一种漆包线的绝缘漆及其使用方法与流程

本发明涉及漆包线绝缘漆领域，具体为一种漆包线的绝缘漆及其使用方法。

背景技术

绝缘漆,又叫绝缘涂料,是一种具有优良电绝缘性的涂料。它有良好的电化性能、热性能、机械性能和化学性能,多为清漆,也有色漆。绝缘漆是漆类中的一种特种漆。绝缘漆是以高分子聚合物为基础，能在一定的条件下固化成绝缘膜或绝缘整体的重要绝缘材料。绝缘漆由基料、阻燃剂、固化剂、颜填料、和溶剂等组成。

电绝缘漆材料是一种电介质，其基本特征是以感应而不是以传导的方式来传递电的作用和影响。iec(国际电工协会)把电介质定义为可极化的物质，把电绝缘材料定义为电导率很小的用于隔离不同电位的导电部分的材料，它包括绝缘漆、浸渍纤维、层压板、云母制品和压塑料等五大类。

在众多的绝缘漆中，聚酰亚胺是最有价值的耐高温材料之一，它的分子中有大量的酰亚胺闭环，吸水率低，稳定性好。它的分解温度可达500℃以上，目前它是耐热性最强的有机物漆包线漆。能够在220℃下长期使用。除此之外，它还有绝缘强度高，耐辐射，弹性韧性好，化学稳定性好，而且在漆包线的使用生产中，可以长期经受热、电、机械力、和浸油的综合作用而不易老化、性能变差，适合用作电子元件的绝缘保护。

但是，现有漆包线的绝缘漆存在以下缺陷：

(1)现有技术中漆包线绝缘漆中的非离子型水性环氧固化剂在制备的过程中，通过选择在长链上嵌入聚乙二醇类物质作为亲水链段，实现以上功能。但是，该类亲水物质在固化剂分子链中以嵌段的方式引入，会增加树脂的相对分子质量，导致固化剂黏度较高，且为达到水性化，其含量通常较高，不利于涂膜防腐；

(2)现有技术中的聚酰亚胺是目前有机类漆包线漆中耐热等级最高的绝缘漆，但储存稳定性差、耐湿热性差，影响了其在航空领域的应用，存在一定的缺陷。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种漆包线的绝缘漆及其使用方法，本发明所生产出的改性聚酰亚胺绝缘漆具有更高的耐高湿性，同时还显著地改善了环氧体系的柔韧性，有效地防止了漆包线绝缘漆发生龟裂,大大提升了绝缘漆的质量，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种漆包线的绝缘漆，按照重量百分比由以下原料组成：聚酰亚胺基料35％～45％、颜填料5％～10％、水性环氧固化剂5％～8％、助剂3％～5％、含氟聚醚醚酮改性剂4％～7％、漆膜阻燃剂5％～8％、漆液溶剂10％～20％，余量为水。

进一步地，所述聚酰亚胺基料由4,4'-二氨基-4”-羟基三苯甲烷、2,2-双-[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、n,n-二甲基乙酰胺、3,3',4,4'-二苯甲酮四酸二酐、4,4'-二氨基二苯醚以及均苯四甲酸二酐经制备工艺精制而成。

进一步地，所述4,4'-二氨基-4”-羟基三苯甲烷、2,2-双-[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷以及3,3',4,4'-二苯甲酮四酸二酐之间的摩尔比为0.5:0.5:(1～1.05)，所述4,4'-二氨基二苯醚与均苯四甲酸二酐之间的摩尔比为1:(1～1.05)。

进一步地，所述水性环氧固化剂由异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇单甲醚、dbtdl、双酚a型环氧树脂e-44、四乙烯五胺以及丁基缩水甘油醚经制备工艺精制而成。

进一步地，所述助剂包括固化促进剂、表面活性剂、流变调节剂以及防老化剂，且各成分重量百分比依次为35％、25％、25％、15％。

一种漆包线的绝缘漆生产工艺，包括如下步骤：

s100、水浴下经微波辐射及固黏调节制备聚酰亚胺；

s200、阶段性控温制备水性环氧固化剂；

s300、按照材料配比共混反应生成聚酰亚胺绝缘漆。

进一步地，在步骤s100中，制备聚酰亚胺的具体步骤为：

s101、将4,4'-二氨基-4”-羟基三苯甲烷和2,2-双-[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、3,3',4,4'-二苯甲酮四酸二酐以及n,n-二甲基乙酰胺加入聚合瓶，并在冰水浴中搅拌聚合3h,制得酒红色透明粘稠的聚酰胺酸溶液a；

