包含三聚氰胺基多元醇的漆包線漆組合物的製作方法

2023-11-03 18:52:37

包含三聚氰胺基多元醇的漆包線漆組合物的製作方法
【專利摘要】漆包線漆組合物，包含（A）：0.1wt%至20wt%的至少一種三聚氰胺基多元醇，其由（A1）三聚氰胺、（A2）醛和（A3）烷醇胺縮合獲得，（B）：20wt%至60wt%的至少一種聚酯樹脂或者聚酯醯亞胺樹脂，（C）：20wt%至90wt%的溶劑或者溶劑混合物，（D）：0wt%至5wt%的催化劑，和（E）：0wt%至1wt%的一種或多種常規添加劑和助劑，組分（A）至（E）的總和為100wt%。
【專利說明】包含三聚氰胺基多元醇的漆包線漆組合物
【技術領域】
[0001]本發明涉及包含聚酯樹脂或聚酯醯亞胺樹脂和三聚氰胺基多元醇的新的漆包線漆組合物及其用途。本發明還涉及塗覆有所述新的漆包線漆的銅線。
【背景技術】
[0002]變壓器、電動機、發電機和電氣測量裝置的生產通常會對絕緣漆包銅線和鋁線提出相當苛刻的要求。在加工過程中，漆包線被逐漸拉伸、擠壓並纏繞。而且在正在進行的操作中，漆包線會承受振動、壓縮和溫度負載。因此應用於線材的漆包線漆必須一次並同時滿足多種需求。其應當具有高的化學和熱穩定性、對於線材良好的粘著性、以及特別好的機械強度。當用於變頻器控制的電動機時，其對於所發生的局部放電必須是不敏感的，從而防止短路。為了滿足越來越苛刻的材料需求，因此需要對所應用的漆包線漆的材料性能進行不斷的改進。
[0003]當前市場上的漆包線漆本質上為常規粘合劑在有機溶劑或者溶劑混合物中的溶液。廣泛應用的粘合劑為這樣的粘合劑，例如為聚酯樹脂、三-2-羥乙基異氰脲酸酯(THEIC)改性的聚酯樹脂、聚酯醯亞胺樹脂、THEIC改性的聚酯醯亞胺樹脂和聚氨酯樹脂。
[0004]聚酯樹脂溶液和THEIC改性的聚酯樹脂溶液作為漆包線漆的應用在例如US
3,342, 780,US 3, 249, 578,EP 0 144 281 Al 和 WO 93/12188 Al 中公開。除了聚酯樹脂或THEIC改性的聚酯樹脂和有機溶劑，漆包線漆通常還包含交聯劑、交聯催化劑以及其它的添加劑和助劑。
`[0005]作為漆包線漆的聚酯醯亞胺樹脂和THEIC改性的聚酯醯亞胺樹脂溶液在例如DEI 445 263、DE I 495 100和WO 91/07469 Al中公開。除了聚酯醯亞胺樹脂或THEIC改性的聚酯醯亞胺樹脂和有機溶劑，這些漆包線漆通常會包含與聚酯基漆包線漆相同的交聯劑、交聯催化劑和其它的添加劑和助劑。
[0006]在這樣的漆包線漆中所使用的交聯劑包括例如在US 3，249，578中公開的酚醛樹月旨。酚醛樹脂的缺點為它們的黑色調以及它們在漆包線漆配方中相對於聚酯樹脂或聚酯醯亞胺樹脂來說相對差的熱性能。
[0007]三聚氰胺、三聚氰胺-甲醛樹脂以及用於製備樹脂和泡沫、更特別是聚氨酯泡沫的具有增強的溫度穩定性的各種三聚氰胺基多元醇已為人所知多年，並且例如在US4，745，133和US 2006/0069174 Al中公開。還已知的是作為三聚氰胺和醛以及烷醇胺反應的縮合產物的三聚氰胺基多元醇。它們被用於製備具有改善的阻燃性能的聚氨酯，其在例如US 4,939，182中公開。

【發明內容】

[0008]本發明的一個目的在於提供聚酯和聚酯醯亞胺漆包線漆，其相對於傳統使用的聚酯和聚酯醯亞胺漆包線漆具有改善的性能特徵。這些新的漆包線漆是存儲穩定並易於加工的，且具有淺色調。此外，它們對於銅線具有高粘著性。[0009]塗覆有聚酯和聚酯醯亞胺漆包線漆的銅線相對於那些塗有傳統的漆包線漆的銅線來說將會表現出改善的熱、電和機械性能。
