D179/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08G73/14—Polyamide-imides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62—Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/303—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups H01B3/38 or H01B3/302
    • H01B3/306—Polyimides or polyesterimides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明提供一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆及其制备方法和应用，所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆的制备原料包括芳香族三羧酸酐、芳香族二异氰酸酯和醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子，采用上述三种材料进行搭配，使得到的聚酰胺酰亚胺绝缘漆在固化前具有优异的存储稳定性，且固化后可以使二氧化硅纳米粒子在形成的绝缘漆膜中均匀分散且不易团聚，进而使得采用所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆制成的漆包线具有优异的耐电晕性能和优良的柔韧性，适合在高压电机中应用。

Description

一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆及其制备方法和应用。
背景技术
随着人民环保理念的不断加深，新能源行业得到了快速发展，对于电机的性能要求也逐步提升，特别是为了解决新能源汽车快充的问题，对于电机也提出了800V的高压需求，然而800V的高压电机的生产对于漆包线提出了更多高的要求，不仅仅需要提升漆包线的耐热性能，对于漆包线的绝缘性能的提升也是势在必行。耐电晕性能是提升绝缘性的一个重要因素，电晕现象是局部放电导致线圈绝缘失效，其原理是由局部放电产生的已充电颗粒与绝缘材料产生了碰撞，碰撞导致绝缘材料的有机聚合物链断开，并随着局部升温发生了部分的热分解，另外，局部放电产还会产生臭氧，而臭氧会引起绝缘材料化学损坏，这些损坏的结果会最终导致电动机械线圈的绝缘失效。因此，提升漆包线的耐电晕性能显得十分关键。
目前，常工的提升漆包线耐电晕性能的方法是通过向绝缘浆料中添加无机绝缘粒子对导线进行包覆，通过将诸如二氧化硅、氧化铝、氧化钛等的无机绝缘材料纳米粒子分散来制备，无机粒子的加入不仅可以有效的改善绝缘漆的耐电晕性能，同时对于漆层的热力学性能和机械性能提升也较为显著。将无机粒子添加至绝缘浆料中的较为常规的方法是将无机纳米粒子通过物理分散后混合至绝缘浆料中，然而这种方法得到的绝缘浆料具有较低的溶液稳定性，因为无机粒子是物理的分散在浆料中而非溶解，由于无机粒子间的静电作用力、范德华力使得粒子浆料存取过程中进一步的团聚或返粗，且由于纳米粒子的比表面积越大，其耐电晕性能越好，反之随着粒子粒径的增大耐电晕效果会降低，因此，这种通过简单物理共混向绝缘浆料中添加无机绝缘粒子对导线进行包覆得到的漆包线的耐电晕性能仍有待提高。
为了减少绝缘浆料中添加的无机绝缘粒子发生团聚或返粗现象以及存储和生产稳定性，也可要将分散的无机粒子的溶胶和绝缘树脂进行物理混合，但是这一方法的局限性在于：用于分散无机溶胶的溶剂比较特殊，既要分散无机溶胶，同时也要与绝缘浆料有良好的溶解性，且这种方式得到的绝缘浆料在固化过程中无机粒子同样会发生进一步的团聚，影响最终得到的漆包线的耐电晕性能的提升，同时无机溶胶的添加对于提升绝缘树脂的固含量有一定的局限性。
因此，为解决上述技术问题，急需开发一种具有优异存储稳定性以及固化后均匀分散性的耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆及其制备方法和应用，所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆在固化前具有优异的存储稳定性，且固化后二氧化硅纳米粒子能够均匀且稳定地分散在漆膜中，不会发生团聚，进而使得采用所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆制成的漆包线具有优异的耐电晕性能和优良的柔韧性，适合在高压(800V)电机中应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆的制备原料包括芳香族三羧酸酐、芳香族二异氰酸酯和醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子。
本发明提供的耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆的制备原料包括芳香族三羧酸酐、芳香族二异氰酸酯和醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子；通过在制备原料中添加醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子，利用其所含有的醇羟基可以与芳香族三羧酸酐进行酯化反应，成功利用化学键将二氧化硅纳米粒子引入到了反应所得中间产物的结构式中，再将得到的含有二氧化硅纳米粒子的中间产物与剩余部分芳香族三羧酸酐以及芳香族二异氰酸酯进而反应，即可得到分子链中含二氧化硅纳米粒子的绝缘漆，该绝缘漆中各个组分相容性良好，进而具有优异的存储稳定性，同时将该绝缘漆涂覆在基体后经高温即可实现亚胺化形成聚酰胺酰亚胺绝缘漆膜，并且在上述亚胺化的过程中，二氧化硅纳米粒子会因高温失去与绝缘漆失去化学键的连接作用，均匀且稳定地分散在形成的聚酰胺酰亚胺绝缘漆膜中，进而使得采用所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆制成的漆包线具有优异的耐电晕性能和优良的柔韧性，适合在高压电机中应用。
