TWI613680B - 可撓性暨自支撐複合絕緣膜、其製造方法、包含其之電動機或變壓器、以及提供絕緣予一電動機或變壓器之方法 - Google Patents

可撓性暨自支撐複合絕緣膜、其製造方法、包含其之電動機或變壓器、以及提供絕緣予一電動機或變壓器之方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一包含一基礎支撐層及一施加至該底支撐層之經部份固化聚(醯胺)醯亞胺層的可撓性且自支撐絕緣膜。該複合絕緣膜可作為槽襯墊以提供電動機之組件的絕緣。該複合絕緣膜的經部份固化聚(醯胺)醯亞胺層可進一步藉該電動機之操作所產生的熱而固化。

Description

可撓性暨自支撐複合絕緣膜、其製造方法、包含其之電動機或變壓器、以及提供絕緣予一電動機或變壓器之方法 有關申請案介紹
本申請案為2012年5月4日申請之美國序號第13/464,395號的部份接續申請案，其係主張在2011年5月12日申請之專利序號第61/485,180號之美國臨時申請案的35U.S.C.119(e)下該提交日期之權利，其等之全文皆在此併入本案以為參考資料。
技術領域
本發明係揭示一用於電絕緣應用的複合絕緣膜。該等複合絕緣膜包括一業經施加至一底支撐層之經部份固化的聚(醯胺)醯亞胺層。
發明背景
以聚(醯胺)醯亞胺為主的樹脂塗料組成物可形成可撓性暨耐久性薄膜且特別可作為導線瓷漆、清漆、層合物的黏著劑、油漆等。此等聚(醯胺)醯亞胺底塗料組成物之長期高溫耐受力(約220℃)特別著名，除了其它特性外，該長期高溫耐受力使其等特別可用於電絕緣應用，諸如用於磁線瓷漆。其係與不具有此高連續耐熱性的常用聚酯及聚酯醯亞胺底塗料組成物比較。
通常使用相當昂貴的有機溶劑製備聚(醯胺)醯亞胺，所以醯胺醯亞胺之合乎經濟的使用業經抑制。因此已習慣使用此等聚(醯胺)醯亞胺組成物作為較不昂貴的聚酯或聚酯醯亞胺底塗層的保護膜。
由於機械及電性質、及相當低的製造成本，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜被廣泛使用作為電絕緣膜。然而，PET膜具有低耐熱性，因此被評為B級絕緣或更低。與PET膜比較，Polyaramid膜(諸如在市面上以品名NOMEX得自Du Pont的彼等)具有優異的耐熱性，但具有據稱的中介質崩潰的問題。
聚(醯胺)醯亞胺膜之機械性質、熱性質、耐磨耗性、及化學抗性使其等適於作為電絕緣材料。雖然與Polyaramid及聚酯膜比較，聚(醯胺)醯亞胺膜具有許多優異物理性質，但是成本與獨立的膜性質考慮因素已阻礙聚(醯胺)醯亞胺膜用於電絕緣應用的商業化。
因此，本項技藝需要的是一種具有機械性質、熱性質、耐磨耗性、及耐藥品性的合適組合之成本有效性電絕緣材料。
發明概要
本發明內容段落有意提供本揭示文的摘要以使閱讀者基本瞭解該複合絕緣膜及其製法與用途。本發明內容段落並無意構成該複合膜及其製法與用途的揭示文之全面概述且其並未確認該複合膜或方法的主要/必要要素且 其並未描述本揭示文的範圍。本發明內容段落的唯一目的為以一簡化形式提供文中所揭示的某些概念以作為一下文提供的更詳細說明文之導論。
本發明揭示一含一底支撐層、及一經部份固化的聚(醯胺)醯亞胺膜層之可撓性暨自支撐複合膜。
根據某些闡明性實施例，本發明提供一含一底聚合物層、及一經部份固化的聚(醯胺)醯亞胺膜層之可撓性暨自支撐複合膜。
本發明亦提供一用於製備一可撓性暨自支撐複合膜的方法，其包含提供一底支撐層、將一聚(醯胺)醯亞胺膜層澆鑄在該底支撐層上，並部份固化該聚(醯胺)醯亞胺膜層。
根據某些闡明性實施例，本發明提供一用於製備一可撓性暨自支撐複合膜的方法，其包含提供一底聚合物層，將一聚(醯胺)醯亞胺膜層澆鑄在該底聚合物層上，並部份固化該聚(醯胺)醯亞胺膜層。
本發明另外提供一種提供絕緣予一電動機或變壓器的方法，其包含一包含一底支撐層、及一位於該底支撐層上的經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層之可撓性暨自支撐複合膜，且將該複合膜插入一電動機槽或變壓器內。
根據某些闡明性實施例，本發明另外提供一種提供絕緣予一電動機或變壓器的方法，其包含提供一含一底聚合物層及一在該底聚合物層上的經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層之可撓性暨自支撐複合膜，並將該複合膜插入一 電動機槽或變壓器內。
