一种耐电晕改性酰亚胺聚合物绝缘漆及其漆包线的制作方法

本发明涉及绝缘漆制备工艺，尤其涉及一种耐电晕改性酰亚胺聚合物绝缘漆及其漆包线。

背景技术：

1、目前国内外电机、电器、变压器及it信息产业在sic和gan等大功率元件的应用发展中，正朝着“高压、高频、高效、节能、紧凑型”的趋势发展。尤其在新能源电动汽车领域，驱动电机中绕组所用的电磁线(又称漆包线)的绝缘漆涂层作为导体的主要绝缘材料，随着驱动电机额定电压的增加，提高绝缘漆的耐电晕性对驱动电机的使用寿命起着决定性的作用，也减少局部放电引起的损耗和故障。

2、导线局部放电是强电场作用下导线周围空气的电离现象，当导线表面的电场强度超过了某一临界值(线路实际运行电压高于电晕临界电压值，同时线材表面场强超过临界场强，将发生电晕)，以至空气中原有离子具备了足够的动能，撞击其它不带电分子，使后者也离子化，最后形成空气的部分导电。局部放电起始电压(pdiv)又称临界电压，是开始发生电晕放电时的电压；与之相应线材表面场强称为临界场强。

3、为了提高耐电晕性能，主流漆包线的发展路线是通过无机纳米粒子填充改性绝缘漆(如sio2)，利用无机纳米粒子在局部放电时发挥化解和扩散作用，抑制空间电荷的积聚，削弱了局部放电强度，从而减缓漆膜的侵蚀和损耗。此外，耐电晕性还与绝缘漆线材介电常数、绝缘漆线材表面场强、绝缘层厚度、温度、频率等有关。

4、本发明针对上述的各关联因素，研发出一种耐电晕的绝缘漆，该绝缘漆具有更优异的耐电晕性能，并满足良好的力学性能和耐磨性，从而用于制备高压、高频驱动电机绕组的漆包线。

技术实现思路

1、要解决的技术问题：为了克服现有的绝缘漆的耐电晕性较弱，漆膜侵蚀和损耗严重的缺点，提供一种耐电晕的改性酰亚胺聚合物结构树脂绝缘漆。

2、技术方案是：一种耐电晕改性酰亚胺聚合物绝缘漆，包括如下原料：酰亚胺聚合物结构树脂、改性铁电材料微粒子和溶剂。

3、优选地，所述改性铁电材料微粒子为钛酸钡(batio3)、钛酸铅(pbtio3)或锆酸铅(pbzro 3)的高致密单相微粒子，优选为高致密单相pbtio3微粒子，添加量为酰亚胺聚合物结构树脂的0.5-10wt.％，粒径尺寸为80-120nm。

4、所述高致密单相pbtio3微粒子的合成方法，包括如下步骤：

5、s1)将99.9％高纯的pbo和tio2氧化物粉末以1∶1的摩尔比混合、研磨均匀，在800-1000℃的条件下进行初步烧结，保温12-48小时；

6、s2)将初烧后的混合物均匀研磨后压成小圆片，用金箔包裹封装,装入高压设备中进行高压合成，在室温下缓慢升压至4-5gpa，再启动加热程序加热至900-1150℃，在高温高压条件下保温保压10-30分钟后，淬火至室温，最后缓慢卸压；

7、s3)将高温高压合成的单相钛酸铅样品进行低温热处理：在管式炉中，氧气气氛下将该样品在300-600℃下进行热处理，热处理时间为8-20小时；得到高致密单相pbtio3微粒子。

8、优选地，所述酰亚胺聚合物结构树脂为聚酰亚胺(pi)、聚酰胺酰亚胺(pai)或聚酯酰亚胺(pei)。

9、优选地，所述溶剂为芳香族基团有机溶剂，如苯甲醇、石脑油、γ-丁内酯或n-甲基-2-吡咯烷酮；添加量为酰亚胺聚合物结构树脂的70-90wt.％。

10、相比于传统pi、pa或pei漆包线(介电常数在3.3-7.3，依次增大)，选择更低的介电常数材料来提高其绝缘等级也是一种研究方向，其介电常数越大，局部放电起始电压(deiv)越低；即pi(c级)＞pa(h级)＞pei(f级)。然而，本发明经过实验发现，zro2等铁电材料具有较高的介电常数(介电常数在180-400)，向pi、pa或pei绝缘漆中填充高介电常数的铁电材料微粒子，在外加电场作用下，高介电常数使得材料内部的正负电荷发生相对位移，能够强化绝缘漆线材内部的极化电场，从而抵消外加电场对绝缘漆线材表面电荷的作用力，起到降低绝缘漆线材的表面电场强度的作用机制。

11、优选地，所述改性酰亚胺聚合物绝缘漆的制备方法，包括以下步骤：

12、a)将高介电常数的铁电材料微粒子与芳香族基团有机溶剂混合，形成胶体状溶液；

13、b)将胶体状溶液均匀分散在酰亚胺聚合物结构树脂涂料中，得到改性酰亚胺聚合物结构树脂绝缘漆。

14、优选地，所述步骤b)中的分散工艺中，胶体状溶液按2-5批次分批加入，每批次酰亚胺聚合物结构树脂涂料量为20-50％，每次分散搅拌0.5-2h；。

15、本发明还提供上述改性酰亚胺聚合物结构树脂绝缘漆在制备高压驱动电机的漆包线：

16、一种耐电晕的改性酰亚胺聚合物绝缘漆的漆包线，包括有导体和绝缘层，绝缘层包覆导体；绝缘层自内而外依次包括内绝缘漆层和改性酰亚胺聚合物绝缘漆层。

17、本发明由于采用铁电材料微粒子填充改性酰亚胺聚合物结构树脂绝缘漆，主要作用机制是降低绝缘漆线材的表面电场强度；故不能直接接触导体，需在配合加上一层内层绝缘漆，用于隔离出必要间隙。

