一種摻雜納米二氧化矽的漆包線漆及其製備方法與流程
2023-07-03 14:29:31 2
本發明屬於漆包線漆技術領域，具體涉及一種摻雜納米二氧化矽的漆包線漆及其製備方法。
背景技術：
漆包線是電機和變壓器絕緣結構中最關鍵的部件。當前，國內外電機、電器、變壓器及IT信息產業正朝著「高壓、高頻、高效、節能、緊湊型」的高新技術產品發展，推動著電磁線行業由過去傳統工業生產的普通漆包線向「新技術、新工藝、新材料」的多金屬、高性能、複合型漆包線發展。通常的電機電器設備是由導體材料、磁性材料、絕緣材料和結構材料構成，除絕緣材料外，其它都是金屬材料。電機、電器在運行中，不可避免地要受到溫度、電、機械的應力和振動、有害氣體、化學物質、潮溼、灰塵和輻射等各種因素的作用。這些因素對絕緣材料的影響比對其它材料更明顯。因此，絕緣材料是決定電機、電器運行可靠性的關鍵材料。另外一方面，隨著運行時間的增加，絕緣材料必然會老化，且其老化速度要比其它材料快，所以決定電機、電器使用壽命的關鍵材料也是絕緣材料。
為了提高絕緣材料的耐電暈性能，目前常用的方法就是在漆包線用漆中引入量子屏蔽粒子，使因放電過程中所產生的脈衝高壓得以化解、分散，不至於因局部電離放電引起漆膜擊穿。當表層的高分子被各種作用侵蝕之後，就形成了一層由無機氧化物組成的保護層，由於無機氧化物的鍵能高於聚合物，具有較高的熱穩定性和抗氧化性，有利於彌散材料中的空間電荷，減小或消除了由於局部電場不均產生的應力，削弱了局部放電強度，起到保護絕緣材料的作用，從而大幅度增加了材料的耐電暈特性。試驗證明，在已有的高耐熱絕緣材料中加入一定量的陶瓷氧化物，可在保證原有聚合物的耐高溫性能，同時還可以大幅度地提高高分子絕緣材料的耐電暈特性，因而滿足變頻電機的運行要求。
技術實現要素：
本發明的目的是克服現有技術的不足而提供一種摻雜納米二氧化矽的漆包線漆及其製備方法，所得漆包線漆膜具有出色的耐高溫特性，軟化擊穿溫度和擊穿電壓均顯著高於國家標準，漆膜均勻，柔韌性好。
一種摻雜納米二氧化矽的漆包線漆，原料以重量份計包括：納米二氧化矽10～20份、乙醇3～8份、偶聯劑2～6份、大豆卵磷脂0.5～2.4份、硝酸銅1～4份、硝酸錳1～4份、硝酸鈷1～4份、丙烯酸樹脂3～8份、氨基樹脂2～7份、甲基丙烯酸甲酯3～9份、聚苯乙烯乳液2～6份、聚氨基甲酸酯1～9份、聚乙烯蠟4～10份、醋酸丁酯3～6份、乙二醇丁醚2～7份、增稠劑1～5份、分散劑1～5份和微晶纖維素2～8份。
進一步地，所述納米二氧化矽的粒徑在100～200nm。
進一步地，所述偶聯劑為鈦酸四異丙酯或正鈦酸四丁酯。
進一步地，所述增稠劑為聚氨酯增稠劑。
進一步地，所述分散劑為十二烷基三甲基氯化銨或十二烷基硫酸鈉。
所述摻雜納米二氧化矽的漆包線漆的製備方法，包括以下步驟：
步驟1，將納米二氧化矽加至乙醇中，在攪拌條件下加入偶聯劑、大豆卵磷脂、硝酸銅、硝酸錳和硝酸鈷，分散，混合液在60～90℃回流3～6h，冷卻，離心，沉澱洗滌後得到改性納米二氧化矽；
步驟2，取丙烯酸樹脂、氨基樹脂、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯乳液、聚氨基甲酸酯、聚乙烯蠟、醋酸丁酯、乙二醇丁醚混合，在二氧化碳氣氛下超聲分散，得混合物；
步驟3，將改性納米二氧化矽加至步驟2的混合物中，再加入增稠劑、分散劑和微晶纖維素，分散，研磨，即得。