本發明進一步提供一含一欲經絕緣之組件、及一可撓性暨自支撐複合膜(其含一底支撐層及一在鄰近該組件之該底支撐層上的經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層)的電動機或變壓器。
本發明進一步提供一含一欲經絕緣之組件、及一可撓性暨自支撐複合膜(含一底聚合物層及一在鄰近該組件之該底聚合物層上的經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層)的電動機或變壓器。
本發明進一步提供一種提供絕緣予一電動機的方法，其包含提供一具有一槽於其中的電動機組件且將一含一底支撐層及一在該底支撐層上之經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層的可撓性暨自支撐複合膜插入該槽內。
本發明進一步提供一種提供絕緣予一電動機的方法，其包含提供一具有一槽於其中的電動機組件及將一含一底聚合物層及一在該底聚合物層上之經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層的可撓性暨自支撐複合膜插入該槽內。
圖1為描述一未經固化之鑄造高分子量聚(醯胺)醯亞胺膜之熱機械分析(TMA)的曲線圖。
圖2為描述一經完全固化之鑄造高分子量聚(醯胺)醯亞胺膜之熱機械分析(TMA)的曲線圖。
圖3為描述一對未經固化之高分子量聚(醯胺)醯亞胺膜所進行之經調變差示掃描式量熱法分析(mDSC)的 曲線圖。
圖4為描述一表示在一高分子量聚(醯胺)醯亞胺膜之第一加熱循環時逆轉或非逆轉熱流組件之差示掃描式量熱法分析(mDSC)的曲線圖。
圖5為描述一表示經固化高分子量聚(醯胺)醯亞胺膜之第二加熱循環所示之該逆轉熱流組件之差示掃描式量熱法分析(mDSC)的曲線圖。
圖6為描述一未經固化之鑄造低分子量聚(醯胺)醯亞胺膜之熱機械分析(TMA)的曲線圖。
圖7為描述一完全固化之鑄造低分子量聚(醯胺)醯亞胺膜之熱機械分析(TMA)的曲線圖。
圖8為描述一表示在一低分子量聚(醯胺)醯亞胺膜之第一加熱循環時該等反轉及非逆轉熱流組件之經調變差示掃描式量熱法分析(mDSC)的曲線圖。
圖9為描述一表示經固化低分子量聚(醯胺)醯亞胺之第二加熱循環所示之該逆轉熱流組件的差示掃描式量熱法分析(mDSC)之曲線圖。
較佳實施例之詳細說明
本發明係揭示一可撓性暨自支撐複合絕緣膜。該複合絕緣膜包括底支撐層、及一鄰接該底支撐層之一表面的經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層。根據該複合絕緣膜的某些闡明性實施例，該經部份固化之聚(醯胺)醯亞胺膜層係經澆鑄至該底支撐層之一表面上。
根據某些實施例，該複合絕緣膜包括底聚合物層、及一鄰接該底聚合物層之一表面的經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層。根據該複合絕緣膜之某些闡明性實施例，該經部份固化之聚(醯胺)醯亞胺膜層係經澆鑄至該底聚合物層之一表面上。
該經部份固化的聚(醯胺)醯亞胺膜層可自該底聚合物層之表面剝離且經由使用黏著劑而層合至第二底支撐層的該表面上。其允許使用更具熱安定性或合乎經濟性的底支撐層，諸如玻璃布、非織造材料、有機紙、及無機紙。
不想受到限制，且僅用於闡明，本複合絕緣膜之底支撐層可選自聚醯胺、聚醯亞胺膜、聚酯膜(諸如聚酯對酞酸酯(PET)或聚酯環烷酸酯(PEN))、聚醚碸膜、聚碸膜、玻璃布、非織造材料、無機紙、有機紙、或聚醚醯亞胺膜。根據某些闡明性實施例，本複合絕緣膜之該底支撐層包含一聚酯膜。根據本實施例，該複合絕緣膜包含一含一具有一聚(醯胺)醯亞胺膜層施加或沉積至該底聚酯膜層之至少一部份上的聚酯之底支撐層。
該含一聚酯底支撐層且具有一聚(醯胺)醯亞胺膜層施加於其上的複合絕緣膜可具有一自約2至約20密耳的厚度。根據某些闡明性實施例，該複合絕緣膜可具有一自約2.5至約16密耳的總厚度。該複合絕緣膜之經部份固化聚(醯胺)醯亞胺層可具有一自約0.1至約5密耳的厚度。根據某些闡明性實施例，該複合絕緣膜之聚(醯胺)醯亞胺層可具 有一自約0.5至約2密耳。可施加該聚(醯胺)醯亞胺層至該聚酯層之相向的表面中之一或兩者。該複合膜之薄性質顯示欲插入電動機槽內的可撓性、充份的結構完整性，並顯示至高約220℃之熱指數。
該可撓性暨自支撐複合絕緣膜可藉一包括以下的步驟之方法而製成：提供一底支撐層並施加一聚(醯胺)醯亞胺層至該底支撐層之一表面上。