s102、将4,4'-二氨基二苯醚n、n-二甲基乙酰胺以及均苯四甲酸二酐加入另一个聚合瓶内，并在冰水浴中搅拌聚合8h，制得金黄色透明粘稠的聚酰胺酸溶液b；

s103、聚酰胺酸溶液a与聚酰胺酸溶液b混合，室温下搅拌并进行微波辐射，制备出聚酰亚胺亚胺绝缘漆；

s104、向制得的聚酰亚胺中加入n,n-二甲基乙酰胺，调节聚酰亚胺的固含量以及粘度，并搅拌均匀。

进一步地，在步骤s200中，制备水性环氧固化剂的具体步骤包括：

s201、在反应容器中加入计量比的异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇单甲醚和二月桂酸二丁基锡，通过化学反应制得异氰酸酯半封闭物a；

s202、向反应容器中加入双酚a型环氧树脂e-44并升温，经化学反应后制得中间产物b；

s203、在水浴条件下，向另一个反应容器中加入四乙烯五胺并升温，依次加入丁基缩水甘油醚、中间产物b和去离子水，制得非离子型水性环氧固化剂。

进一步地，在步骤s200中，所述水性环氧固化剂的制备均在搅拌的条件下进行。

进一步地，在步骤s300中，聚酰亚胺、颜填料、水性环氧固化剂、助剂以及含氟聚醚醚酮通过炼胶机共混并通过化学反应生成聚酰亚胺绝缘漆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过含氟聚醚醚酮聚酰亚胺进行共聚改性，使氟原子与聚醚醚酮优势互补，得到既耐高温，又耐高湿的高质量改性聚酰亚胺绝缘漆，大大改善了聚酰亚胺绝缘漆的使用性能；

(2)本发明的将聚乙二醇单甲醚作为非离子链段引入到水性环氧固化剂的分子链中，接枝在固化剂的侧链，使固化剂的黏度相对更低，可显著改善环氧体系的柔韧性，提高固化剂的综合性能,有效地防止了漆包线绝缘漆发生龟裂。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种漆包线的绝缘漆，按照重量百分比由以下原料组成：聚酰亚胺基料35％～45％、颜填料5％～10％、水性环氧固化剂5％～8％、助剂3％～5％、含氟聚醚醚酮改性剂4％～7％、漆膜阻燃剂5％～8％、漆液溶剂10％～20％，余量为水。

本实施方式中，在现有的漆包线绝缘漆生产原材料中新增了含氟聚醚醚酮改性剂以及提升固定性能的水性环氧固化剂，其中含氟聚醚醚酮改性剂的添加，大大改善了聚酰亚胺绝缘漆的使用性能。

在本实施方式中，漆膜阻燃剂的使用防止了漆包线使用时升温而发生自燃，有效地提升了漆包线的使用安全性，漆液溶剂的使用，改变了绝缘漆的黏度，提升了绝缘漆在使用过程中流平性，提升了绝缘漆涂覆时的均匀性，提高了漆包线的生产质量。

所述聚酰亚胺基料由4,4'-二氨基-4”-羟基三苯甲烷、2,2-双-[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、n,n-二甲基乙酰胺、3,3',4,4'-二苯甲酮四酸二酐、4,4'-二氨基二苯醚以及均苯四甲酸二酐经制备工艺精制而成。所述4,4'-二氨基-4”-羟基三苯甲烷、2,2-双-[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷以及3,3',4,4'-二苯甲酮四酸二酐之间的摩尔比为0.5:0.5:(1～1.05)，所述4,4'-二氨基二苯醚与均苯四甲酸二酐之间的摩尔比为1:(1～1.05)。

本实施方式中，按照现有技术的生产原料以及各原料的配比进行聚酰亚胺的制备，为后续改性的聚酰亚胺绝缘漆的制备做好前期的准备工作。

所述水性环氧固化剂由异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇单甲醚、dbtdl、双酚a…型环氧树脂e-44、四乙烯五胺以及丁基缩水甘油醚经制备工艺精制而成。

本实施方式中，先使异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇单甲醚反应，得到异佛尔酮二异氰酸酯的半加成物；将该含有非离子链段的半加成物接入到水性环氧固化剂的端基，制备得到侧链含有非离子链段的水性环氧固化剂。