[0010]該目的通過包含如下組分的漆包線漆組合物實現，
[0011](A) :0. lwt%至20wt%的至少一種三聚氰胺基多元醇，其可由（Al)三聚氰胺、(A2)醛和（A3)烷醇胺的縮合而獲得，
[0012](B):作為粘合劑的25wt%至60wt%的至少一種聚酯樹脂或者聚酯醯亞胺樹脂，
[0013](C) ：20wt%至90wt%的溶劑或者溶劑混合物，
[0014](D) ：0wt% 至 5wt% 的催化劑，和
[0015](E) ：0wt%至2wt%的一種或多種常規添加劑和助劑，
[0016]組分（A)至（E)的總和為100wt%。
[0017]令人驚奇地，使用三聚氰胺基多元醇來替代在傳統的聚酯和聚酯醯亞胺漆包線漆中用作交聯劑的酚醛樹脂會導致漆包線漆存儲穩定並且易於加工，而且對於銅線還具有非常好的粘著性。還令人驚奇的是，塗有本發明的漆包線漆的銅線相對於塗有傳統漆包線漆的那些銅線來說表現出改善的熱、電和機械性能。
[0018]本發明的漆包線漆的組分（A)至（E)將在下文中更加詳細地說明。
[0019]用於製備本發明漆包線漆的三聚氰胺基多元醇（A)是已知的並且在US2006/0069174中描述。所述三聚氰胺基多元醇以已知的方式通過三聚氰胺與醛和烷醇胺在20°C至150°C、優選在40°C至120°C、更優選在50°C至90°C下的縮合反應來製備。根據所使用的特定的醛和特定的烷醇胺，冷卻會產生粘稠的溶液或者玻璃狀的固化固體，其可以被磨碎或者溶解在溶劑中。三聚氰胺基多元醇還可以在溶劑中製備。
[0020]通常用於製備三聚氰胺基多元醇的醛的例子為：脂肪族醛，例如乙醛、丙醛、丁醛、異戊醛和正戊醛，脂環族醛，例如環戊基甲醛和環己基甲醛，芳族醛，例如苯甲醛和4-叔丁基苯甲醒，以及甲醛。優選使用的醛為乙醛、丙醛、丁醛、異戊醛、正戊醛和甲醛。特別優選使用的醛為甲醛。此外，還可以使用所述醛類的混合物。
[0021]甲醛在這裡可以以任意可用的形式使用，例如多聚甲醛、三氧雜環己烷的形式或者福馬林溶液的形式（37wt%的水溶液)。
[0022]通常用於製備三聚氰胺基多元醇的烷醇胺的例子為：單烷醇胺，例如甲基乙醇胺、乙基乙醇胺、甲基異丙醇胺、乙基異丙醇胺、苯基乙醇胺、乙醇胺和異丙醇胺，二烷醇胺，例如二乙醇胺、二異丙基胺、乙醇異丙醇胺、乙醇-2-羥基丁胺和異丙醇-2-羥基己胺。優選使用的烷醇胺為二烷醇胺，例如二乙醇胺、二異丙醇胺、乙醇異丙醇胺、乙醇-2-羥基丁胺和異丙醇-2-羥基己胺。特別優選使用的二烷醇胺為二乙醇胺。此外，還能夠使用這些烷醇胺的混合物。
[0023]通常用於製備組分（A)的三聚氰胺：醛：烷醇胺的摩爾比為1:2. 0-4.0:2. 0-4. O。該摩爾比優選為1:2. 5-3. 5:2. 5-3. 5。更優選地，該摩爾比為1:3:3。
[0024]用於本發明漆包線漆組合物的三聚氰胺基多元醇的用量通常為O. lwt%至20wt%，優選為O. lwt%至10wt%,更優選為O. lwt%至5wt%,基於組分（A)至（E)的總和計。
[0025]用於製備本發明漆包線漆組合物的粘合劑（B)為聚酯樹脂或者聚酯醯亞胺樹脂。