根據某些實施例，可藉首先提供該底聚合物膜層並將一聚(醯胺)醯亞胺膜層澆鑄至該底聚合物膜層之一表面上而製成該複合膜。根據某些闡明性實施例，係將該聚(醯胺)醯亞胺膜層澆鑄至該底聚合物層之一主要表面上。然而，根據其它闡明性實施例，可將該聚(醯胺)醯亞胺層澆鑄至該底聚合物層之相向的主表面之兩者上。然後部份固化該聚(醯胺)醯亞胺層或層群。其可得到一具有使該膜適於插入一電動機之一槽內的結構完整性之可撓性暨自支撐複合膜。
該用於製備複合絕緣膜之方法包括提供一選自聚醯胺膜、聚醯亞胺膜、聚酯膜、聚醚碸膜、聚碸膜、有機紙、無機紙、或聚醚醯亞胺膜的底支撐層。根據某些實施例，該方法包括選擇或製備一具有自約2至約14密耳之厚度的聚酯膜底支撐層。施加一聚(醯胺)醯亞胺膜層至該底聚酯膜層之一表面。藉實例而說明，係將該聚(醯胺)醯亞胺膜層澆鑄至該底聚酯膜層之表面上。也許可將該聚(醯胺)醯亞胺層澆鑄至該聚酯底層之相向表面之一或兩者上。
一旦該聚(醯胺)醯亞胺膜層經澆鑄至該底聚合物層的表面上，則該聚(醯胺)醯亞胺層經部份固化以獲得具可撓性暨自支撐性的複合絕緣膜。可以於一約100至約260℃之溫度下藉加熱該層，費時約20秒至約60分鐘而部份固化該聚(醯胺)醯亞胺膜層。或者，可以於一約150至約180℃之溫度下藉加熱該層，費時約1至約10分鐘而部份固化該聚(醯胺)醯亞胺膜層。
根據某些實施例，可藉首先提供該含一玻璃布的底支撐層並將一聚(醯胺)醯亞胺膜層澆鑄至該底玻璃布層之一表面上而製備該複合膜。根據某些闡明性實施例，該聚(醯胺)醯亞胺膜層係經澆鑄至該底玻璃布層之一主表面上。然而，根據其它闡明性實施例，該聚(醯胺)醯亞胺層可經澆鑄至該底玻璃布層的該等相向主表面之兩者上。然後使該聚(醯胺)醯亞胺層或層群經部份固化。其可得到一具有使該膜適於插入一電動機中之一槽內之結構完整性的可撓性暨自支撐複合膜。
根據某些實施例，可藉首先提供該含一非織造材料之底支撐層並將一聚(醯胺)醯亞胺膜層澆鑄至該底非織造材料層之一表面上而製備該複合膜。根據某些闡明性實施例，該聚(醯胺)醯亞胺膜層係經澆鑄至該底非織造材料層之一主表面上。然而，根據其它闡明性實施例，可將該聚(醯胺)醯亞胺層澆鑄至該底非織造材料層之該等相向表面的兩者上。然後使該聚(醯胺)醯亞胺層或層群經部份固化。其可得到一具有使該膜適於插入一電動機中之一槽內之結構 完整性的可撓性暨自支撐複合膜。
根據某些實施例，可藉首先提供該含一無機紙之底支撐層並將一聚(醯胺)醯亞胺膜層澆鑄至該底無機紙層之一表面上而製備該複合膜。根據某些闡明性實施例，該聚(醯胺)醯亞胺膜層係經澆鑄至該底無機紙層之一主表面上。然而，根據其它闡明性實施例，可將該聚(醯胺)醯亞胺層澆鑄至該底無機紙層之該等相向主表面的兩者上。然後使該聚(醯胺)醯亞胺層或層群經部份固化。其可得到一具有使該膜適於插入一電動機中之一槽內之結構完整性的可撓性暨自支撐複合膜。
根據某些實施例，可藉首先提供該含一有機紙之底支撐層並將一聚(醯胺)醯亞胺膜層澆鑄至該底有機層之一表面上而製備該複合膜。根據某些闡明性實施例，該聚(醯胺)醯亞胺膜層係經澆鑄至該底有機紙層之一主表面上。然而，根據其它闡明性實施例，可將該聚(醯胺)醯亞胺層澆鑄至該底有機紙層之該等相向主表面的兩者上。然後使該聚(醯胺)醯亞胺層或層群經部份固化。其可得到一具有使該膜適於插入一電動機中之一槽內的結構完整性之可撓性暨自支撐複合膜。
可自該底支撐層之該表面剝除該鑄製部份固化的聚(醯胺)醯亞胺膜層並經由使用黏著劑而層合至第二底支撐層的該表面。其允許使用更具熱安定性或合乎經濟性的底支撐層，諸如玻璃布、非織造材料、有機紙及無機紙。該黏著劑可以含有多種材料。可使用壓敏性或熱固性黏著 劑。水性、含溶劑或無溶劑黏著劑為使該經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜黏著於該底支撐層的合適材料。可施加該黏著劑至該經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜之上表面或該底支撐層。然後經由使用壓力且使用或未使用熱而將這兩層層合在一起。然後可自該經黏著劑層合的經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜及該第二底支撐層移除或剝除該第一底支撐層。
