一種耐高溫表面自潤滑的聚醯胺醯亞胺絕緣漆的製作方法
2023-09-21 05:58:20 1
本發明涉及漆包線漆領域，具體涉及一種新型耐高溫表面自潤滑的聚醯胺醯亞胺絕緣漆。
背景技術：
耐高溫表面自潤滑的聚醯胺醯亞胺絕緣漆，目前主要應用於漆包線行業。現有耐高溫表面自潤滑聚醯胺亞胺絕緣漆，在市場的應用比較普遍，但是存在的問題是表面自潤滑能力和耐磨性能不佳，不能滿足高速繞線需求；如容易在高速繞線的過程中會造成漆膜破損；其次是現有聚醯胺醯亞胺絕緣漆的耐高溫性能較差，通常只能在200-250℃下長期使用，瞬時只能承受500℃左右的高溫，不能在較高溫度下長壽命使用。為了滿足市場上的需求，急需開發新型的表面自潤滑、長壽命的耐高溫聚醯胺亞胺絕緣漆。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種耐高溫表面自潤滑的聚醯胺醯亞胺絕緣漆，該聚醯胺醯亞胺絕緣漆具有表面自潤滑、長壽命、耐磨性高和耐高溫的性能。
為達到上述目的，本發明採用了以下技術方案：按質量份數包括100-120份的聚醯胺醯亞胺溶液及2-15份的碳化矽晶須，所述聚醯胺醯亞胺溶液按質量份數包括20-35份的聚醯胺醯亞胺樹脂以及20-60份的有機溶劑。
所述的聚醯胺醯亞胺樹脂為二元酸和二元胺縮聚得到的聚醯胺醯亞胺樹脂，包括由均苯四甲酸二酐與有機芳香族二胺反應後經亞胺化而成的均苯酐型聚醯胺醯亞胺樹脂，由二苯醚四羧酸酐與有機芳香二胺反應後經亞胺化而成的醚酐型聚醯胺醯亞胺樹脂，由六氟酐與有機芳香二胺反應後經亞胺化而成的氟酐型聚醯胺醯亞胺樹脂，由二苯甲酮四酸二酐與有機二胺反應後經亞胺化而成的酮酐型聚醯胺醯亞胺樹脂；
所述有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮、氯苯、溴苯、二氯苯、二溴苯、1-四氫萘酮、葑酮、佛爾酮或異佛爾酮中的一種或幾種任意比例的混合物。
其中：N-甲基吡咯烷酮能與酯類等物質互溶、揮發度低、熱穩定性和化學穩定性均佳，而且N-甲基吡咯烷酮對環境影響小，同時價格便宜，為本發明中有機溶劑的最優選。
氯苯、溴苯、二氯苯、二溴苯均屬於苯類，本身可用作有機溶，同時能與其他有機溶劑互溶，在化工生產中常單獨或混合用作溶劑，特別是用作樹脂的溶劑。
1-四氫萘酮、葑酮、佛爾酮、異佛爾酮均為酮類，化學性質活潑，常用作樹脂等的溶劑。
所述的聚醯胺醯亞胺樹脂為酸酐和異氰酸酯縮聚得到的聚醯胺醯亞胺樹脂；
所述酸酐為偏苯三酸酐，四酸酐或醋酸酐；
所述的異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯，二苯基甲烷二異氰酸酯或1,6-己二異氰酸酯。
所述碳化矽晶須為直徑0.1-10.0微米、長徑比為50-5000:1的無水碳化矽纖維狀單晶體。該種晶須具有完善的結構、完整的外形、特定的橫截面、穩定的尺寸。
碳化矽晶須是一種新型針狀、白色度高、結晶形式為纖維狀單晶的理想高分子材料改性劑。碳化矽晶須的尺寸穩定，晶體內部幾乎無缺陷，具有強度與模量高、耐熱與隔熱性好等優良特性。另外，由於其特殊的外形，用其增強塑料時與基體樹脂的相容性好，適量的碳化矽晶須分散在絕緣漆體系中可以改善絕緣漆的加工性能，提高絕緣漆膜的力學性能，賦予其光滑表面和耐高溫、耐化學腐蝕、耐磨耗、電絕緣性好等優點。