[0026]所使 用的聚酯樹脂為已知的並且在例如US 3，342，780和EP O 144 281 B中有描述。聚酯樹脂以已知的方式通過多元羧酸與多元醇在存在合適的酯化催化劑時的酯化來製備。所述酯化可以在鏈終止劑存在的情況下發生。
[0027]適用於製備聚酯樹脂的多元羧酸為脂肪族或芳香族多元羧酸、它們的酸酐、羧酸滷化物和烷基酯、及其混合物。合適的二羧酸的例子為草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、苯均三酸、萘二羧酸、它們的酸酐（當它們存在時)，它們的擬基滷化物，以及它們的低級烷基酷，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戍基、己基和辛基酯。合適的為單烷基酯、二烷基酯及其混合物。合適的三元羧酸的例子為檸檬酸和偏苯三酸，它們的酸酐、羰基氯化物和烷基酯。合適的四元羧酸的例子為苯均四酸和萘四羧酸，它們的酸酐，羰基氯化物和烷基酯。優選的多元羧酸為芳族二元羧酸，例如鄰苯二甲酸、間苯二甲酸和對苯二甲酸，它們的酸酐（當它們存在時)，它們的羰基滷化物，以及它們的低級烷基酷，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戍基、己基和羊基酷。特別優選的為二烷基對苯二甲酸酯，例如二甲基對苯二甲酸酯、二乙基對苯二甲酸酯和二丙基對苯二甲酸酯。
[0028]適用於製備聚酯樹脂的多元醇為脂肪族和芳香族多元醇，及其混合物。合適的二元醇的例子為乙二醇，I, 2-和1，3-丙二醇，I, 2_、I, 3-和1，4- 丁二醇，I, 5-戊二醇，新戊二醇，二乙二醇和三乙二醇。合適的三元醇的例子為丙三醇、三甲醇乙烷、三甲醇丙烷和THEIC。優選的多元醇為乙二醇、丙三醇、THEIC、及其混合物。
[0029]適用於製備聚酯樹脂的酯化催化劑的例子為：金屬鹽，例如乙酸鉛、乙酸鋅，有機鈦酸鹽，例如四甲基鈦酸鹽、四乙基鈦酸鹽、四丙基鈦酸鹽、四丁基鈦酸鹽、四戊基鈦酸鹽、四己基鈦酸鹽，或者有機酸，例如對甲苯磺酸。優選有機鈦酸鹽，例如四甲基鈦酸鹽、四乙基鈦酸鹽、四丙基鈦酸鹽、四丁基鈦酸鹽、四戊基鈦酸鹽和四己基鈦酸鹽。四丁基鈦酸鹽為特別優選的。
[0030]用於製備本發明漆包線漆的聚酯醯亞胺樹脂也是已知的並且在例如DE I 445263 A和DE I 495 100 A中描述。聚酯醯亞胺樹脂以已知的方式通過多元羧酸和多元醇在存在包含醯亞胺基團的化合物、酯化催化劑和可選的羥基羧酸的情況下的酯化來製備。作為包含醯亞胺基團的化合物的替代，還能夠使用在酯化過程中能夠形成包含醯亞胺基團的化合物的化合物。
[0031]適用於製備聚酯醯亞胺樹脂的多元羧酸、多元醇和酯化催化劑原則上與適用於製備如上所述的聚酯樹脂的相同。優選的多元羧酸為芳香族二元羧酸，它們的酸酐（當它們存在時)，它們的羰基滷化物，以及它們的低級烷基酯。特別優選的為二烷基對苯二甲酸酯，例如二甲基對苯二甲酸酯、二乙基對苯二甲酸酯和二丙基對苯二甲酸酯。優選的多元醇為乙二醇、丙三醇和THEIC及其混合物。特別優選的為乙二醇和THEIC及其混合物。
[0032]包含醯亞胺基團的化合物可以在酯化反應之前製備，例如通過具有至少一個其它官能團的環羧酸酐與具有至少一個其它官能團的伯胺的反應製備。
[0033]合適的具有至少一個其它官能團的環羧酸酐的例子為均苯四酸二酐、偏苯三酸酐和萘四羧酸二酐。優選偏苯三酸酐。
[0034]合適的具有至少一個其它官能團的伯胺的例子為：二伯二胺，例如乙二胺、四亞甲