在水性环氧固化剂中引入柔性链段，可显著改善环氧体系的柔韧性，提高固化剂的综合性能,有效地防止了漆包线绝缘漆发生龟裂。聚乙二醇链段的tg较低，是非离子型的柔性链段，对于改善环氧树脂的柔韧性有较大帮助。同时聚乙二醇链段具有亲水性，可以改善固化剂的亲水性能。

现有技术中的非离子型水性环氧固化剂在制备的过程中，通过选择在长链上嵌入聚乙二醇类物质作为亲水链段，实现以上功能。但是，该类亲水物质在固化剂分子链中以嵌段的方式引入，会增加树脂的相对分子质量，导致固化剂黏度较高，且为达到水性化，其含量通常较高，不利于涂膜防腐。

相比与现有技术，本发明将聚乙二醇单甲醚作为非离子链段引入到水性环氧固化剂的分子链中，接枝在固化剂的侧链，使固化剂的黏度相对更低，避免了以嵌段方式引入非离子型亲水链段所造成的固化剂黏度较大所带来的缺点。

所述助剂包括固化促进剂、表面活性剂、流变调节剂以及防老化剂，且各成分重量百分比依次为35％、25％、25％、15％。

本实施方式中，助剂是绝缘涂料制造、贮存、施工及改进性能不可缺少的组分之一,是原料的辅助成分。它在涂料中发挥特效功能,对基料形成涂膜的过程与耐久性起着相当重要的作用。按其作用机理主要分为固化促进剂、表面活性剂、流变调节剂、稳定剂和防老化剂等。固化促进剂,可以降低固化温度、加快固化速度、降低固化反应放热峰。

一种漆包线的绝缘漆生产工艺，包括如下步骤：

步骤s100、水浴下经微波辐射及固黏调节制备聚酰亚胺。

微波辐射有很高的加热效率，可显著增加本反应的反应速率，大大缩短了反应的时间，同时，非热效应的动力学性质，降低反应的活化能，从而对有机化学反应具有较强的促进作用，在微波作用下的有机反应速率较传统的加热方法快数倍或者上千倍，且具有操作方便、产率高及产品以纯化等特点。

另外，本实施方式中，聚酰亚胺的制备在水浴环境中进行，水浴环境能够提供稳定适宜的温度环境，同时经过微波辐射，大大促进了有机反应的进行，提升了聚酰亚胺的制备质量和制备效率。

在微波鼓舌加热和水浴环境相互配合，制备聚酰亚胺的优点在于：

首先，通过微波辐射的方式进行温度控制，可以以温度作为调整因素大大提高反应的速率，具有较好的促进的作用，而且对于温度的控制更加准确，能够避免传统方式的逐渐升温从而产生大量的副反应，产生较多的中间产物，将会大大降低目标生成物的纯度；

第二，水浴加热的效果除了众所周知的控制温度均匀性上，在本实施方式中还有另外一个更加显著的特点，即微波在加热的过程中也会使得水浴环境的温度快速升高，而当温度升高之后即使微波停止之后，仍然能够使得反应处于一个较为恒定的环境，又由于微波的特性，水浴和反应室内的温度是保持一致的，便于反应有序的进行，避免温度的突变产生不可预测的副反应。

基于上述，在步骤s100中，制备聚酰亚胺的具体步骤为：

s101、将4,4'-二氨基-4”-羟基三苯甲烷和2,2-双-[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、3,3',4,4'-二苯甲酮四酸二酐以及n,n-二甲基乙酰胺加入聚合瓶，并在冰水浴中搅拌聚合3h,制得酒红色透明粘稠的聚酰胺酸溶液a；

s102、将4,4'-二氨基二苯醚n、n-二甲基乙酰胺以及均苯四甲酸二酐加入另一个聚合瓶内，并在冰水浴中搅拌聚合8h，制得金黄色透明粘稠的聚酰胺酸溶液b；

s103、聚酰胺酸溶液a与聚酰胺酸溶液b混合，室温下搅拌并进行微波辐射，制备出聚酰亚胺亚胺绝缘漆；

s104、向制得的聚酰亚胺中加入n,n-二甲基乙酰胺，调节聚酰亚胺的固含量以及粘度，并搅拌均匀。

步骤s200、阶段性控温制备水性环氧固化剂。

由于本反应是有机反应，如果不进行有效的控制将会产生很多不可预测的副反应，从而影响最终的生成效果，在这个过程中，为了达到最佳的效果，根据上述反应的原理，采用阶段性控温的方式进行反应。