由上述内容可知，本发明提供的绝缘漆在固化前并未进行亚胺化反应，也就是并未形成聚酰胺酰亚胺结构，但是之所以称之为“聚酰胺酰亚胺绝缘漆”，是因为在涂覆在基体表面固化过程中会发生亚胺化反应，进而形成聚酰亚胺酰亚胺漆膜。
优选地，所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆通过芳香族三羧酸酐、芳香族二异氰酸酯和醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子进行缩合反应后得到。
优选地，所述芳香族三羧酸酐包括偏苯三酸酐(TMA)、二苯甲酮三羧酸酐或二苯基甲烷三酸酐中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述芳香族二异氰酸酯包括4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、联苯二异氰酸酯、二苯砜二异氰酸酯、二苯醚二异氰酸酯或二异氰酸酯多聚体中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆的制备原料中酸性基团和异氰酸酯基团的摩尔比为(0.95～1.05):1，例如0.97:1、0.99:1、1.01:1或1.03:1等，上述酸性基团包括但不限于酸酐基团、羧基等水解或电离能产生氢离子的基团。
优选地，以所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆的固含量为100％计，所述醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子的质量为1～40％，例如5％、10％、15％、20％、25％、30％或35％等，进一步优选为5～30％。
作为优选技术方案，本发明进一步限定了聚酰胺酰亚胺绝缘漆中醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子的含量，如果聚酰胺酰亚胺绝缘漆中醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子的含量过低，则容易导致制品的耐电晕性能下降，如果聚酰胺酰亚胺绝缘漆中醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子的含量过高，则容易导致聚酰胺酰亚胺绝缘漆固化成膜后漆膜的柔韧性变差。
优选地，所述醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子的制备原料包括环氧硅烷偶联剂、仲胺和二氧化硅纳米粒子。
优选地，所述环氧硅烷偶联剂包括具有如下式Ⅰ、式Ⅱ或式Ⅲ所示结构的化合物中的任意一种或至少两种的组合；
式Ⅰ中，R'选自-Me或-Et，R”选自n＝0、1或2，m＝1、2或3；
式Ⅱ中，R'选自-Me或-Et，n＝0、1或2；
式Ⅲ中，R'选自-Me或-Et，n＝0、1或2，m＝0、1或2。
优选地，所述环氧硅烷偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-胺丙基三乙氧基硅烷或β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，以所述二氧化硅纳米粒子的质量为100％计，所述环氧硅烷偶联剂的质量为1～20％，例如2％、4％、6％、8％、10％、12％、14％、16％或18％等，进一步优选为5～15％。
优选地，所述仲胺包括双十八胺、二乙胺或二苄胺中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述二氧化硅纳米粒子的D50粒径为10～300nm，例如200nm、40nm、60nm、80nm、100nm、130nm、160nm、180nm、200nm、230nm、250nm或280nm等，进一步优选为10～80nm。
优选地，所述二氧化硅纳米粒子为亲水型二氧化硅纳米粒子。
优选地，所述醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子通过如下方法制备得到，所述方法包括如下步骤：
(A1)将环氧硅烷偶联剂和二氧化硅纳米粒子进行反应，得到环氧硅烷修饰的二氧化硅纳米粒子；
(A2)将步骤(A1)得到的环氧硅烷修饰的二氧化硅纳米粒子和仲胺进行反应，得到所述醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子。
上述步骤(A1)所发生的反应具体为偶联接枝反应，示例性地，反应式如下所示：
上述步骤(A2)发生的反应具体为开环反应，示例性地，反应式如下所示：
上述反应式中，代表环氧硅烷偶联剂，/>代表二氧化硅纳米粒子。
优选地，所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆的制备原料中还包括芳香族二羧酸。
优选地，所述芳香族二羧酸包括对苯二甲酸、间苯二甲酸或联苯二甲酸中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述芳香族三羧酸酐和芳香族二羧酸的质量比不高于1:0.4，例如1:0.35、1:0.3、1:0.25、1:0.2、1:0.15、1:0.1或1:0.05等。