或者，可首先自該底支撐層剝除該部份經固化的聚(醯胺)醯亞胺膜層，然後使其經黏著劑而層合至第二底支撐層。該黏著劑可含多種材料。可使用壓敏性及熱固性黏著劑。水性、含溶劑或無溶劑黏著劑為使該經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜黏著至該底支撐層的合適材料。可施加該黏著劑至該經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜之上表面或該底支撐層。然後經由使用壓力並使用或未使用熱而使這兩層層合在一起。
對於可用於製備該複合絕緣膜之作為一鹼性樹脂的該聚(醯胺)醯亞胺並無限制。可使用一聚醯胺醯亞胺，其係，例如得自在一極性溶劑中藉三羧酸酐與二異氰酸酯的直接反應，或得自在一極性溶劑中藉三羧酸酐與二胺的反應而導入醯亞胺鍵，然後以常用方法與二異氰酸酯進行醯胺化反應。另一闡明性方法為在一極性溶劑中使三羧酸酐醯氯與二胺進行反應。
作為該用於製備本用於該成膜層的鹼性樹脂之三羧酸酐，通常係使用苯三甲酸。多種羧酸酐可用以製造聚(醯胺)醯亞胺。其等包括，但不限於：苯三甲酸酐(TMA)； 2,6,7-萘三羧酸酐；3,3’,4-二苯基三羧酸酐；3,3’,4-二苯基酮三羧酸酐；1,3,4-環戊烷四羧酸酐；2,2’,3-二苯基三羧酸酐；二苯基碸3,3’,4-三羧酸酐；二苯基異亞丙基3,3’,4-三羧酸酐；3,4,10-芘三羧酸酐；3,4-二羧苯基3-羧苯基醚酸酐；乙三羧酸酐；1,2,5-萘三羧酸酐。
當該三羧酸酐經反應時，其數量之一部份可經四羧酸酐取代。在本情況下，作為該四羧酸酐，可使用，例如焦蜜石酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基酮四羧酸二酐等。此外，該三羧酸酐的數量之一部份可經另一酸或酸酐(例如苯三甲酸、異酞酸、己二酸、順丁烯二酸、或對酞酸)取代。
可以與該三羧酸酐反應的該等二異氰酸酯之非限制性實例包括芳香族二異氰酸酯，諸如4,4-二苯基甲烷二異氰酸酯及二異氰酸甲苯酯，且該二胺之實例包括芳香族二胺，諸如間苯二胺、4,4’-二胺基二苯基醚、1,2-乙二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基碸及4,4’-二胺基二苯基酮。
根據某些實施例，該聚(醯胺)醯亞胺樹脂可併用一或多種其它可相容樹脂以製備該複合絕緣膜。例如且不具限制性，該聚(醯胺)醯亞胺樹脂可併用以下可相容樹脂中之一或多種以製備該複合絕緣膜：聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚碸、聚醚碸、聚乙烯醇、聚乙烯丁醛醛、聚醚酮、苯氧基樹脂、及其等之組合。
該等額外的可相容樹脂可併用該聚(醯胺)醯亞胺樹脂以改良該複合絕緣膜的多種不同性能性質。例如該 一或多種額外樹脂可併用該聚(醯胺)醯亞胺樹脂以改良所形成複合絕緣膜的黏著性、熱耐久性、及/或可撓性。根據某些闡明性實施例，該聚(醯胺)醯亞胺膜可併用聚醚碸以改良所形成複合絕緣膜對於鋁的黏著性。例如且不具限制性，該聚醚碸可以經該聚(醯胺)醯亞胺摻混，其摻混量為自約1至約99重量%。
本揭示文亦包括一使一電動機或變壓器得到絕緣的方法。該使一電動機或變壓器得到絕緣的方法包括提供一含一底支撐層以及一在該底支撐層上之經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層的可撓性暨自支撐複合膜，並將該複合膜插入一電動機槽或變壓器內。
根據某些實施例，該使一電動機或變壓器得到絕緣的方法包括提供一含有一含玻璃布之底支撐層以及一在該底玻璃布層上之經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層的可撓性暨自支撐複合膜，並將該複合膜插入一電動機槽或變壓器內。
根據某些實施例，該使一電動機或變壓器得到絕緣的方法包括提供一含有一含非織造材料之底支撐層以及一在該底非織造材料層上之經部份固化聚(醯胺)醯亞膜膜層的可撓性暨自支撐複合膜，並將該複合膜插入一電動機槽或變壓器內。
根據某些實施例，該使一電動機或變壓器得到絕緣的方法包括提供一含有一含無機紙之底支撐層以及在該底無機紙層上之經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層的可撓性 暨自支撐複合膜，並將該複合膜插入一電動機槽或變壓器內。
根據某些實施例，該使一電動機或變壓器得到絕緣的方法包括提供一含有一含有機紙之底支撐層以及在該底有機紙層上之經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層的可撓性暨自支撐複合膜，且將該複合膜插入一電動機槽或變壓器內。
