耐熱聚酯漆包線漆開(kāi)發(fā)與研究

1、耐熱聚酯漆包線漆開(kāi)發(fā)與研究常州市智通樹(shù)脂有限公司 劉文欽摘要：本文介紹一種適合用于作底涂層生產(chǎn)復(fù)合漆包線的耐熱聚酯漆包線漆。該耐熱聚酯漆包線漆具有突出的高軟化擊穿性。主題詞：耐熱聚酯、漆包線漆、生產(chǎn)工藝。一、耐熱漆包線的現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)電器用絕緣材料的改進(jìn)和絕緣技術(shù)的提高，越來(lái)越受到人們的重視，漆包線漆在其中更是占舉足輕重的地位。目前，世界范圍內(nèi)電機(jī)、電器都朝著小型化、輕量化、高性能化的方向發(fā)展，對(duì)絕緣材料的耐熱等級(jí)要求也越來(lái)越高。由于電機(jī)、電器都朝著體積小、功率高的方向發(fā)展，所以漆包線就要求做得越來(lái)越細(xì)，以及銅資源的短缺，使得部份電器中以鋁代銅，從而導(dǎo)致漆包線的熱荷載增加。因此

2、，漆包線要有更好的耐熱性能來(lái)滿足，也就是要求漆包線漆具有更好的耐熱性，或具有某一特別熱性能，然后通過(guò)涂制復(fù)合漆包線來(lái)達(dá)到要求。1目前，耐熱性漆包線一般采用聚酰亞胺、聚酯酰胺酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚酯亞胺、耐熱聚酯。前二種由于成本高，只用于一些特殊要求的場(chǎng)合。聚酰胺酰亞胺成本也很高一般用作復(fù)合漆包線的面漆。聚酯亞胺具有極好的綜合性能，所以大量使用，可單獨(dú)使用或作復(fù)合線的內(nèi)涂層使用。耐熱聚酯具有比聚酯亞胺更高的軟化擊穿性能，其作為復(fù)合漆包線的內(nèi)涂層，聚酰胺酰亞胺作為外涂層涂制的漆包線具有高軟化擊穿和熱沖性，這一突出特點(diǎn)越來(lái)越被人們發(fā)掘。二、耐熱漆包線漆的結(jié)構(gòu)與性能目前作為200級(jí)的最常用的三種耐熱

3、漆包線用漆（聚酰胺酰亞胺、聚酯亞胺、耐熱聚酯）的結(jié)構(gòu)如下：作為200級(jí)耐熱材料，由于其不同的分子結(jié)構(gòu)，決定了這三種耐熱漆包線漆性能之間的差別，主要表現(xiàn)如下：耐熱指數(shù)：聚酰胺酰亞胺 聚酯亞胺 耐熱聚酯。熱 沖：聚酰胺酰亞胺 聚酯亞胺 耐熱聚酯。軟化擊穿：聚酰胺酰亞胺 耐熱聚酯 聚酯亞胺。價(jià) 格：聚酰胺酰亞胺 聚酯亞胺 耐熱聚酯。三、耐熱聚酯漆包線漆的開(kāi)發(fā)1、工藝路線耐熱聚酯漆包線漆與通常的聚酯漆不同，首先是使用具有極好耐熱性的材料賽克。賽克的結(jié)構(gòu)如圖4。 圖4 賽克賽克分子中的三嗪環(huán)由三個(gè)N原子提供三對(duì)孤對(duì)電子，形成一個(gè)共軛環(huán)，具有很好的熱穩(wěn)定性。大大地提高了聚酯分子的耐熱性。但作為漆包線漆用的