為降低產品的黏度，增加其流動性，本發明可以做進一步的改進：所述聚醯胺醯亞胺溶液中還包括0.1-10份的稀釋劑，稀釋劑為鄰苯二甲酸二酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二戊酯或鄰苯二甲酸二異戊酯中的一種或幾種任意比例的混合物。
上述稀釋劑為酯類，能溶於各種有機溶劑，而且這些稀釋劑具有非常近似的性質，在絕緣漆的體系裡，可根據生產的實際情況，選擇任意一種或一種以上任意的組合使用。
在上述基礎上，為增加聚醯胺亞胺樹脂的溶解性，本發明還可以做以下的改進：所述的聚醯胺醯亞胺溶液中還包括0.1-20份的第一助劑，第一助劑為甲苯、苯、鄰二甲苯、間二甲苯或對二甲苯中的一種或幾種任意比例的混合物。
上述第一助劑化學性質活潑，且具有非常近似的性質，在絕緣漆的體系裡，可根據生產的實際情況利用這些溶解助劑的非常近似的特性，選擇任意一種或一種以上任意的組合使用。
在上述基礎上，為進一步增加聚醯胺亞胺樹脂的溶解性，本發明還可以做進一步的改進：所述的聚醯胺醯亞胺溶液中還包括0.1-20份的第二助劑，第二助劑為乙苯、乙丙苯、丁基苯、異丁基苯或叔丁基苯中的一種或幾種任意比例的混合物。
上述第二助劑化學性質活潑，且具有非常近似的性質，在絕緣漆的體系裡，可根據生產的實際情況利用這些溶解助劑的非常近似的特性，選擇任意一種或一種以上任意的組合使用。
在上述基礎上，為進一步增加聚醯胺亞胺樹脂的溶解性和流動性，本發明還可以做更進一步的改進：所述的聚醯胺醯亞胺溶液中還包括0.1-20份的第三助劑，第三助劑為2-丁酮、環戊酮或環己酮中的一種或幾種任意比例的混合物。
上述第三助劑化學性質活潑，且具有非常近似的性質，在絕緣漆的體系裡，可根據生產的實際情況利用這些溶解助劑的非常近似的特性，選擇任意一種或一種以上任意的組合使用。
在上述基礎上，本發明所述碳化矽晶須添加在高分子材料中可以增強其力學性能、表面自潤滑性、耐磨性能、耐高溫性能。
碳化矽晶須和聚醯胺醯亞胺基體摻混過程會形成界面層，為提高碳化矽晶須與聚醯胺醯亞胺界面的相容性，進一步增強其力學性能和絕緣性能，且能夠使最終產品具有長壽命和良好的表面自潤滑及耐摩擦性能，本發明還可以做以下的改進：所述的碳化矽晶須中添加有偶聯劑或表面活性劑或同時添加有偶聯劑以及表面活性劑，碳化矽晶須與偶聯劑的質量比為10:1-3，碳化矽晶須與表面活性劑的質量比為10：0.1-0.5；
所述偶聯劑為矽烷偶聯劑，矽烷偶聯劑的通式為RSiX3，式中R代表氨基、巰基、乙烯基、環氧基、氰基及甲基丙烯醯氧基，X代表能夠水解的烷氧基，所述表面活性劑為陽離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉、苯磺酸鈉、烯烴磺酸鹽、α—磺基單羧酸或伊捷邦A中的一種或幾種任意比例的混合物。
偶聯劑可降低樹脂熔體的粘度，改善分散度以提高加工性能，進而使製品獲得良好的表面質量及機械、熱和電性能，表面活性劑在碳化矽晶須和溶液兩相界面溶液的表面能定向排列，並能使表面張力顯著下降；在碳化矽晶須獨添加偶聯劑、或者單獨添加表面活性劑都能夠一定程度提高碳化矽晶須的性能，但是最好是同時添加適量的偶聯劑和表面活性劑，兩種物質共同作用可將碳化矽晶須的表面張力降至更理想的水平，以利於在有機體系中的分散表面的張力。