以下非限制性胺可單獨或混合使用：對-茬二胺、雙(4-胺基-環己基)甲烷、六亞甲二胺、七亞甲二胺、八亞甲二胺、九亞甲二胺、十亞甲二胺、3-甲基-七亞甲二胺、4,4’-二甲基七亞甲二胺、2,11-二胺基十二烷-1,2-雙-(3-胺基丙氧基)乙烷、2,2-二甲基丙二胺、3-甲氧基-六亞甲二胺、2,5-二甲基六亞甲二胺、2,5-二甲基七亞甲二胺、5-甲基九亞甲二胺、1,4-二胺基環己烷、1,12-二胺基十八烷、2,5-二胺基-1,3,4-
Figure TWI613680BD00001
二唑、H2N(CH2)3O(CH2)2O(CH2)3NH2、H2N(CH2)S(CH2)3NH2、H2N(CH2)3N(CH3)(CH2)3NH2、間-苯二胺、對-苯二胺、4,4’-二胺基-二苯基丙烷、4,4’-二胺基-二苯基甲烷聯苯胺、4,4’-二胺基-二苯基硫醚、4,4’-二胺基-二苯基碸、3,3’-二胺基、二苯基-碸、4,4’-二胺基-二苯基醚、2,6-二胺基-吡啶、雙(4-胺基-苯基)二乙基矽烷、雙(4-胺基-苯基)二苯基矽烷、雙(4-胺基-苯基)氧化膦、4,4’-二胺基二苯基酮、雙(4-胺基-苯基)-N-甲胺、雙(4-胺基丁基)四甲基二矽氧烷、1,5-二胺基萘、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基-聯苯、3,3’-二甲氧基聯苯胺、2,4-雙(β-胺基-第三-丁基)甲苯 甲苯二胺、雙(對-β-胺基-第三-丁基-苯基)醚、對-雙(2-甲基-4-胺基-戊基)苯、對-雙(11,1-二甲基-5-胺基-戊基)苯、間-苯二甲胺、及聚亞甲聚苯胺。
可使用任何聚異氰酸酯(亦即具有2或多個異氰酸根基團之任何異氰酸酯，不論是經阻斷或未經阻斷)以製造聚醯胺醯亞胺。可單獨或滲混使用的聚異氰酸酯包括：四亞甲二異氰酸酯、六亞甲二異氰酸酯、1,4-苯二異氰酸酯、1,3-苯二異氰酸酯、1,4-環己二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、2,5-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、3,5-甲苯二異氰酸酯、4-氯-1,3-苯二異氰酸酯、1-甲氧基-2,4-苯二異氰酸酯、1-甲基-3,5-二乙基-2,6-苯二異氰酸酯、1,3,5-三乙基-2,4-苯二異氰酸酯、1-甲基-3,5-二乙基-2,4-苯二異氰酸酯、1-甲基-3,5-二乙基-6-氯-2,4-苯二異氰酸酯、6-甲基-2,4-二乙基-5-硝基-1,3-苯二異氰酸酯、對-苯二甲二異氰酸酯、間-苯二甲二異氰酸酯、4,6-二甲基-1,3-苯二甲二異氰酸酯、1,3-二甲基-4,6-雙-(b-異氰酸基乙基)-苯、3-(a-異氰酸基乙基)-苯基異氰酸酯、1-甲基-2,4-環己二異氰酸酯、4,4’-聯苯二異氰酸酯、3,3’-二甲基-4,4’-聯苯二異氰酸酯、3,3’-二甲氧基-4,4’-聯苯二異氰酸酯、3,3’-二乙氧基-4,4-聯苯二異氰酸酯、1,1-雙-(4-異氰酸基苯基)環己烷、4,4’-二異氰酸基-二苯基醚、4,4’-二異氰酸基二環己基甲烷、4,4’-二異氰酸基-二苯基甲烷、4,4’-二異氰酸基-3,3’-二甲基二苯基甲烷、4,4’-二異氰酸基-3,3’-二氯二苯基甲烷、4,4’-二異氰酸基二苯基二甲基甲烷、1,5-萘二異氰酸酯、1,4-萘二異氰 酸酯、4,4’,4”-三異氰酸基-三苯基甲烷、2,4,4’-三異氰酸基二苯基醚、2,4,6-三異氰酸基-1-甲基-3,5-二乙基苯、鄰-聯甲苯胺-4,4’-二異氰酸酯、間-聯甲苯胺-4,4’-二異氰酸酯、二苯基酮-4,4’-二異氰酸酯、縮二脲三異氰酸酯、及聚亞甲聚伸苯異氰酸酯。
進一步揭示一含一欲經絕緣的組件的電動機或變壓器；及一含一底支撐層及一在該底膜層上之經部份固化聚(醯胺)醯亞膜層之可撓性暨自支撐複合膜，其位置鄰接該欲絕緣的組件。該複合絕緣膜可用於一具有槽襯之典型3相定子。該定子係位於一外殼內且具有一轉子在該中心內。在該定子上之金屬材料包含核芯。合適形狀的槽襯(諸如形狀類似一C)係經插入在該等槽內。使用該複合絕緣膜襯作為一介於該核芯與該等銅線圈間之絕緣襯而將該等銅線圈插入該等槽內。插入第二片材料(其係為該槽襯之反面(亦為C形狀)，其在本項技藝裡稱為“楔形物(wedge)”)以維持。