18、优选地，所述内绝缘漆层的厚度占绝缘层总厚度的35-40％；所述改性酰亚胺聚合物绝缘漆层的厚度占绝缘层总厚度的60-65％。

19、优选地，还包括在改性酰亚胺聚合物绝缘漆层外侧包覆有外绝缘漆层；所述内绝缘漆层的厚度占绝缘层总厚度的25-30％；所述改性酰亚胺聚合物结构树脂绝缘漆层的厚度占绝缘层总厚度的30-35％；所述外绝缘漆层的厚度占绝缘层总厚度的35-40％。

20、优选地，所述内/外绝缘漆层为聚酰胺酰亚胺绝缘漆、聚酯酰亚胺绝缘漆或聚酰亚胺绝缘漆。

21、有益效果：1、通过改性铁电材料制备高致密单相晶体，可以提高铁电材料的密度和电阻，减少氧空位和晶界效应，从而增强其绝缘性和铁电性能。

22、2、改性铁电材料微粒子分散填充在绝缘漆中，使正负电荷通过均匀分布的铁电材料微粒子在绝缘漆线材内发生相对位移、弥散，并形成与外加电场相反的极化电场，从而抵消外加电场对绝缘漆线材表面电荷的作用力，降低绝缘漆线材表面的电场强度，从而减少或抑制绝缘漆线材表面电晕放电的发生；显著降低了漆膜的侵蚀和损耗，提高使用寿命。

23、3、具有铁电材料微粒子分散填充在绝缘漆中，由于铁电材料微粒子具有高的硬度和强度，可以增强绝缘漆的强度和耐磨性能，提高驱动电机绕组中漆包线的机械可靠性。

24、4、通过在导体上先包覆一层内绝缘漆层，再包覆本发明的改性酰亚胺聚合物绝缘漆层，能够有效隔离出必要间隙，防止铁电材料微粒子直接接触导体而影响其电场极化效应。

技术特征：

1.一种耐电晕改性酰亚胺聚合物绝缘漆的漆包线，其特征在于，包括有导体和绝缘层，绝缘层包覆导体；绝缘层自内而外依次包括内绝缘漆层和改性酰亚胺聚合物绝缘漆层；

2.根据权利要求1所述的一种耐电晕改性酰亚胺聚合物绝缘漆的漆包线，其特征在于，所述改性铁电材料微粒子为钛酸钡(batio3)、钛酸铅(pbtio3)或锆酸铅(pbzro 3)的高致密单相微粒子，其添加量为酰亚胺聚合物结构树脂的0.5-10wt.％，粒径尺寸为80-120nm。

3.根据权利要求1所述的一种耐电晕改性酰亚胺聚合物绝缘漆的漆包线，其特征在于，所述高致密单相pbtio3微粒子的合成方法，包括如下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种耐电晕改性酰亚胺聚合物绝缘漆的漆包线，其特征在于，所述酰亚胺聚合物结构树脂为聚酰亚胺(pi)、聚酰胺酰亚胺(pai)或聚酯酰亚胺(pei)。

5.根据权利要求1所述的一种耐电晕改性酰亚胺聚合物绝缘漆的漆包线，其特征在于，所述溶剂为有机溶剂，如苯甲醇、石脑油、γ-丁内酯或n-甲基-2-吡咯烷酮；其添加量为酰亚胺聚合物结构树脂的70-90wt.％。

6.根据权利要求1所述的一种耐电晕改性酰亚胺聚合物绝缘漆的漆包线，其特征在于，所述步骤b)中的分散工艺中，胶体状溶液按2-5批次分批加入，每批次酰亚胺聚合物结构树脂涂料量为20-50％，每次分散搅拌0.5-2h。

7.根据权利要求1所述的一种耐电晕改性酰亚胺聚合物绝缘漆的漆包线，其特征在于，所述内绝缘漆层的厚度占绝缘层总厚度的35-40％；所述改性酰亚胺聚合物绝缘漆层的厚度占绝缘层总厚度的60-65％。

技术总结
本发明涉及绝缘漆制备工艺技术领域，尤其涉及一种耐电晕改性酰亚胺聚合物绝缘漆及其漆包线。一种耐电晕的改性酰亚胺聚合物结构树脂绝缘漆，包括如下原料：聚酰胺酰亚胺、钛酸铅微粒子和γ‑丁内酯溶剂；所述钛酸铅微粒子的平均粒径为100nm。本发明采用高介电常数的铁电材料微粒子作为改性剂分散在绝缘漆中，使正负电荷通过均匀分布的铁电材料微粒子在绝缘漆线材内发生相对位移、弥散，并形成与外加电场相反的极化电场，从而抵消外加电场对绝缘漆线材表面电荷的作用力，降低绝缘漆线材表面的电场强度，从而减少或抑制绝缘漆线材表面电晕放电的发生；显著降低了漆膜的侵蚀和损耗。

技术研发人员：张海永,郑洁,蒋丽微
受保护的技术使用者：江西中易微连新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16