第二方面，本发明提供一种如所述耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将部分芳香族三羧酸酐和醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子进行反应，得到中间产物；
(2)将步骤(1)得到的中间产物、剩余部分芳香族三羧酸酐、芳香族二异氰酸酯和任选地芳香族二羧酸进行反应，得到所述耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆。
上述步骤(1)发生的反应具体为酯化反应，示例性地，反应式如下所示：
上述步骤(2)发生的反应具体为聚合反应，如果步骤(2)中未添加芳香族二羧酸，示例性地，反应式如下所示：
示例性地，如果步骤(2)中添加芳香族二羧酸，反应式如下所示：
上述反应式中，代表环氧硅烷偶联剂，/>代表二氧化硅纳米粒子。
优选地，步骤(1)所述反应在混合溶剂中进行。
优选地，所述混合溶剂包括第一类溶剂和第二类溶剂，所述第一类溶剂包括二甲基亚砜、N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或γ-丁内酯中的任意一种或至少两种的组合，所述第二类有机溶剂包括甲苯、邻二甲苯、间二甲苯或对二甲苯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(1)所述反应的温度为40～100℃，例如50℃、60℃、70℃、80℃或90℃等，进一步优选为60～80℃。
优选地，步骤(1)所述反应的时间为1～5h，例如1.5h、2h、2.5h、3h或3.5h等，进一步优选为2～4h。
优选地，步骤(2)所述反应在阶段式升温的条件下进行。
优选地，步骤(2)所述阶段式升温的方法包括：将体系升温至25～80℃(例如30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃或75℃等)，反应1～6h(例如1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h或5.5h等)，再升温至120～150℃(例如125℃、130℃、135℃、140℃或145℃等)，反应5～24h(例如7h、9h、11h、13h、15h、17h、19h、21h或23h等)，完成所述阶段式升温。
第三方面，本发明提供一种耐电晕的漆包线，所述漆包线包括导线和固化后包覆在所述导线外的如第一方面所述耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆。
将本发明第一方面提供的聚酰胺酰亚胺绝缘漆涂覆在导线外并进行加热固化后，在加热固化的过程中会发生亚胺化反应，在亚胺化反应的过程中，二氧化硅纳米粒子会与聚酰胺酰亚胺失去化学键的连接，均匀分散在形成的漆膜中，进而在导线外包覆了一层具有优异耐电晕性能的聚酰胺酰亚胺绝缘漆膜。
示例性地，上述加热固化过程中的反应式如下所示：
需要说明的是，如第一方面提供的聚酰胺酰亚胺绝缘漆可以单独使用，也可以再结合其他漆料同时使用，例如可以将本发明提供的聚酰胺酰亚胺绝缘漆与普通的聚酰胺酰亚胺绝缘漆聚酯亚胺漆或聚酰亚胺漆同时使用
优选地，所述包覆的厚度为20～150μm，例如30μm、50μm、70μm、90μm、110μm或130μm等。
优选地，所述干燥的温度不低于300℃，例如320℃、340℃、360℃、380℃、400℃、420℃、440℃、460℃、480℃或500℃等。
第四方面，本发明提供一种如第一方面所述的耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆或如低三方面所述的耐电晕的漆包线在电机中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆的制备原料包括芳香族三羧酸酐、芳香族二异氰酸酯和醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子，采用上述三种原料进行搭配，使得到的聚酰胺酰亚胺绝缘漆在固化前具有优异的存储稳定性，且固化后二氧化硅纳米粒子在得到的漆膜具有均匀且稳定的分散性；
(2)本发明还提供一种采用所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆制成的漆包线，由于所述漆包线的漆膜中的二氧化硅均匀分散且不易团聚，因此具有优良的柔韧性、优异的耐电晕性能，且对漆包线的针孔性能没有影响，适合在高压(比如800V)电机中应用。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明具体具体实施方式部分涉及到的固含量和黏度的测试方法如下：
固含量：取直径为60mm的铝箔盘，称取重量为m0；取1±0.1g的漆料试样置于铝盘中，称取铝盘加油漆的重量(m1)；把含漆料的铝盘放于鼓风烘箱中180±5℃，1h后取出，称取含油漆的铝盘的质量(m2)；固体含量＝(m2-m0)/(m1-m0)×100％；
黏度：采用美国博勒飞锥板粘度计进行测试，测试温度为25℃。
制备例1
一种醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液，其制备方法包括如下步骤：
(1)将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶于乙醇水溶液中，制成质量分数为2％的溶液，然后机械搅拌分散10min，调节pH至6，在室温下加入亲水型二氧化硅纳米粒子(D50为20nm，亲水型二氧化硅纳米粒子和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅的质量比为10:1)，混合均匀后利用超声水浴分散处理30min，然后加热至50℃下进行偶联接枝反应，经过12h反应时间后，离心，烘干，得到环氧硅烷修饰的二氧化硅纳米粒子；