基二胺、己撐二胺、壬二胺、對二氨基聯苯、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯基酮、碸、亞碸、醚和硫醚、苯二胺、甲苯二胺、二甲苯二胺，氨基醇，例如單乙醇胺和單丙醇胺，以及氨基羧酸，例如氨基乙酸、氨基丙酸、氨基己酸和氨基苯甲酸。優選二伯二胺，例如乙二胺、四亞甲基二胺、己撐二胺、壬二胺、對二氨基聯苯和二氨基二苯甲烷。二氨基二苯甲烷為特別優選的。[0035]包含醯亞胺基團的化合物可以通過例如2mol的苯偏三酸酐與Imol所述的具有至少一個其它官能團的伯二胺反應獲得。
[0036]在製備聚酯醯亞胺樹脂時，替代在酯化反應前製備的包含醯亞胺基團的化合物，還能夠將所述的具有至少一個其它官能團的環羧酸酐和具有至少一個其它官能團的伯胺直接應用於酯化反應中。在一種實施方式中，具有至少一個其它官能團的環羧酸酐和具有至少一個其它官能團的伯胺被直接應用於酯化反應中。
[0037]在本發明的漆包線漆組合物中所使用的聚酯樹脂和聚酯醯亞胺樹脂的常規用量為25wt%至60wt%,優選為30wt%至55wt%,更優選為35wt%至45wt%,基於組分（A)至（E)的總和計。
[0038]在本發明的漆包線漆中所使用的溶劑（C)為常規漆包線漆溶劑及其混合物。作為稀釋劑而添加至這些的典型地為芳族烴以及芳族烴的混合物。合適的漆包線漆溶劑的例子為：芳族醇，例如苯酚、甲酚和二甲苯酚，乙二醇醚，例如丁基乙二醇、甲基二乙二醇、乙基二乙二醇、丁基二乙二醇和苯基乙二醇，酯類，例如苯甲酸甲酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯，醯胺，例如二甲基甲醯胺和N，N-二甲基乙醯胺，環酮類，例如環己酮和異佛樂酮，環狀碳酸酯，例如碳酸丙烯酯，內酯，例如Y-丁內酯，以及內醯胺，例如N-甲基吡咯烷酮。合適的稀釋劑的例子為芳族烴(例如二甲苯、甲苯、乙苯和異丙基苯)以及芳族烴的混合物(例如溶劑油和重質苯)。優選使用芳族醇(例如苯酚、甲酚和二甲苯酚）與芳族烴(例如二甲苯、甲苯、乙苯和異丙基苯)或者芳族烴的混合物(例如溶劑油和重質苯)以及可選的內醯胺(例如N-甲基吡咯烷酮)的混合物。特別優選的為甲酚以及任選的溶劑油和N-甲基吡咯烷酮的混合物。
[0039]在本發明的漆包線漆組合物中所使用溶劑的常規用量為20wt%至90wt%，優選為30wt%至75wt%,更優選為55wt%至65wt%,基於組分（A)至（E)的總和計。
[0040]適用於製備本發明的 漆包線漆的催化劑（D)的例子為：例如為乙酸鉛、乙酸鋅的金屬鹽，例如為四甲基鈦酸鹽、四乙基鈦酸鹽、四丙基鈦酸鹽、四丁基鈦酸鹽、四戊基鈦酸鹽、四己基鈦酸鹽的有機鈦酸鹽，或者例如為對甲苯磺酸的有機酸。優選有機鈦酸鹽，例如四甲基鈦酸鹽、四乙基鈦酸鹽、四丙基鈦酸鹽、四丁基鈦酸鹽、四戊基鈦酸鹽和四己基鈦酸鹽。四丁基鈦酸鹽為特別優選的。
[0041]在本發明的漆包線漆組合物中所使用催化劑的常規用量為0被％至5wt%，優選為
O.2wt%至4wt%,更優選為O. 5wt%至3wt%,基於組分（A)至（E)的總和計。
[0042]本發明的漆包線漆可以包含一種或多種常規添加劑和助劑（E)。可被用於漆包線漆的添加劑和助劑的例子包括基於聚丙烯酸酯和聚矽氧烷的常規流控劑。
[0043]在本發明的漆包線漆組合物中，添加劑和助劑的常規用量為0wt%至2wt%，優選為0wt%至I. 0wt%,更優選為0wt%至O. 5wt%,基於組分（A)至（E)的總和計。