该方式进行反应的优点在于：

第一，上述有机反应并不能够一步直接生成，需要在反应的过程中生产中间产物，而显然每个中间反应所需的反应环境是不一样的，那么在本实施方式中为了促进各个副反应的有序、高效进行，特别产生阶段性控温的方式进行上述反应，以适应各个阶段的中间环境；

第二，在阶段性控温的方式中，还可以根据不同的阶段进行反应环境的控制，由于有机化学反应大多数均是可逆反应，本技术方案中涉及到的有机反应也不例外，同样也是可逆反应，如此为了提高生产物的效率和产量，可以在反应的过程中通入气体等反应物或者中间物，以促进反应的正向进行。

在步骤s200中，制备水性环氧固化剂的具体步骤包括：

s201、在反应容器中加入计量比的异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇单甲醚和二月桂酸二丁基锡，通过化学反应制得异氰酸酯半封闭物a；

本步骤中，根据反应物各物质量之间的配比，向反应容器中加入计量比的异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇单甲醚和二月桂酸二丁基锡，保持不同的反应温度(30℃和60℃)，每隔1h测定-nco含量，直至-nco含量在5.1％左右并不再下降，即制得异氰酸酯半封闭物a。

s202、向反应容器中加入双酚a型环氧树脂e-44并升温，经化学反应后制得中间产物b；

本步骤中，在反应容器中加入双酚a型环氧树脂e-44，升温至(60±2)℃，熔化后倒入到盛有异氰酸酯半封闭物a的反应容器中，在(80±5)℃下保温4h，再升温至(100±2)℃保温2h。测定-nco含量，直至-nco含量<0.3％时，结束反应，制得中间产物b。

s203、在水浴条件下，向另一个反应容器中加入四乙烯五胺并升温，依次加入丁基缩水甘油醚、中间产物b和去离子水，制得非离子型水性环氧固化剂。

本步骤中，向空反应容器中加入四乙烯五胺，升温至(50±2)℃。在此温度下滴加丁基缩水甘油醚，2h滴加完毕。升温至(70±2)℃，保温4h。之后降温至(50±2)℃，将中间产物b在2～3h内滴入，保持滴加温度为(50±2)℃，直至中间产物b全部加完。再在(50±2)℃保温2h。之后升温至(70±2)℃保温2h。再升温至(80±2)℃保温2h后，加入去离子水，制得非离子型水性环氧固化剂。

另外，在步骤s200中，所述水性环氧固化剂的制备均在搅拌的条件下进行。

本实施方式中，水性环氧固化剂在制备的过程中通过搅拌实现了各成分之间的充分混合，加快了水性环氧固化剂的制备效率。

步骤s300、按照材料配比共混反应生成聚酰亚胺绝缘漆。

相比于现有技术，本实施方式中将聚乙二醇单甲醚作为非离子链段引入到水性环氧固化剂的分子链中，接枝在固化剂的侧链，使固化剂的粘度相对更低，避免了以嵌段方式引入非离子型亲水链段造成的固化剂黏度较大所带来的缺点。

在步骤s300中，聚酰亚胺、颜填料、水性环氧固化剂、助剂以及含氟聚醚醚酮通过炼胶机共混生成聚酰亚胺绝缘漆。

本实施方式中，聚酰亚胺、颜填料、水性环氧固化剂、助剂以及含氟聚醚醚酮通过炼胶机共混，使得各成分能够得到有效的拌匀，同时提供一定的条件，实现含氟聚醚醚酮与聚酰亚胺的合成。

含氟聚醚醚酮与聚酰亚胺的合成具体为：聚酰亚胺、颜填料、水性环氧固化剂、助剂以及含氟聚醚醚酮通过炼胶机共混完成后，将共混后的混合物盛放到反应容器中，向反应容器中加入4-二甲氨基吡啶和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，放入磁子搅拌直至4-二甲氨基吡啶和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐完全溶解，将温度升至150℃，分批加入一定量的用于环氧树脂熟化、交联的1,2,4,5-均苯四甲酸二酐，反应4h。反应结束后降至室温，加入一定量的十八烷基胺，然后在分批加入定量的1,2,4,5-均苯四甲酸二酐，继续反应4h，得到改性后的聚酰亚胺绝缘漆。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。