(2)将步骤(A1)得到的环氧硅烷修饰的二氧化硅纳米粒子分散至二甲苯中(固含量为20％)，加入双十八胺(双十八胺和环氧硅烷修饰的二氧化硅纳米粒子的质量比为20:1)，加热到80℃反应5h，得到醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液。
制备例2
一种醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液，其与制备例1的区别仅在于，亲水型二氧化硅纳米粒子的D50为80nm，其他物质、用量和制备方法均与制备例1相同。
制备例3
一种醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液，其与制备例1的区别仅在于，采用等摩尔的二乙胺替换双十八胺，其他物质、用量和制备方法均与制备例1相同。
制备例4
一种醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液，其与制备例1的区别仅在于，采用等摩尔的二苄胺替换双十八胺，其他物质、用量和制备方法均与制备例1相同。
制备例5
一种醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液，其与制备例1的区别仅在于，采用等质量的β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷替换γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，其他物质、用量和制备方法均与制备例1相同。
制备例6
一种醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液，其与制备例1的区别仅在于，亲水型二氧化硅纳米粒子的D50为300nm，其他物质、用量和制备方法均与制备例1相同。
对比制备例1
一种环氧硅烷修饰的二氧化硅纳米粒子分散液，其制备方法包括：将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶于乙醇水溶液中，制成质量分数为2％的溶液，然后机械搅拌分散10min，调节pH至6，在室温下加入亲水型二氧化硅纳米粒子(D50粒径为20nm，亲水型二氧化硅纳米粒子和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅的质量比为10:1)，混合均匀后利用超声水浴分散处理30min，然后加热至50℃进行偶联接枝反应，经过12h反应时间后，离心，烘干，分散至二甲苯中，得到固含量为20％的环氧硅烷修饰的二氧化硅纳米粒子分散液。
实施例1
一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其制备方法包括如下步骤：
(1)向10L的反应釜中加入NMP(1kg)和制备例1提供的醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液(固含量为20％，0.79kg)，随后加入偏苯三酸酐(110g)，搅拌加热至80℃反应3h，得到中间产物；
(2)向反应釜中加入NMP(2.42kg)、偏苯三酸酐(790g)和二苯基甲烷二异氰酸酯(692g)，升温至90℃反应3h，随后将体系温度升温至150℃反应2h，得到黏度为1760cp的聚酰胺酰亚胺绝缘漆。
实施例2
一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其与实施例1的区别仅在于，制备例1提供的醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液的添加量为0.395kg，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例3
一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其与实施例1的区别仅在于，制备例1提供的醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液的添加量为1.185kg，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例4
一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其与实施例1的区别在于，采用制备例2提供的醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液替换制备例1提供的醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液，聚酰胺酰亚胺绝缘漆的黏度为1650cp，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例5
一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其与实施例1的区别在于，采用制备例3提供的醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液替换制备例1提供的醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液，聚酰胺酰亚胺绝缘漆的黏度为1490cp，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例6