[0044]漆包線漆通過常規方法來製備。
[0045]本發明的漆包線漆組合物可被用於塗覆銅線和鋁線。更特別地，它們可被用於塗覆銅線。
[0046]本發明的漆包線漆通過常規的線漆包機而被施加至銅線並固化。在每種情況中所需要的漆膜厚度通過至少I至高至15個的單獨施加來構建，每個單獨的塗覆施加均在下一個塗覆施加之前被固化為不含氣泡的狀態。常規的線漆包機根據將要被塗覆的線材的厚度以5至180m/min的輸出速度來運行。典型的烘箱溫度介於300°C至700°C。漆包線根據IEC60851來測試。
[0047]令人驚奇的是，本發明的漆包線漆組合物顯示出良好的存儲穩定性和對銅線的高粘著性。還令人驚奇的是，塗覆有本發明的漆包線漆的銅線相對於塗覆有傳統的漆包線漆的銅線來說表現出改進的熱、電和機械性能。
[0048]本發明將通過下文的實施例進行更加詳細的說明。
實施例
[0049]對比實施例I
[0050]甲酚-甲醛樹脂的製備
[0051]甲酚-甲醛樹脂根據US 4 206 098實施例2第IV部分來製備。
[0052]為了製備甲酚-甲醛樹脂，在3升的燒瓶中加入如下物質：
[0053]1376. Og的間/對甲酚混合物
[0054]605. Og的福馬林（40wt%的甲醛水溶液）
[0055]23. 4g的三乙醇胺。
[0056]反應混合物在連續攪拌下回流加熱I. 5小時，然後冷卻至55°C。在分液漏鬥中，將有機相從水相中移出並將其引入至燒瓶中。有機相與21. Ig的水楊酸混合併在26mmHg的壓力下在40°C至80°C加熱，直至粘度達到36`泊。隨後添加1695g的甲酚，得到包含30wt%的低揮發性組分的溶液。該溶液在下文被稱為POL-CRE。
[0057]發明實施例I
[0058]三聚氰胺基多元醇的製備
[0059]三聚氰胺基多元醇根據US 4 939 182實施例I來製備。
[0060]將126. Og (1.0mol)的三聚氰胺和243. 2g (3. Omol)的福馬林（37wt%的甲醛水溶液)添加至合適的反應容器中。將反應混合物在連續攪拌下加熱至70°C並在70°C下維持I小時，期間會形成澄清的反應混合物，其表示完全的轉化。反應溶液在該時刻的PH值為pH8。在連續的攪拌下將315. Og (3. Omol)的二乙醇胺與反應混合物混合，隨後加熱至75°C並維持在該溫度I小時。隨後，在減壓和約75°C下，去除水直至縮合產物的水含量為約2wt%。所獲得的縮合產物在23°C下具有約300至500mPa. s的粘度以及約15wt%的羥基份數(約相當於900至IlOOmg KOH/g的輕值)。
[0061]使用N-甲基吡咯烷酮來稀釋所獲得的縮合產物直至固體含量為30wt%，然後將其冷卻至室溫。該溶液在下文被稱為P0L-MEL。
[0062]對比實施例2
[0063]傳統聚酯漆包線漆的製備
[0064]將64. 74g的乙二醇、40.0Og的甲酚、271. 80g的對苯二甲酸二甲酯、67. 43g的丙三醇和0. 30g的四丁基鈦酸酯添加至合適的反應容器。為了製備具有約180至280mg KOH/g羥值的聚酯樹脂，將反應混合物加熱至220°C。在150°C至180°C的溫度下，使用41. 57g的甲酚和262. 50g的二甲苯酚稀釋所獲得的聚酯樹脂，並將其冷卻至室溫。在室溫下，添加236. 66g的溶劑油、10.0Og的四丁基鈦酸酯和5. OOg的P0L-CRE。
[0065]聚酯漆包線漆的粘度(在23°C下，根據DIN 53211使用4mm DIN粘度杯測量）：105s ;聚酯漆包線漆的固體含量（lg，lh，180°C) ：35. 00wt%。
[0066]發明實施例2
[0067]含有作為交聯劑的三聚氰胺基多元醇的發明的聚酯漆包線漆的製備
[0068]聚酯漆包線漆根據在對比實施例2中所描述的步驟來製備，不同之處在於添加
5.OOg 的 POL-MEL 來替代 POL-CRE。
[0069]聚酯漆包線漆的粘度(在23°C下，根據DIN 53211使用4mm DIN粘度杯測量）：IlOs ;聚酯漆包線漆的固體含量（lg，lh，180°C) :34. 60wt%o
[0070]在對比實施例2和發明實施例2中所製備的聚酯漆包線漆被用於在如下的塗覆條件下在標準的線漆包機上塗覆直徑為1.0mm/AWG 18的銅線：
[0071]烘箱：MAG VE6
[0072]溫度：450°C
[0073]施加體系： 噴嘴
[0074]程數：8 [0075]輸出速度：21m/min
[0076]直徑增加： 65至75 ii m
[0077]漆包線根據IEC 60851進行測試。結果在表1中概括。
[0078]表1 :聚酯漆包線漆在1.0mm銅線上的塗覆結果
[0079]
【權利要求】
1.一種漆包線漆組合物，包含 (A):0. 1?丨％至2(^丨％的至少一種三聚氰胺基多元醇，其由（Al)三聚氰胺、（A2)醛和(A3)烷醇胺縮合獲得， (B)：25wt%至60wt%的至少一種聚酯樹脂或者聚酯醯亞胺樹脂， (C)：20wt%至90wt%的溶劑或者溶劑混合物， (D)：0wt%至5wt%的催化劑，和 (E)：0wt%至2wt%的一種或多種常規添加劑和助劑， 組分（A)至（E)的總和為100wt%。
2.根據權利要求1所述的漆包線漆組合物，其特徵在於所述烷醇胺為二烷醇胺。
3.根據權利要求2所述的漆包線漆組合物，其特徵在於所述二烷醇胺為二乙醇胺。
4.根據權利要求1至3任一項所述的漆包線漆組合物，其特徵在於所述醛為甲醛。
5.根據權利要求1至4任一項所述的漆包線漆組合物，其特徵在於組分（B)包含聚酯樹脂。
6.根據權利要求1至4任一項所述的漆包線漆組合物，其特徵在於組分（B)包含THEIC改性的聚酯樹脂。
7.根據權利要求1至4任一項所述的漆包線漆組合物，其特徵在於組分（B)包含THEIC改性的聚酯醯亞胺樹脂。
8.根據權利要求1至7任一項所述的漆包線漆組合物的用途，所述漆包線漆組合物用於塗覆電氣和電子元件和裝置。
9.根據權利要求8所述的用途，所述漆包線漆組合物用於塗覆銅線。
10.通過（Al)三聚氰胺、（A2)醛和（A3)烷醇胺縮合獲得的三聚氰胺基多元醇的用途，其用於製備基於聚酯樹脂或者聚酯醯亞胺樹脂的漆包線漆。
11.根據權利要求10所述的用途，其特徵在於所述的烷醇胺為二烷醇胺。
12.根據權利要求11所述的用途，其特徵在於所述的二烷醇胺為二乙醇胺。
【文檔編號】H01B1/00GK103502293SQ201280006454
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年1月4日 優先權日:2011年1月25日
【發明者】維納亞克·阿南特·巴努, 赫曼特·羅希德斯·坦博利, 霍斯特·祖爾茨巴赫 申請人:艾倫塔斯有限公司