4、耐熱聚酯樹(shù)脂，單獨(dú)由賽克改性是不夠的。單用賽克提高耐熱性，必需增加賽克的用量，賽克是三元醇，這樣就會(huì)增大分子的交聯(lián)密度，漆膜的軟化擊穿性能是得到了極好的提高，但漆膜的熱沖性能就會(huì)很差。軟化擊穿和熱沖性能是考查漆包線漆膜熱性能的二個(gè)主要指標(biāo)。在選擇工藝路線時(shí)就要兼顧考慮二者因素。耐熱聚酯在引入賽克后，有效提高耐熱性同時(shí)，大大地提高了漆膜的軟化擊穿性，為了保證漆膜的熱沖性，要考慮在分子中引入二官能團(tuán)耐熱聚酯結(jié)構(gòu)，使賽克三元醇在分子中的距離增大，增大分子鏈環(huán)的活動(dòng)性，保證熱沖性能。本工藝路線采用二種方法，第一種方法，通過(guò)加入改性劑A達(dá)到提高熱沖的目的，改性劑A是一種雙官能團(tuán)的直鏈結(jié)構(gòu)分子，包含有耐熱

5、性的共軛環(huán)，見(jiàn)圖5。第二種方法，通過(guò)加入改性劑B來(lái)達(dá)到提高熱沖的目的，改性劑B通過(guò)反應(yīng)后會(huì)生成一種雙官能團(tuán)共軛環(huán)整體結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖6，此結(jié)構(gòu)更能有效提高熱性能。2、試驗(yàn)部分1）、材料：對(duì)苯二甲酸二甲酯，絳綸級(jí)。 乙二醇，絳綸級(jí)。 賽克，工業(yè)品。 正鈦酸丁酯，工業(yè)品 甲酚，工業(yè)品 二甲苯，工業(yè)品 改性劑A，自合成 改性劑B，工業(yè)品2）、配方 mol比材料配方A配方B配方C對(duì)苯二甲酸二甲酯0.60.61.0賽克0.540.540.6改性劑A0.400改性劑B00.40乙二醇1.41.41.43）、工藝向反應(yīng)器內(nèi)投入對(duì)苯二甲酸二甲酯、乙二醇、賽克、改性劑（按配方要求）和正鈦酸丁酯催化劑。加熱，升溫，當(dāng)物

6、料溶解后，開(kāi)動(dòng)攪拌。繼續(xù)升溫，在160210進(jìn)行反應(yīng)，不斷蒸出甲醇。當(dāng)甲醇蒸出達(dá)到工藝量后，進(jìn)行真空縮聚反應(yīng)，視反應(yīng)鍋內(nèi)情況，慢慢提高真空度，直至達(dá)到最大。取樣測(cè)粘度.當(dāng)達(dá)到規(guī)定粘度后，加入甲酚，進(jìn)行酚解。最后加入余下溶劑和正鈦酸丁酯交聯(lián)劑等，攪拌均勻。檢驗(yàn)并調(diào)漆，過(guò)濾，包裝。4）、試驗(yàn)結(jié)果性能配方A配方B配方C外觀棕紅色透明液體棕紅色透明液體棕紅色透明液體粘度，3033S38S35S固體含量，2g2h20033%33%33%線外觀OKOKOK熱沖，拉伸20%3D2203D2203D200軟化擊穿，恒溫法360370360注：涂線條件，臥式漆包線試驗(yàn)機(jī)（國(guó)產(chǎn)），線徑為0.2mm，爐溫為500/

7、540,毛氈法涂8道，厚漆層。四、分析表面流平性是漆包線漆首先檢驗(yàn)指標(biāo)。作為耐熱漆包線漆主要還得考察三大指標(biāo)：軟化擊穿、熱沖、溫度指數(shù)。1、表面性能耐熱聚酯的表面流平性相對(duì)要比聚酯亞胺的好。因?yàn)?，聚酯亞胺分子中含有亞胺環(huán)結(jié)構(gòu)，亞胺結(jié)構(gòu)要比聚酯結(jié)構(gòu)相對(duì)難溶解，并且聚酯亞胺分子中存在有聚酯和亞胺二種結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)過(guò)程中很容易在分子中出現(xiàn)聚酯和亞胺含量不相同的結(jié)構(gòu)，易形成分子量分布不均勻的狀態(tài)，這些都會(huì)使得漆的流平性變差。而耐熱聚酯分子中只有聚酯結(jié)構(gòu)，不存在聚酯亞胺的這些因素，所以其流平性相對(duì)要好些。2、軟化擊穿軟化擊穿溫度反映漆膜在一定電場(chǎng)強(qiáng)度、壓強(qiáng)和溫度作用下，發(fā)生熱塑性變形而引起的電擊穿。對(duì)于一