一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其与实施例1的区别在于，采用制备例4提供的醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液替换制备例1提供的醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液，聚酰胺酰亚胺绝缘漆的黏度为1710cp，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例7
一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其与实施例1的区别在于，采用制备例5提供的醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液替换制备例1提供的醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液，聚酰胺酰亚胺绝缘漆的黏度为1640cp，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例8
一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其与实施例1的区别在于，采用制备例6提供的醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液替换制备例1提供的醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液，聚酰胺酰亚胺绝缘漆的黏度为1960cp，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例1
一种聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其与实施例1的区别在于，采用对比制备例1提供的环氧硅烷修饰的二氧化硅纳米粒子分散液替换制备例1提供的醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子分散液，聚酰胺酰亚胺绝缘漆的黏度为840cp，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例2
一种聚酰胺酰亚胺绝缘漆，具体为市售的聚酰胺酰亚胺绝缘漆料(BOYA AIP36UN)。
对比例3
一种聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其制备方法包括：向10L的反应釜中加入NMP(1kg)、二氧化硅纳米粒子的二甲苯分散液(固含量为20％，0.79kg)、偏苯三酸酐(900g)和二苯基甲烷二异氰酸酯(692g)，搅拌加热至80℃反应3h，得到所述聚酰亚胺绝缘漆。
应用例1
一种耐电晕的漆包线，外径为284μm，其包括铜导线，铜导线外依次包覆有底漆涂层和面漆涂层；
其中，底漆涂层的原料为市售的聚酰胺酰亚胺绝缘漆料(BOYA AIP 36UN)；
面漆涂层的厚度为75μm，原料为实施例1提供的耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆；
涂线设备为：太阳H5000-1T-20D型漆包机；工艺参数为：烘炉入口：330℃；烘炉中间：370℃；烘炉出口：400℃，生产规格：0.25mm，车速：90m/min；涂漆道次：1(市售的聚酰胺酰亚胺绝缘漆料)+16(实施例1提供的耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆)道。
应用例2～8
一种耐电晕的漆包线，其与应用例1的区别仅在于，分别采用实施例2～8提供的耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆替换实施例1提供的耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其他物质、参数和工艺均与应用例1相同。
对比应用例1～2
一种漆包线，其与应用例1的区别仅在于，分别采用对比例1～2提供的聚酰胺酰亚胺绝缘漆替换实施例1提供的耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其他物质、参数和工艺均与应用例1相同。
对比应用例3
一种漆包线，其与应用例1的区别仅在于，面漆涂层和底漆涂层的材料均为市售的聚酰胺酰亚胺绝缘漆料(BOYA AIP 36UN)，其他物质、参数和工艺均与应用例1相同。
对比应用例4
一种漆包线，其与应用例1的区别仅在于，采用常规市售的漆料1替换实施例1提供的耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其他物质、参数和工艺均与应用例1相同。
性能测试：
(1)伸长率：按照国标《GB/T 4074.3-2008》提供的测试方法进行测试；
(2)耐电晕破坏时间：在155℃的环境温度下，以50Hz的频率对漆包线的皮膜施加1500Vp的电压，皮膜击穿造成短路的时间为耐电晕破坏时间；
(3)盐水针孔漏电实验：按照国标《GB/T4074.5-2008》提供的测试方法进行测试，测试条件为：24V，6M；
(4)耐压性能：按照国标《GB/T 4074.21-2018》提供的方法进行软化击穿测试，测试条件为220℃，1min。
按照上述测试方法对应用例1～8和对比应用例1～4提供的漆包线进行测试，测试结果如表1所示：
表1
根据表1的数据可以看出：
采用本发明提供的耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆包覆制成的漆包线具有优异的耐压性能、耐盐水性和耐电晕性，且还具有较高的柔韧性；
