耐熱聚酯漆包線漆開發(fā)與研究

1、耐熱聚酯漆包線漆開發(fā)與研究常州市智通樹脂有限公司 劉文欽摘要：本文介紹一種適合用于作底涂層生產復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、生產工藝。一、耐熱漆包線的現(xiàn)狀 隨著科學技術的發(fā)展，電機電器用絕緣材料的改進和絕緣技術的提高，越來越受到人們的重視，漆包線漆在其中更是占舉足輕重的地位。目前，世界范圍內電機、電器都朝著小型化、輕量化、高性能化的方向發(fā)展，對絕緣材料的耐熱等級要求也越來越高。由于電機、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越細，以及銅資源的短缺，使得部份電器中以鋁代銅，從而導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，然后通過涂制復合漆包線來達到要求。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合。聚酰胺酰亞胺成本也很高一般用作復合漆包線的面漆。聚酯亞胺具有極好的綜合性能，所以大量使用，可單獨使用或作復合線的內涂層使用。耐熱聚酯具有比聚酯亞胺更高的軟化擊穿性能，其作為復合漆包線的內涂層，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，這一突出特點越來越被人們發(fā)掘。二、耐熱漆包線漆的結構與性能目前作為200級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）的結構如下：作為200級耐熱材料，由于其不同的分子結構，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 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。賽克的結構如圖4。 圖4 賽克賽克分子中的三嗪環(huán)由三個N原子提供三對孤對電子，形成一個共軛環(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、耐熱聚酯樹脂，單獨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主要指標。在選擇工藝路線時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，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耐熱聚酯結構，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，通過加入改性劑A達到提高熱沖的目的，改性劑A是一種雙官能團的直鏈結構分子，包含有耐熱

5、性的共軛環(huán)，見圖5。第二種方法，通過加入改性劑B來達到提高熱沖的目的，改性劑B通過反應后會生成一種雙官能團共軛環(huán)整體結構，見圖6，此結構更能有效提高熱性能。2、試驗部分1）、材料：對苯二甲酸二甲酯，絳綸級。 乙二醇，絳綸級。 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）、工藝向反應器內投入對苯二甲酸二甲酯、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，當物

6、料溶解后，開動攪拌。繼續(xù)升溫，在160210進行反應，不斷蒸出甲醇。當甲醇蒸出達到工藝量后，進行真空縮聚反應，視反應鍋內情況，慢慢提高真空度，直至達到最大。取樣測粘度.當達到規(guī)定粘度后，加入甲酚，進行酚解。最后加入余下溶劑和正鈦酸丁酯交聯(lián)劑等，攪拌均勻。檢驗并調漆，過濾，包裝。4）、試驗結果性能配方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，臥式漆包線試驗機（國產），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指標。作為耐熱漆包線漆主要還得考察三大指標：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要比聚酯亞胺的好。因為，聚酯亞胺分子中含有亞胺環(huán)結構，亞胺結構要比聚酯結構相對難溶解，并且聚酯亞胺分子中存在有聚酯和亞胺二種結構，在生產過程中很容易在分子中出現(xiàn)聚酯和亞胺含量不相同的結構，易形成分子量分布不均勻的狀態(tài)，這些都會使得漆的流平性變差。而耐熱聚酯分子中只有聚酯結構，不存在聚酯亞胺的這些因素，所以其流平性相對要好些。2、軟化擊穿軟化擊穿溫度反映漆膜在一定電場強度、壓強和溫度作用下，發(fā)生熱塑性變形而引起的電擊穿。對于一

8、般的漆包線來說高溫耐電強度是足夠的，所以我們認為軟化擊性能主要決定于漆膜的熱態(tài)機械性能，這與樹脂的玻璃化溫度有密切的關系。玻璃化溫度的高低主要取決于分子的結構，分子鏈中有剛性結構，鏈規(guī)整性好，單鍵內旋轉位阻效應大，都使得玻璃化溫度高，則漆膜的軟化擊穿溫度較高。耐熱聚酯結構中存在大量的三嗪環(huán)和圖6所示的剛性結構，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構，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組成、分子結構和分子間作用力有關。如果漆膜在承受應力時，分子內部的鏈環(huán)具有很大的活動性，化學鍵所受張力小，當受到熱沖擊時鏈環(huán)的熱運動所受限小，熱振動引起的能量小，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。聚酯亞胺結構中存在直鏈較長的亞胺鏈，把分子中賽克三元醇結構大大地拉遠，且亞胺結構的耐熱性也很高，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的結構把賽克的三元醇結構拉開效果沒有亞胺的好。4、溫度指數(shù)高聚物的化學組成對耐熱性的影響起決定的作用，從化學熱力學的角度考慮，聚合物分子鏈柔韌性小，剛性強，則分子的熱運動慢，分子與分子之間作用力強，分子活動能力低，則分子自由度低，耐熱性好；從化學動力學角度考慮，化學結構中弱鍵少，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，只要在配方設計時，保證剛性結構（亞胺、賽克和圖56結構）的含量，適當調整聚酯結構（對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、應用耐熱聚酯漆包線漆其最為突出的特點是軟化擊穿性能較好，反而熱沖性能只能是滿足要求，沒什么裕度，所以，當其作為底漆與面漆聚酰胺酰亞胺結合使用時，可得到軟化擊穿和熱沖性能都很好的復合漆包線。正是因為耐熱聚酯的熱沖性能沒有裕度，所以用于生產單涂層漆包線后，在應用中易出現(xiàn)問題。所以，一般推薦耐熱聚酯作底漆用