已測試該複合電絕緣膜的組裝性質。該材料顯示以下的優異性能：經分割、模切、切片及或加工。亦可在有問題的情況下進行小部份的拖刀切割。亦可在沒有問題或典型上與以NOMEX為主的材料有關連的燒焦物之情況下進行該材料的雷射切割。亦檢查在一自動化製程內之楔形物的形成，且可在反摺的情況下很合適地完成該複合膜並在無刮損或脫層的情況下插入一自動化生產線內。該等電動機槽內之金屬線插入所顯示的電阻遠低於其它已知材 料。
進一步揭示一使一電動機得到絕緣的方法，其包含提供一具有一槽於其中的電動機組件。將一含一底支撐層及一在該底支撐層上之經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層的可撓性暨自支撐複合膜插入該槽內。
進一步揭示一使一電動機得到絕緣的方法，其包含提供一具有一槽於其中的電動機組件。將一含一底聚合物膜層及一在該底聚合物膜層上之經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層的可撓性暨自支撐複合膜插入該槽內。
進一步揭示一使一電動機得到絕緣的方法，其包含提供一具有一槽於其中的電動機組件。將一合一包含一玻璃布之底支撐層及一在該底玻璃布層上之經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層的可撓性暨自支撐複合膜插入該槽內。
進一步揭示一使一電動機得到絕緣的方法，其包含提供一具有一槽於其中的電動機組件。將一含一含有一非織造材料層之底支撐層及一在該底非織造材料層上之經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層的可撓性暨自支撐複合膜插入該槽內。
進一步揭示一使一電動機得到絕緣的方法，其包含提供一具有一槽於其中的電動機組件。將一含有一無機紙層之底支撐層及一在該底無機紙層上之經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層的可撓性暨自支撐複合膜插入該槽內。
進一步揭示一使一電動機得到絕緣的方法，其包含提供一具有一槽於其中的電動機組件。將一含一含有一 有機紙層之底支撐層及一在該底有機紙層上之經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層的可撓性暨自支撐複合膜插入該槽內。
提供以下實施以更詳述地描述該等複合絕緣膜及方法並加以闡明。以下實例無論如何不應被視為限制該等複合絕緣膜或製法。
實例 實例1：高分子量聚(醯胺)醯亞胺的合成法
在攪拌(氮流量為0.5升/分鐘)下，添加916.7克N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)至一配備熱電偶、水冷凝器、氮入口及空氣驅動的輪葉攪拌器之3升燒瓶內。在攪拌下添加苯三甲酸酐(107.2克，0.558莫耳)及二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯(153.5克，0.614莫耳)。將該反應混合物加熱至93℃並維持於該溫度下，費時約一小時，然後加熱至120℃並維持約一小時。接著將該反應混合物加熱至138-150℃並藉G-H管(自燒瓶拔出15克試樣並在NMP內稀釋至20克以進行黏度測定)而監測黏度。當該黏度達z時，停止加熱，並添加300克NMP。於100℃下進行冷卻時，添加4.4克正-丁醇及90.7克NMP，該反應產物之一分析顯示15.9%固體(於200℃下經2小時後)及2751厘泊(cps)的黏度(於25℃下)。
實例2：中分子量聚(醯胺)醯亞胺的合成法
在攪拌(氮流量為0.5升/分鐘)下，添加916.7克N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)至一配備熱電偶、水冷凝器、氮入口及空氣驅動的輪葉攪拌器之3升燒瓶內。在攪拌下添加苯三甲酸酐(107.2克，0.558莫耳)及二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸 酯(153.5克，0.614莫耳)。將該反應混合物加熱至93℃並維持一小時，然後加熱至120℃，費時一小時。接著將該反應混合物加熱至138-150℃並藉G-H管(自燒瓶拔出15克試樣並在NMP內稀釋至20克以進行黏度測定)而監測黏度。當該黏度達S時，停止加熱並添加300克NMP。於100℃下進行冷卻時，添加4.4克正-丁醇及90.7克NMP。該反應產物之一分析顯示15.4%固體(於200℃下經2小時後)及506厘泊的黏度(於25℃下)。