在上述基礎上，為進一步增加碳化矽晶須與聚醯胺醯亞胺樹脂具體的相容性，本發明還可以做更進一步的改進：所述的將碳化矽晶須在90-100℃下乾燥5h，然後將100份的碳化矽晶須與10-30份的偶聯劑加入轉速為380-450r/min的混合機中均勻混合同時加熱使偶聯劑融化即可，或將偶聯劑加工到400-1000目大小，將100份碳化矽晶須、10-30份偶聯劑在380-450r/min混合機中攪拌1-2小時後置於80℃的烘箱中烘乾。使偶聯劑均勻包覆在碳化矽晶須表面，處理後的硫酸鉀晶須和偶聯劑有更好的結合，可以顯著的提高硫酸鉀晶須與聚醯胺醯亞胺基體的界面相容性，使了碳化矽晶須能更好的分散在基體中，進而使製品獲得良好的力學性能耐磨性能和耐高溫性能及電絕緣性。
本發明所述聚醯胺醯亞胺絕緣漆為均相穩定體系，所述碳化矽晶須添加在高分子材料中可以增強其力學性能、表面自潤滑性、耐磨性能、耐高溫性能。特別適合做為塗敷銅線表面的漆包線絕緣漆使用，使漆包線的表面摩擦係數降低到0.30以下，可在260-340℃下長期工作。並且使其各項指標均滿足國際電工IEC標準要求。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明。
實施例1
本實施例提供的聚醯胺醯亞胺絕緣漆，其按質量份數包括100份的聚醯胺醯亞胺溶液和2份的碳化矽晶須；
聚醯胺醯亞胺溶液包括以下質量份數配比的組分：
20份的聚醯胺醯亞胺樹脂，以及60份的用作聚醯胺醯亞胺樹脂溶劑的有機溶劑N-甲基吡咯烷酮。
實施例2
本實施例提供的聚醯胺醯亞胺絕緣漆，其按質量份數包括110份的聚醯胺醯亞胺溶液和3份的碳化矽晶須；
聚醯胺醯亞胺溶液包括以下質量份數配比的組分：
25份的聚醯胺醯亞胺樹脂，50份的用作聚醯胺醯亞胺樹脂溶劑的有機溶劑N-甲基吡咯烷酮，以及用作稀釋劑的0.1份鄰苯二甲酸二酯。
實施例3
本實施例提供的聚醯胺醯亞胺絕緣漆，其按質量份數包括120份的聚醯胺醯亞胺溶液和5份的碳化矽晶須；
聚醯胺醯亞胺溶液包括以下質量份數配比的組分：
35份的聚醯胺醯亞胺樹脂，30份的用作聚醯胺醯亞胺樹脂溶劑的有機溶劑N-甲基吡咯烷酮，用作稀釋劑的10份鄰苯二甲酸二酯，以及用作第一助劑的0.1份甲苯。
實施例4
本實施例提供的聚醯胺醯亞胺絕緣漆，其按質量份數包括105份的聚醯胺醯亞胺溶液和4份的碳化矽晶須；
聚醯胺醯亞胺溶液包括以下質量份數配比的組分：
20份的聚醯胺醯亞胺樹脂，30份的用作聚醯胺醯亞胺樹脂溶劑的有機溶劑N-甲基吡咯烷酮，用作稀釋劑的5份鄰苯二甲酸二酯，用作第一助劑的20份甲苯，以及用作第二助劑的20份乙苯。
實施例5
本實施例提供的聚醯胺醯亞胺絕緣漆，其按質量份數包括115份的聚醯胺醯亞胺溶液和5份的碳化矽晶須；
聚醯胺醯亞胺溶液包括以下質量份數配比的組分：
25份的聚醯胺醯亞胺樹脂，60份的用作聚醯胺醯亞胺樹脂溶劑的有機溶劑N-甲基吡咯烷酮，用作稀釋劑的6份鄰苯二甲酸二酯，用作第一助劑的10份甲苯，用作第二助劑的0.1份乙苯，以及用作第三助劑的0.1份2-丁酮(即甲基乙基酮)。
實施例6
本實施例提供的聚醯胺醯亞胺絕緣漆，其按質量份數包括120份的聚醯胺醯亞胺溶液和4份的碳化矽晶須；
聚醯胺醯亞胺溶液包括以下質量份數配比的組分：
30份的聚醯胺醯亞胺樹脂，40份的用作聚醯胺醯亞胺樹脂溶劑的有機溶劑N-甲基吡咯烷酮，用作稀釋劑的7份鄰苯二甲酸二酯，用作第一助劑的6份甲苯，用作第二助劑的8份乙苯，以及用作第三助劑的20份2-丁酮(即甲基乙基酮)。