具体而言，应用例1～7提供的漆包线的伸长率高达45～47％，耐电晕时长为55～131h，盐水针孔个数均为0个，耐压性测试均合格；
与应用例1相比，对比应用例1和4提供的漆包线的耐压性测试不合格，说明采用环氧硅烷修饰的二氧化硅纳米粒子制成的聚酰胺酰亚胺绝缘漆以及常规市售的漆料1成膜后的耐压性均较差；
与应用例1相比，对比应用例2～3提供的漆包线的耐电晕时长均较短，说明市售的聚酰胺酰亚胺绝缘漆料(BOYAAIP 36UN)以及将物理共混的方式加入二氧化硅纳米粒子制成的聚酰胺酰亚胺绝缘漆成膜后耐电晕性较差；
最后再比较应用例1～3和应用例8的数据还可以发现醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子的粒径越小以及添加量越多，会使得制成的聚酰胺酰亚胺绝缘漆成膜后的耐电晕效果越佳。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其特征在于，所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆的制备原料包括芳香族三羧酸酐、芳香族二异氰酸酯和醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其特征在于，所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆通过芳香族三羧酸酐、芳香族二异氰酸酯和醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子经缩合反应后得到。
3.根据权利要求1或2所述的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其特征在于，所述芳香族三羧酸酐包括偏苯三酸酐、二苯甲酮三羧酸酐或二苯基甲烷三酸酐中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述芳香族二异氰酸酯包括4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、联苯二异氰酸酯、二苯砜二异氰酸酯、二苯醚二异氰酸酯或二异氰酸酯多聚体中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆的制备原料中酸性基团和异氰酸酯基团的摩尔比为(0.95～1.05):1。
4.根据权利要求1～3任一项所述的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其特征在于，以所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆的固含量为100％计，所述醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子的质量为1～40％，优选为5～30％；
优选地，所述醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子的制备原料包括环氧硅烷偶联剂、仲胺和二氧化硅纳米粒子；
优选地，所述环氧硅烷偶联剂包括具有如下式Ⅰ、式Ⅱ或式Ⅲ所示结构的化合物中的任意一种或至少两种的组合；
式Ⅰ中，R'选自-Me或-Et，R”选自n＝0、1或2，m＝1、2或3；
式Ⅱ中，R'选自-Me或-Et，n＝0、1或2；
式Ⅲ中，R'选自-Me或-Et，n＝0、1或2，m＝0、1或2；
优选地，所述环氧硅烷偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-胺丙基三乙氧基硅烷或β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，以所述二氧化硅纳米粒子的质量为100％计，所述环氧硅烷偶联剂的质量为1～20％，进一步优选为5～15％；
优选地，所述仲胺包括双十八胺、二乙胺或二苄胺中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述二氧化硅纳米粒子的D50粒径为10～300nm，进一步优选为10～80nm；
优选地，所述二氧化硅纳米粒子为亲水型二氧化硅纳米粒子；
优选地，所述醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子通过如下方法制备得到，所述方法包括如下步骤：
(A1)将环氧硅烷偶联剂和二氧化硅纳米粒子进行反应，得到环氧硅烷修饰的二氧化硅纳米粒子；
(A2)将步骤(A1)得到的环氧硅烷修饰的二氧化硅纳米粒子和仲胺进行反应，得到所述醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子。
5.根据权利要求1～4任一项所述的聚酰胺酰亚胺绝缘漆，其特征在于，所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆的制备原料中还包括芳香族二羧酸；
优选地，所述芳香族二羧酸包括对苯二甲酸、间苯二甲酸或联苯二甲酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述芳香族三羧酸酐和芳香族二羧酸的质量比不高于1:0.4。
6.一种如权利要求1～5任一项所述耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将部分芳香族三羧酸酐和醇羟基修饰的二氧化硅纳米粒子进行反应，得到中间产物；
(2)将步骤(1)得到的中间产物、剩余部分芳香族三羧酸酐、芳香族二异氰酸酯和任选地芳香族二羧酸进行反应，得到所述耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述反应在混合溶剂中进行；