進一步地，步驟1中攪拌條件為200～300rpm、30～40℃。
進一步地，步驟1中分散條件為1000～1500rpm、10～15min。
進一步地，步驟2中超聲分散條件為70～120W、20～30min。
進一步地，步驟3中分散條件為1000～1500rpm、10～15min。
本發明的漆包線漆膜具有出色的耐高溫特性，軟化擊穿溫度和擊穿電壓均顯著高於國家標準，漆膜均勻，柔韌性好，可應用於大飛機和高鐵動車組等高科技領域的電機、電磁線絕緣，市場前景廣闊。
具體實施方式
實施例1
一種摻雜納米二氧化矽的漆包線漆，原料以重量份計包括：納米二氧化矽10份、乙醇3份、偶聯劑2份、大豆卵磷脂0.5份、硝酸銅1份、硝酸錳1份、硝酸鈷1份、丙烯酸樹脂3份、氨基樹脂2份、甲基丙烯酸甲酯3份、聚苯乙烯乳液2份、聚氨基甲酸酯1份、聚乙烯蠟4份、醋酸丁酯3份、乙二醇丁醚2份、增稠劑1份、分散劑1份和微晶纖維素2份。
其中，納米二氧化矽的粒徑在100～200nm，偶聯劑為鈦酸四異丙酯，增稠劑為聚氨酯增稠劑，分散劑為十二烷基三甲基氯化銨。
所述摻雜納米二氧化矽的漆包線漆的製備方法，包括以下步驟：
步驟1，將納米二氧化矽加至乙醇中，在攪拌條件下加入偶聯劑、大豆卵磷脂、硝酸銅、硝酸錳和硝酸鈷，分散，混合液在60℃回流6h，冷卻，離心，沉澱洗滌後得到改性納米二氧化矽；
步驟2，取丙烯酸樹脂、氨基樹脂、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯乳液、聚氨基甲酸酯、聚乙烯蠟、醋酸丁酯、乙二醇丁醚混合，在二氧化碳氣氛下超聲分散，得混合物；
步驟3，將改性納米二氧化矽加至步驟2的混合物中，再加入增稠劑、分散劑和微晶纖維素，分散，研磨，即得。
其中，步驟1中攪拌條件為200rpm、30℃，分散條件為1000rpm、15min；步驟2中超聲分散條件為70W、30min；步驟3中分散條件為1000rpm、15min。
實施例2
一種摻雜納米二氧化矽的漆包線漆，原料以重量份計包括：納米二氧化矽13份、乙醇6份、偶聯劑3份、大豆卵磷脂1.2份、硝酸銅2份、硝酸錳3份、硝酸鈷3份、丙烯酸樹脂6份、氨基樹脂5份、甲基丙烯酸甲酯7份、聚苯乙烯乳液5份、聚氨基甲酸酯7份、聚乙烯蠟9份、醋酸丁酯5份、乙二醇丁醚4份、增稠劑3份、分散劑2份和微晶纖維素7份。
其中，納米二氧化矽的粒徑在100～200nm，偶聯劑為正鈦酸四丁酯，增稠劑為聚氨酯增稠劑，分散劑為十二烷基三甲基氯化銨。
所述摻雜納米二氧化矽的漆包線漆的製備方法，包括以下步驟：
步驟1，將納米二氧化矽加至乙醇中，在攪拌條件下加入偶聯劑、大豆卵磷脂、硝酸銅、硝酸錳和硝酸鈷，分散，混合液在70℃回流4h，冷卻，離心，沉澱洗滌後得到改性納米二氧化矽；
步驟2，取丙烯酸樹脂、氨基樹脂、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯乳液、聚氨基甲酸酯、聚乙烯蠟、醋酸丁酯、乙二醇丁醚混合，在二氧化碳氣氛下超聲分散，得混合物；
步驟3，將改性納米二氧化矽加至步驟2的混合物中，再加入增稠劑、分散劑和微晶纖維素，分散，研磨，即得。
其中，步驟1中攪拌條件為250rpm、35℃，分散條件為1200rpm、15min；步驟2中超聲分散條件為80W、30min；步驟3中分散條件為1500rpm、15min。
實施例3