碳化矽晶須中添加有以下組分：偶聯劑，碳化矽晶須與偶聯劑的質量比為10:1。
實施例7
本實施例提供的聚醯胺醯亞胺絕緣漆，其按質量份數包括120份的聚醯胺醯亞胺溶液和4份的碳化矽晶須；
聚醯胺醯亞胺溶液包括以下質量份數配比的組分：
30份的聚醯胺醯亞胺樹脂，40份的用作聚醯胺醯亞胺樹脂溶劑的有機溶劑N-甲基吡咯烷酮，用作稀釋劑的7份鄰苯二甲酸二酯，用作第一助劑的6份甲苯，用作第二助劑的8份乙苯，以及用作第三助劑的20份2-丁酮(即甲基乙基酮)。
碳化矽晶須中添加有以下組分：表面活性劑，碳化矽晶須與表面活性劑的質量比為10：0.5。
實施例8
本實施例提供的聚醯胺醯亞胺絕緣漆，其按質量份數包括120份的聚醯胺醯亞胺溶液和4份的碳化矽晶須；
聚醯胺醯亞胺溶液包括以下質量份數配比的組分：
30份的聚醯胺醯亞胺樹脂，40份的用作聚醯胺醯亞胺樹脂溶劑的有機溶劑N-甲基吡咯烷酮，用作稀釋劑的7份鄰苯二甲酸二酯，用作第一助劑的6份甲苯，用作第二助劑的8份乙苯，以及用作第三助劑的20份2-丁酮(即甲基乙基酮)。
碳化矽晶須中添加有以下組分：偶聯劑以及表面活性劑，碳化矽晶須與偶聯劑的質量比為10:3，碳化矽晶須與表面活性劑的質量比為10：0.1。
上述實施例1-8中，用作聚醯胺亞胺樹脂溶劑的有機溶劑，除了單獨採用的N-甲基吡咯烷酮外，2-甲基吡硌烷酮、氯苯、溴苯、二氯苯、二溴苯、1-四氫萘酮、葑酮、佛爾酮、異佛爾酮均具有與N-甲基吡咯烷酮非常近似的性質，利用它們這些非常近似的性質均能達到溶解聚醯胺醯亞胺樹脂的目的，因此可從上述的有機溶液中任意選擇一種；同時由於這些有機溶劑均具有優良的互溶性，因此可根據實際生產的具體情況，選擇上述有機溶劑中一種以上任意組合，以達到最合適的效果。
同理，稀釋劑除了單獨採用的鄰苯二甲酸二酯外，還可以採用性質近似、可互溶的鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二戊酯或鄰苯二甲酸二異戊酯中的任意一種，或者以上稀釋劑中一種以上任意的組合。
同理，第一助劑除了單獨採用的甲苯外，還可以採用苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯中的任意一種，或者以上助劑中一種以上任意的組合。
同理，第二助劑除了單獨採用的乙苯外，還可以採用乙丙苯、丁基苯、異丁基苯、叔丁基苯中的任意一種，或者以上助劑中一種以上任意的組合。
同理，第三助劑除了單獨採用的2-丁酮(即甲基乙基酮)外，還可以採用環戊酮、環己酮中的任意一種，或者以上助劑中一種以上任意的組合。
碳化矽晶須中的偶聯劑，除了單獨採用的矽烷偶聯劑KH550外，我國國內現有的矽烷偶聯劑型號：KH560、KH570、KH792、DL602、DL171均具有與型號KH550非常近似的性質，利用它們這些非常近似的性質均能達到滿足要求，因此可從上述的有機溶液中任意選擇一種；同時由於這些矽烷偶聯劑均具有優良的互溶性，因此可根據實際生產的具體情況，選擇上述矽烷偶聯劑中一種以上任意組合，以達到最合適的效果。
晶須的表面活性劑，除了單獨採用的十二烷基磺酸鈉外，還可以採用苯磺酸鈉、烯烴磺酸鹽、α—磺基單羧酸或伊捷邦A中的任意一種，或者以上表面活性劑中一種以上任意的組合。