优选地，所述混合溶剂包括第一类溶剂和第二类溶剂；
所述第一类溶剂包括二甲基亚砜、N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或γ-丁内酯中的任意一种或至少两种的组合；
所述第二类有机溶剂包括甲苯、邻二甲苯、间二甲苯或对二甲苯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述反应的温度为40～100℃，进一步优选为60～80℃；
优选地，步骤(1)所述反应的时间为1～5h，进一步优选为2～4h；
优选地，步骤(2)所述反应在阶段式升温的条件下进行；
优选地，步骤(2)所述阶段式升温的方法包括：将体系升温至25～80℃，反应1～6h，再升温至120～150℃，反应5～24h，完成所述阶段式升温。
8.一种耐电晕的漆包线，其特征在于，所述漆包线包括导线和固化后包覆在所述导线外的如权利要求1～5任一项所述的耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆。
9.根据权利要求8所述的漆包线，其特征在于，所述包覆的厚度为20～150μm；
优选地，所述固化的温度不低于300℃。
10.一种如权利要求1～5任一项所述的耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆或如权利要求8～9所述的耐电晕的漆包线在电机中的应用。
CN202311508132.0A 2023-11-13 2023-11-13 一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆及其制备方法和应用 Pending CN117343636A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311508132.0A CN117343636A (zh) 2023-11-13 2023-11-13 一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311508132.0A CN117343636A (zh) 2023-11-13 2023-11-13 一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117343636A true CN117343636A (zh) 2024-01-05

Family

ID=89365059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311508132.0A Pending CN117343636A (zh) 2023-11-13 2023-11-13 一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117343636A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4584014B2 (ja) 耐部分放電性絶縁塗料、絶縁電線、及びそれらの製造方法
JP5397819B2 (ja) 絶縁塗料およびそれを用いた絶縁電線
US20130236638A1 (en) Partial-discharge-resistant insulating varnish, insulated wire and method of making the same
CN109135554B (zh) 聚酰亚胺清漆及其制备方法和应用
JP2009292904A (ja) ポリアミドイミド樹脂絶縁塗料及びそれを用いた絶縁電線
WO2016190164A1 (ja) 水分散型絶縁皮膜形成用電着液
CN113683800B (zh) 一种低吸水率聚酰亚胺薄膜的制备方法
CN114591522A (zh) 一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法
CN110437714B (zh) 自粘清漆及其应用
CN116162407B (zh) 一种耐高压、耐电晕聚酰亚胺绝缘漆材料及其制备方法
CN117343636A (zh) 一种耐电晕的聚酰胺酰亚胺绝缘漆及其制备方法和应用
WO2020059689A1 (ja) 電着塗料及び絶縁被膜
KR101597683B1 (ko) 말단에 수산기 또는 에테르기를 가지는 변성폴리아미드이미드를 이용한 세라믹졸 나노하이브리드 소재 및 이의 제조방법
CN111234693B (zh) 一种耐高温绝缘聚酰亚胺漆包线漆及其制备方法
CN111690323B (zh) 聚酰亚胺清漆及其制备方法和应用
CN112608597B (zh) 一种高储能密度聚合物复合材料及其制备方法
CN117343637A (zh) 一种聚酰亚胺清漆及其制备方法和应用
CN116179075B (zh) 一种poss改性聚酰亚胺绝缘漆、制备方法及应用
CN110601409B (zh) 电机用线圈及含有该线圈的电机
WO2020240822A1 (ja) 電気絶縁樹脂組成物、及び電気絶縁体
JP7367760B2 (ja) 電気絶縁樹脂組成物、及び電気絶縁体
JP7338643B2 (ja) 電気絶縁樹脂組成物、及び電気絶縁体
KR20180033967A (ko) 가교형 pai/세라믹졸 나노융합 절연바니쉬 소재 및 이의 제조방법
CN110540794A (zh) 浸渍清漆及其应用
JP5081258B2 (ja) ポリアミドイミド樹脂絶縁塗料及びそれを用いた絶縁電線

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination