本发明涉及电磁线绝缘漆技术领域，特别是指一种纳米自润滑绝缘漆及其制备方法和应用，尤其涉及200级纳米复合自润滑电磁线的生产工艺。
背景技术：
目前，国内还没有自润滑电磁线的生产，有企业采用国外进口的自润滑漆，价格昂贵，难以推广。因此，选择合适具有自润滑功能的材料作为添加剂以改善电磁线绝缘漆层的自润滑性能来降低表面摩擦系数，通过新技术集成开发一种环保、节能、安全而又效果好的自润滑电磁线漆是电磁线行业发展的趋势。纳米科技的发展为提升传统产业技术含量提供了新的机遇。纳米粒子由于具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特殊效应，应用于涂层可使光、磁、电、力学等性能得到提高或赋予其新的功能，可以大大提高应用领域中如建材、汽车、电工材料、船舶和飞机等产品质量，增强产品市场竞争力。因此，纳米自润滑材料及关键技术的开发，在保持或提升电磁线绝缘漆的力学性能、热稳定性和介电性能基础之上，有效提高绝缘漆漆膜的自润滑性和致密性以减少电磁线加工绕制缺陷，高品质自润滑电磁线的研发必将是电磁线行业的发展趋势
技术实现要素：
本发明提出一种纳米自润滑绝缘漆及其制备方法和应用，解决了现有技术中电磁线绝缘漆的力学性能、热稳定性和介电性能较差，绝缘漆漆膜的自润滑性和致密性性能不佳的一些不足。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种纳米自润滑绝缘漆，其由如下组份的原料配制得到，所述原料包括：
改性二硫化钼纳米粉体、溶剂和聚酰胺酰亚胺绝缘漆；
所述改性二硫化钼纳米粉体的改性方法如下：
球磨三硫化钼与硫，得到的混合物；
烧结所述混合物，得到二硫化钼纳米材料；
混合二硫化钼纳米材料和硬脂酸；之后通过超声波和研磨方式，即得改性二硫化钼纳米粉体；所述改性二硫化钼纳米粉体颗粒粒度不大于100nm。
作为优选的技术方案，，所述改性二硫化钼纳米粉体与所述聚酰胺酰亚胺绝缘漆固含量的质量百分比为0.75％～1.50％；所述溶剂与所述改性二硫化钼纳米粉体的质量比为5-10:1；所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
一种纳米自润滑绝缘漆的制备方法，包括：
将改性二硫化钼纳米粉体加入到溶剂中，在40～60℃条件下搅拌0.5～1h，得到MoS2/NMP润滑液；将所述MoS2/NMP润滑液加入到聚酰胺酰亚胺绝缘漆中，在40～50℃条件下搅拌1～2h即得。
一种纳米自润滑绝缘漆应用于纳米复合自润滑电磁线的制备中，其制备方法包括：
在导体表面涂覆纳米自润滑绝缘漆；之后进行烘焙，得到漆膜；冷却后即得成品；
所述导体是经过拉丝和包覆绝缘漆的材料，其中所述拉丝和包覆步骤同时进行。
作为优选的技术方案，所述涂覆层数为两层，每一层涂覆的厚度为0.002-0.005mm。
作为优选的技术方案，所述绝缘漆为两层，具体为底漆和中间漆，所述底漆的涂覆厚度为0.05mm-0.08mm，所述中间漆的涂覆厚度为0.01mm-0.02mm。
作为优选的技术方案，所述烘焙的条件为：时间为2.5-4分钟，温度610℃-720℃。
作为优选的技术方案，所述冷却的装置由两个高速分机和专用管道组成，其中一个高速风机通过抽取室外冷空气吹进管道冷却导体，另一个高速风机排出管道内冷却导体后的热空气。
作为优选的技术方案，所述导体的原料为直径7-9mm的铜料或者铝料。
作为优选的技术方案，上述制备方法得到的纳米复合自润滑电磁线，由导体和涂覆在导体外纳米自润滑绝缘漆组成，其中所述导体是经过拉丝和包覆绝缘漆的。
有益效果
使用时本发明经硬脂酸改性后的MoS2粉体添加到聚酰胺酰亚胺漆中后，显著降低了漆膜的摩擦系数，达0.08左右，产生了明显的自润滑功能。本发明在片层纳米MoS2小尺寸效应充分发挥基础上，开发出具有自润滑功能的漆包线漆配方和工艺优化技术，创制出全新的自润滑漆包线绝缘涂层材料。同时减少了工艺流程，不仅提高了生产效率，同时制作出一种高品质的纳米复合自润滑电磁线，具有可与那些通常的非润滑电磁线相比的机械、热、电绝缘性能，并具有低的摩擦系数，电磁线表面质量和附着性，耐电压和耐老化性得到提高，质量稳定可靠，生产效率和设备利用率有了很大提高。
附图说明
图1为本实施例1的一种纳米复合自润滑电磁线的结构示意图；
其中1-铜(或铝)、2-底漆层、3-中间漆层、4-纳米自润滑绝缘漆层。
具体实施方式
下面将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作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。
本发明的自润滑绝缘漆，采用的纳米自润滑材料是以化学法和物理研磨法合成的纳米MoS2，通过硬脂酸改性制备了改性MoS2粉体，改性的MoS2纳米粉体颗粒粒度不大于100nm，用机械和超声协同分散方式得到的纳米改性粉体与N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂混合成分散体系，MoS2/NMP分散体系具有明显的丁达尔现象，由于纳米MoS2颗粒粒径小于100nm，小于可见光波长，因此可见光通过这种胶体体系会产生明显的散射现象，产生光柱，呈现丁达尔现象。纳米MoS2粒径较小且稳定的分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，形成稳定的MoS2/NMP胶体，加入绝缘漆中，由于NMP是一种强极性、高分散力和强氢键的溶剂，相应地，聚酰胺酰亚胺(PAI)也是一种强极性、高分散力和强氢键的溶质。因此，MoS2/NMP胶体可以与PAI互溶和相容，纳米MoS2在NMP中良好的分散性有利于获得高分散的PAI绝缘漆。
MoS2/NMP润滑液添加到聚酰胺酰亚胺绝缘漆中配制了自润滑绝缘漆，研究了改性MoS2粉体对绝缘漆介电性能、润滑性能和漆膜连续性的影响，并形成了自润滑漆性能评价技术，经硬脂酸改性后的MoS2粉体添加到聚酰胺酰亚胺漆中后，显著降低了漆膜的摩擦系数，达0.08左右，产生了明显的自润滑功能。本发明在片层纳米MoS2小尺寸效应充分发挥基础上，开发出具有自润滑功能的漆包线漆配方和工艺优化技术，创制出全新的自润滑漆包线绝缘涂层材料。
本发明的另外一个创新点：如何将上述的纳米自润滑绝缘漆涂覆到某种导体的方法，使其具有可与那些通常的非润滑电磁线相比的机械、热、电绝缘性能，并具有低的摩擦系数。一般常规电磁线生产，需通过拉丝和包漆两道工序。即8.00mm铜杆经过德国进口的NIEHOFF MM85大拉机拉制成2.60mm坯料，进库后再运送到中拉机进行拉丝，拉制成各种规格的半成品再入库，再运送到各漆包机车台进行生产，这样的工艺流程不但效率低下，而且在仓库保存及运输过程中坯料和半成品表面质量会受到影响，做成电磁线产品后的铜线表面附着性，耐电压和耐老化性能得不到完全保证，为此，我们将两道工序合并为一道工序，即8.00mm铜杆经过德国进口的NIEHOFF MM85大拉机拉制成2.60mm坯料后，在连拉连包机上同时进行拉丝和涂漆，可以生产出各种规格的电磁线。200级纳米自润滑电磁线在连拉连包机上进行生产，并通过涂覆三种绝缘材料涂层的先进工艺。