一種摻雜納米二氧化矽的漆包線漆，原料以重量份計包括：納米二氧化矽17份、乙醇5份、偶聯劑5份、大豆卵磷脂1.8份、硝酸銅3份、硝酸錳2份、硝酸鈷3份、丙烯酸樹脂7份、氨基樹脂5份、甲基丙烯酸甲酯8份、聚苯乙烯乳液4份、聚氨基甲酸酯3份、聚乙烯蠟8份、醋酸丁酯5份、乙二醇丁醚6份、增稠劑2份、分散劑4份和微晶纖維素7份。
其中，納米二氧化矽的粒徑在100～200nm，偶聯劑為鈦酸四異丙酯，增稠劑為聚氨酯增稠劑，分散劑為十二烷基三甲基氯化銨。
所述摻雜納米二氧化矽的漆包線漆的製備方法，包括以下步驟：
步驟1，將納米二氧化矽加至乙醇中，在攪拌條件下加入偶聯劑、大豆卵磷脂、硝酸銅、硝酸錳和硝酸鈷，分散，混合液在60℃回流6h，冷卻，離心，沉澱洗滌後得到改性納米二氧化矽；
步驟2，取丙烯酸樹脂、氨基樹脂、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯乳液、聚氨基甲酸酯、聚乙烯蠟、醋酸丁酯、乙二醇丁醚混合，在二氧化碳氣氛下超聲分散，得混合物；
步驟3，將改性納米二氧化矽加至步驟2的混合物中，再加入增稠劑、分散劑和微晶纖維素，分散，研磨，即得。
其中，步驟1中攪拌條件為200rpm、30℃，分散條件為1000rpm、15min；步驟2中超聲分散條件為70W、30min；步驟3中分散條件為1000rpm、15min。
實施例4
一種摻雜納米二氧化矽的漆包線漆，原料以重量份計包括：納米二氧化矽20份、乙醇8份、偶聯劑6份、大豆卵磷脂2.4份、硝酸銅4份、硝酸錳4份、硝酸鈷4份、丙烯酸樹脂8份、氨基樹脂7份、甲基丙烯酸甲酯9份、聚苯乙烯乳液6份、聚氨基甲酸酯9份、聚乙烯蠟10份、醋酸丁酯6份、乙二醇丁醚7份、增稠劑5份、分散劑5份和微晶纖維素8份。
其中，納米二氧化矽的粒徑在100～200nm，偶聯劑為鈦酸四異丙酯，增稠劑為聚氨酯增稠劑，分散劑為十二烷基三甲基氯化銨。
所述摻雜納米二氧化矽的漆包線漆的製備方法，包括以下步驟：
步驟1，將納米二氧化矽加至乙醇中，在攪拌條件下加入偶聯劑、大豆卵磷脂、硝酸銅、硝酸錳和硝酸鈷，分散，混合液在90℃回流3h，冷卻，離心，沉澱洗滌後得到改性納米二氧化矽；
步驟2，取丙烯酸樹脂、氨基樹脂、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯乳液、聚氨基甲酸酯、聚乙烯蠟、醋酸丁酯、乙二醇丁醚混合，在二氧化碳氣氛下超聲分散，得混合物；
步驟3，將改性納米二氧化矽加至步驟2的混合物中，再加入增稠劑、分散劑和微晶纖維素，分散，研磨，即得。
其中，步驟1中攪拌條件為300rpm、40℃，分散條件為1500rpm、10min；步驟2中超聲分散條件為120W、20min；步驟3中分散條件為1500rpm、10min。
實施例5
本實施例與實施例2的區別在於：納米二氧化矽改性過程未加入大豆卵磷脂。
實施例6
本實施例與實施例2的區別在於：原料中不含有微晶纖維素。
將實施1至6所得漆包線漆在臥式漆包線機上採用標稱直徑0.5mm的銅圓線塗制漆包線，根據GB/T 6109.22QY-1/240 對漆包線性能測試結果如下：
由上表可知，本發明的漆包線漆膜具有出色的耐高溫特性，軟化擊穿溫度和擊穿電壓均顯著高於國家標準。實施例5中，由於未加入大豆卵磷脂對納米二氧化矽進行改性，導致漆膜軟化擊穿溫度下降，這可能是因為大豆卵磷脂能改善納米二氧化矽的團聚性，提高了改性納米二氧化矽的分散均勻性。