8、般的漆包線來(lái)說(shuō)高溫耐電強(qiáng)度是足夠的，所以我們認(rèn)為軟化擊性能主要決定于漆膜的熱態(tài)機(jī)械性能，這與樹(shù)脂的玻璃化溫度有密切的關(guān)系。玻璃化溫度的高低主要取決于分子的結(jié)構(gòu)，分子鏈中有剛性結(jié)構(gòu)，鏈規(guī)整性好，單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)位阻效應(yīng)大，都使得玻璃化溫度高，則漆膜的軟化擊穿溫度較高。耐熱聚酯結(jié)構(gòu)中存在大量的三嗪環(huán)和圖6所示的剛性結(jié)構(gòu)，所以其軟化擊穿性能高于聚酯亞胺。聚酯亞胺分子中存在有亞胺結(jié)構(gòu)，其賽克用量受到限制。3、熱沖漆包線的熱沖性能主要與漆膜的化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)和分子間作用力有關(guān)。如果漆膜在承受應(yīng)力時(shí)，分子內(nèi)部的鏈環(huán)具有很大的活動(dòng)性，化學(xué)鍵所受張力小，當(dāng)受到熱沖擊時(shí)鏈環(huán)的熱運(yùn)動(dòng)所受限小，熱振動(dòng)引起的能量小，則不

9、易引起鍵的斷裂，熱沖性能好，相反，則易引起斷鍵，熱沖性便不好。聚酯亞胺結(jié)構(gòu)中存在直鏈較長(zhǎng)的亞胺鏈，把分子中賽克三元醇結(jié)構(gòu)大大地拉遠(yuǎn)，且亞胺結(jié)構(gòu)的耐熱性也很高，所以其熱沖性較好，優(yōu)于耐熱聚酯。耐熱聚酯利用圖5和圖6的結(jié)構(gòu)把賽克的三元醇結(jié)構(gòu)拉開(kāi)效果沒(méi)有亞胺的好。4、溫度指數(shù)高聚物的化學(xué)組成對(duì)耐熱性的影響起決定的作用，從化學(xué)熱力學(xué)的角度考慮，聚合物分子鏈柔韌性小，剛性強(qiáng)，則分子的熱運(yùn)動(dòng)慢，分子與分子之間作用力強(qiáng)，分子活動(dòng)能力低，則分子自由度低，耐熱性好；從化學(xué)動(dòng)力學(xué)角度考慮，化學(xué)結(jié)構(gòu)中弱鍵少，鍵能大，則分解活化能大，分解速率常數(shù)小，分解速度低，耐熱性好。耐熱聚酯和聚酯亞胺，只要在配方設(shè)計(jì)時(shí)，保證剛性結(jié)構(gòu)（亞胺、賽克和圖56結(jié)構(gòu)）的含量，適當(dāng)調(diào)整聚酯結(jié)構(gòu)（對(duì)苯二甲酸二甲酯和乙二醇）的量，都能保證200的溫度指數(shù)。五、應(yīng)用耐熱聚酯漆包線漆其最為突出的特點(diǎn)是軟化擊穿性能較好，反而熱沖性能只能是滿足要求，沒(méi)什么裕度，所以，當(dāng)其作為底漆與面漆聚酰胺酰亞胺結(jié)合使用時(shí)，可得到軟化擊穿和熱沖性能都很好的復(fù)合漆包線。正是因?yàn)槟蜔峋埘サ臒釠_性能沒(méi)有裕度，所以用于生產(chǎn)單涂層漆包線后，在應(yīng)用中易出現(xiàn)問(wèn)題。所以，一般推薦耐熱聚酯作底漆用