(原来产品都使用两涂层工艺)，特别是第一和第二涂层分别采用了德国阿尔塔纳艾伦塔斯电气绝缘材料有限公司(铜陵)制造的耐高温附着性优良的TONGVAR 355 G塞克改性聚酯亚胺绝缘材料和第二层耐高温性能和机械强度优良性能非常稳定的TONGMID 595 MB聚酰胺酰亚胺绝缘材料，第三涂层创新应用了纳米自润滑绝缘漆，该漆是以化学法和物理研磨法合成的纳米MoS2，通过硬脂酸改性制备了改性MoS2粉体，按一定比例添加到TONGMID 595 MB绝缘漆中制成，经涂覆二次该绝缘漆，每次涂覆厚度为0.003-0.004mm,产品表面的摩擦系数达到了0.08左右。通过三种不同材料的复合，生产出来的产品不但各种性能优良，质量稳定可靠，摩擦系数的数据比不涂覆润滑油的数据明显提升见(表2)，生产效率和设备利用率有了很大提高。
实施例1
用MoS3与硫在球磨机球磨，得到的混合物在管式炉中烧结就可制得MoS2纳米材料，然后将硬脂酸和MoS2纳米材料混合，通过超声波和研磨方式制成的颗粒粒度不大于100nm的改性MoS2纳米粉体，待用。
将改性二硫化钼纳米粉体加入到N-甲基吡咯烷酮中，在40～60℃条件下搅拌0.5～1h，得到MoS2/NMP润滑液；将MoS2/NMP润滑液加入到聚酰胺酰亚胺绝缘漆中，在40～50℃条件下搅拌1～2h即得纳米自润滑绝缘漆。
本实施例中配制了两种比例的纳米自润滑绝缘漆，即：
将改性二硫化钼纳米粉体按聚酰胺酰亚胺绝缘漆固含量质量的0.75％和1.50％，加入改性二硫化钼纳米粉体的5-10倍的N-甲基吡咯烷酮，调制后，进行涂漆实验。
将上述制得的纳米自润滑绝缘漆·应用于纳米复合自润滑电磁线的制备中。
以下表述本发明200级纳米复合自润滑电磁线生产工艺：
1、主要材料
a铜(铝)料，直径7-9mm。
b绝缘漆包括底漆和中间漆，底漆采用TONGVAR 355 G塞克改性聚酯亚胺漆，中间漆采用TONGMID 595 MB聚酰胺酰亚胺漆，面漆采用上述纳米自润滑绝缘漆。
2、主要设备
a进口大拉丝机NIEHOFF MM85大拉机
b连拉连包漆包机
按照纳米材料的比例以及涂覆次数进行了多组实验：
将改性二硫化钼纳米粉体按聚酰胺酰亚胺绝缘漆固含量质量的0.75％和1.50％，加入改性二硫化钼纳米粉体的5-10倍的N-甲基吡咯烷酮，调制后，进行涂漆实验。
根据本发明所应用的纳米自润滑绝缘漆。涂覆的次数不受限制而取决于电磁线的最终使用用途，也取决于所要求的性能。
进行摩擦系数的比较(具体见表1)
表1
由表中数据可知：配比越大，纳米材料含量越高，摩擦系数越小，而涂覆2道明显比涂覆1道要好。
通过不同配方的样品漆以及不同含量比例，与常规绝缘漆进行对比实验，实验数据及相关性能数据见表2、表3：
表2
表3
通过以上数据，纳米自润滑绝缘漆在工艺适应性、润滑性以及相关电、热性能均已达到客户及相关行业标准。
注：涂覆次数“8+2+2”是指在导体表面涂覆第一层(聚酯亚胺底漆)8次，2次中间漆(聚酰胺酰亚胺)和2次面漆(纳米自润滑漆)；“8+4”指在导体表面涂覆8次底漆(聚酯亚胺)和4次面漆(聚酰胺酰亚胺)。每涂覆一次都要经过规定的烘炉温度烘烤一次。烘焙的条件为：时间为2.5-4分钟，温度610℃-720℃。
采用在线检测装置对成品漆膜表面粒子，绝缘缺陷，在高压状态下的针孔数量进行检测，电压设置为DC500—1500V，粒子敏感度设置为5-15。
本发明的纳米自润滑电磁线的生产工艺，简化了漆包线的生产工艺(省去了涂润滑油的工艺)，每年可直接为公司节省成本100多万元(不包括省去的涂润滑油毛毡和装置)，也减少大量有害的气体的排放，将对环保，节能做出突出贡献。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。