實例3：低分子量聚(醯胺)醯亞胺的合成法
在攪拌(氮流量0.5升/分鐘)下，添加500.1克N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)至一配備熱電偶、水冷凝器、氮入口及空氣驅動的輪葉攪拌器之3升燒瓶內。在攪拌下添加苯三甲酸酐(124.2克，0.646莫耳)及二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯(161.6克，0.646莫耳)。將該反應混合物加熱至93℃並維持一小時，然後加熱至120℃並維持約一小時。藉G-H管(自燒瓶拔出45克試樣並在NMP內稀釋至66克以進行黏度測定)。當該黏度達Z時，停止加熱並添加125克NMP。於100℃下進行冷卻時，添加2.3克甲醇及165克NMP。該反應產物之一分析顯示25.4%固體(於200℃下經2小時後)及2402厘泊的黏度(於25℃下)。
將該等樹脂溶液澆鑄至一玻璃支撐體上並於150℃下部份固化，費時60分，繼而於260℃下完全固化，費時20分鐘。在下表1A及1B內揭示該等經固化之低、中、及高分子量聚(醯胺)醯亞胺膜的性質。
固化膜性質
Figure TWI613680BD00002
Figure TWI613680BD00003
根據ASTM D-882-91 Method A獲得表1A內所報告的抗拉強度及拉伸模數之固化膜性質。
根據ASTM D-1922-89獲得埃羅門多撕裂強度(Elmendorf Tear strength)。
根據ASTM-D-1004-90獲得格雷夫斯撕裂強度(Graves Tear Strength)。
未固化膜性質
使用一槽塗覆方法將該等聚(醯胺)醯亞胺樹脂溶液澆鑄至一底PET聚酯膜(100微米)之前及背面。然後於175℃下在一烘箱內乾燥該複合膜，費時約2分鐘以移除所有溶劑，在該PET膜之前及背面上留下12.5微米之一經部份固化PAI層。含一聚酯膜層且包括未固化聚(醯胺)醯亞胺層之複合絕緣膜的機械性質(伸長、拉伸模數、抗拉強度)及撕裂強度係揭示在下表2A及2B內。
可自該PET底層移除該聚(醯胺)醯亞胺層並藉經 調變差示掃式量熱法而檢查固化狀態(圖3)。在介於50-200℃間發現一寬廣的放熱現象，其係為非可逆熱流事件(圖4)。其表示一固化事件可在這些條件下發生。第二加熱顯示約270℃的玻璃轉化溫度，其表示該等完全固化的膜性質(圖5)。
該經部份固化膜亦藉熱機械分析(TMA)而確認。該經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜之TMA顯示於115-127℃下之潛在玻璃轉化(圖1)。一完全固化膜(260℃，費時30分鐘)顯示藉本方法而產生之玻璃轉化現象發生於約250-270℃下(圖2)。圖6-圖9描述經澆鑄在一PET底聚合物上之該低分子量PAI膜的相同熱分析。
Figure TWI613680BD00004
Figure TWI613680BD00005
根據ASTM D624獲得表2A內所報告的撕裂強度性質。
根據ASTM D638獲得拉抗強度及拉伸模數的拉伸性質。
含一PET膜層且包括經部份固化聚(醯胺)醯亞胺層的複合絕緣膜之體積電阻率揭示在下表3內。
Figure TWI613680BD00006
根據ASTM D257獲得該等體積電阻率值。
含一聚酯膜層且包括經部份固化聚(醯胺)醯亞胺層的複合絕緣膜之介電質崩潰係揭示在下表4內。
Figure TWI613680BD00007
根據ASTM D-115獲得該等介電質崩潰值。
使該含一聚酯膜層且包括未固化聚(醯胺)醯亞胺層的複合絕緣膜進行化學抗性測試。該化學抗性測試的結果係揭示在下表5內。將材料浸在以下各該溶劑/溶液內，費時一天。然後觀察材料的物理變化。
Figure TWI613680BD00008
實例4：在底玻璃布層上的聚(醯胺)醯亞胺
使用一槽塗覆方法，將該等聚(醯胺)醯亞胺樹脂溶液澆鑄至一具有聚矽氧脫模劑(100微米)之底PET聚酯膜的前側上。然後於175℃下在一烘箱內乾燥該複合膜，費時約2分鐘以移除溶劑，在該PET膜之前側上留下25微米之經部份固化PAI層。然後藉槽孔模塗覆方法而將Dow Corning 282黏著劑塗覆至該PAI膜表面。然後於150℃下在一烘箱內乾燥該複合膜，費時約2分鐘以移除所有溶劑，在該PAI膜之上側上留下12.5微米的黏著劑。然後使用壓力使一100微米玻璃布層合至該PAI/PET底支撐體。然後移除該PET層，留下該經層合至該玻璃布的PAI膜。測試該等電性質以得到5250伏特的介電質崩潰。該機械強度相當於該天然玻璃布。
雖然該複合絕緣膜及製法與用途業經參考各闡明性實施例加以描述，應瞭解只要不違背實施例的原理，可使用其它類似實施例，或用於進行文中所揭示的相同功用之所述實施例可進行修飾及添加。由於各實施例可經合併以得到所欲特性，所以上述該等實施例未必是另一者。 因此，該等複合絕緣膜及方法不應受限於任何單一實施例，反倒是根據附加申請專利範圍之詳述的廣泛性及範圍加以詮釋。

Claims (18)

  1. 一種可撓性暨自支撐複合絕緣膜，其包含：一具有相向的主表面且選自玻璃布、非織造材料、無機紙、或有機紙之底支撐層；一於該底支撐層之該等相向的表面中之一或兩者上的黏著層；及一於該等黏著層中之一或兩者上的經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層，其中，該可撓性暨自支撐複合絕緣膜具有一至少約220℃之熱指數。
  2. 如請求項1之可撓性暨自支撐複合絕緣膜，其中該經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層係經澆鑄至該底支撐層之一主表面上。
  3. 如請求項1之可撓性暨自支撐複合絕緣膜，其中該經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層係經澆鑄至該底支撐層之兩相向的主表面上。
  4. 如請求項2之可撓性暨自支撐複合絕緣膜，其中該底支撐膜層包含玻璃布。
  5. 如請求項1之可撓性暨自支撐複合絕緣膜，其中該複合膜之厚度為自約2.5至約16密耳。
  6. 如請求項1之可撓性暨自支撐複合絕緣膜，其中該經部份固化聚(醯胺)醯亞胺層之厚度為約0.5-2密耳。
  7. 一種用於製備一可撓性暨自支撐複合膜之方法，其包含： 提供一具有相向的主表面之第一底支撐層；將一聚(醯胺)醯亞胺膜層澆鑄至該第一底支撐層之至少一主要相向表面上；部份固化該聚(醯胺)醯亞胺膜層；提供一選自玻璃布、非織造材料、無機紙、及有機紙之第二底支撐層，該第二底支撐層具有相向的主表面；施加一黏著層至該經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層或至該第二底支撐層；及可擇地，移除該第一底支撐層。
  8. 如請求項7之方法，其包含將一經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層澆鑄至該第一底支撐層之一主要表面上。
  9. 如請求項7之方法，其包含將該聚(醯胺)醯亞胺膜層澆鑄至該第一底支撐層之兩主要表面上。
  10. 如請求項7之方法，其中將該聚(醯胺)醯亞胺膜層澆鑄在該第一底支撐層上的步驟包含澆鑄一具有一約0.5至約2密耳之厚度的聚(醯胺)醯亞胺層。
  11. 如請求項7之方法，其中該聚(醯胺)醯亞胺膜層係藉於一約100至約260℃之溫度下，加熱該層，費時約20秒至約60分鐘而部份固化。
  12. 如請求項7之方法，其進一步包含自該底支撐層剝除該經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層並將該經部份固化聚(醯胺)醯亞胺膜層層合至第二底支撐層。
  13. 如請求項12之方法，其中該層合步驟包含將該經部份固 化聚(醯胺)醯亞胺膜層黏著性地層合至該第二底支撐層。
  14. 如請求項13之方法，其中該等黏著層係選自壓敏性黏著劑及熱固性黏著劑。
  15. 如請求項14之方法，其中該第二底支撐層包含玻璃布。
  16. 一種提供絕緣予一電動機或變壓器之方法，其包含：提供一如請求項1-6中任一項之可撓性暨自支撐複合絕緣膜或如請求項7-15中任一項之方法所製造之可撓性暨自支撐複合膜；且將該複合膜插入一電動機槽或變壓器內。
  17. 一種電動機或變壓器，其包含：一欲經絕緣的組件；及一位置鄰接該組件之如請求項1-6中任一項之可撓性暨自支撐複合絕緣膜或如請求項7-15中任一項之方法所製造之可撓性暨自支撐複合膜。
  18. 一種提供絕緣予一電動機之方法，其包含：提供一電動機組件，其內具有一槽；及將一如請求項1-6中任一項之可撓性暨自支撐複合絕緣膜或如請求項7-15中任一項之方法所製造之可撓性暨自支撐複合膜插入該槽內。
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