一种耐电晕漆包线漆及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高效、节能纳米绝缘材料技术领域，具体涉及一种耐电晕漆包线漆及其制备方法。
【背景技术】
[0002]我国是资源紧缺的国家，对电能的需求非常强烈，而60%以上电能都是被电机消耗的，由于变频电机能够节约电能30~40%，具有高效、维护方便、自动化程度高等优点，在节约能源方面发挥了巨大作用，并有逐步取代直流调速电机的趋势，变频调速电机每年以13~16%的速度增长。但变频电机因变频器产生的脉冲波，有着高耸的尖峰和陡峭的上升时间，加上可变化的或极高的频率(最高达到20KHz)，从而对电机绝缘体系产生极大的破坏，很容易发生匝间击穿而缩短电机电器的使用寿命。而绝缘体系的耐电晕寿命直接影响变频电机的耐高频脉冲能力，关系着我国变频电机的广泛应用。提高绝缘系统的耐电晕能力，关键技术是使用耐电晕电磁线漆。目前耐电晕电磁线漆主要被国外某跨国公司所垄断，具有非常优异的耐电晕寿命，但还存在粘度大，使用工艺性差，相对国内用户售价高，供货周期长，严重影响我国变频电机的广泛推广。国内相关研究相对较晚，近几年也有一些文献及专利报道制备耐电晕电磁线漆，主要制备方式有:(1)原位聚合法，在漆料本体合成过程中合成纳米粉体或是对纳米粉体进行适当的改性，再添加到合成漆料本体的中间体中继续参与反应，通过有机合成的方法制备耐电晕电磁线漆，但存在合成反应过程中，很难保证纳米粉体的高度分散，对设备系统要求极高，并且产品储存稳定性差，耐变频寿命分散性大，很难实现工业化生产与应用，目前在世界范围内还没有此类产品问世；(2)先做纳米浆料，再与漆料本体溶液混合制备耐电晕漆包线漆，存在所制备的纳米浆料固体含量低，不利于耐变频漆包线漆中无机氧化物含量的控制；另外如CN101735716A利用二甲苯与甲酚6:4作为溶剂，可以制备固体含量为20~60%的纳米浆料，但纳米浆料未经有机改性且由于纳米颗粒具有很高的比表面积及表面自由能，还是会存在粘度偏大，易团聚，不易长期储存等问题。
[0003]国外现有的耐电晕漆包线漆具备优异的耐电晕寿命，储存稳定性好，但还存在常温粘度大，使用工艺性差，附着性差，售价高等缺陷；国内现有耐变频漆包线漆还是存在粘度大，250C的粘度多800mps,耐变频寿命分散性大，附着性差，工业化推广难等问题。
[0004]由于国内外现有的耐电晕漆包线漆普遍存在粘度大，25°C的粘度彡600mps，使用时需要添加溶剂或保持漆温在45°C以上，使耐变频漆包线漆的粘度降到合适的值，才能进行涂线。由于耐变频漆包线漆的溶剂中都含有甲酚等气味大、毒性强的有机溶剂，操作时会产生严重的空气污染，影响工人的健康。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种粘度低、固含量高且能够高度分散的耐电晕漆包线漆及其制备方法，其用在变频电机的漆包线涂层中时，可以实现不用稀释而进行常温涂线。
[0006]为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是:
一种耐电晕漆包线漆的制备方法，所述的耐电晕漆包线漆包括漆料本体，所述的耐电晕漆包线漆还包括耐电晕改性剂，所述的耐电晕漆包线漆的制备方法如下:
步骤(1)、在齿盘式分散机搅拌的条件下，向有机溶剂中加入无机氧化物原料，控制所述的齿盘式分散机的线速度为10~22m/s，剪切分散时间为0.5~2h，然后采用研磨机进行研磨，控制所述的研磨机的线速度为15 ~25m/s，研磨时间为3~6h，制备得到D50〈150nm、固含量为50~70%的无机氧化物预分散液；其中，所述的无机氧化物原料的平均粒径范围为100~200nm,比表面积为40~100m2/g，且表面带有羟基，所述的无机氧化物为纳米气相二氧化硅和/或纳米气相三氧化二铝；所述的有机溶剂为投料质量比为1:0.9-1.1的N-甲基吡咯烷酮与二甲苯的混合溶剂；
步骤(2)、向步骤(I)制得的无机氧化物预分散液中添加偶联剂，在80~130°C下进行有机表面接枝改性，形成耐电晕改性剂；
步骤(3)、将步骤(2)制得的耐电晕改性剂与漆料本体在70~1000C下搅拌制得所述的耐电晕漆包线漆。
[0007]优选地，步骤(I)中，控制研磨后，所述的无机氧化物预分散液中无机氧化物的D50〈80nm。
[0008]优选地，步骤(2)中，所述的无机氧化物预分散液和所述的偶联剂的投料质量比为20-40:1 ο
[0009]优选地，步骤(2)中，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂和/或硅烷偶联剂。
[0010]优选地，所述的耐电晕改性剂在25°C下粘度为30~100mps，固含量为50~70%。
[0011]优选地，步骤(3)中，所述的耐电晕改性剂与所述的漆料本体的投料质量比为1:5?8。
[0012]优选地，步骤(3)中，所述的漆料本体采用耐热聚酯作为基体树脂，相比于其他漆料本体，采用耐热聚酯可大幅提升耐电晕漆包线漆对铜材的附着性。
[0013]进一步优选地，步骤(3)中，所述的漆料本体采用固含量为38~42%的耐热聚酯漆包线漆进行投料。
[0014]更为优选地，所述的耐热聚酯漆包线漆的耐热等级为200级。
[0015]耐热聚酯漆包线漆可采用市购获得的采用耐热聚酯为基体树脂的漆包线漆，也可以通过自已生产制备。
[0016]优选地，步骤(2)的具体制备方法为:将步骤(I)制得的无机氧化物预分散液和所述的偶联剂加入反应装置中，调节反应体系的PH值为8~10，温度为80~130°C，反应时间为3~5h，制得所述的耐电晕改性剂。
[0017]优选地，步骤(3)的具体制备方法为:在齿盘式分散机搅拌的条件下，在70~100°C下，向所述的漆料本体中滴加步骤(2)制得的耐电晕改性剂，控制滴加速度为5~15g/min，添加完毕，继续搅拌2~5h，经过滤后制得所述的耐电晕漆包线漆；其中，控制所述的齿盘式分散机的线速度为15~25m/s。
[0018]进一步优选地，步骤(3)中，采用5000目超细滤袋进行高压过滤制得所述的耐电晕漆包线漆。
[0019]一种由所述的耐电晕漆包线漆的制备方法制备得到的耐电晕漆包线漆，所述的耐电晕漆包线漆的固含量彡40%，25°C下粘度为200~400mps。
[0020]一种所述的耐电晕漆包线漆在变频电机的漆包线涂层中的应用。其用于漆包线涂层为单层或双层复合。
[0021]由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点:
1、本发明通过对无机氧化物原料、有机溶剂和无机氧化物预分散液的制备方法的改进，使得无机氧化物预分散液的固含量为509^70%，并且无机氧化物的分散性和稳定性得到很大提高，不易团聚，从而可以制备出固含量高(多40%)、粘度低(25°C下粘度为200~400mps)、耐电晕(耐变频寿命彡10h (测试条件:温度155°C ±2°C，峰-峰值电压3kV，脉冲频率20kHz，脉冲上升时间100ns))且能够长期储藏的耐电晕漆包线漆，由于耐电晕漆包线漆的固含量高，因此，采用该耐电晕漆包线漆进行后续涂层时，添加步骤简单，添加量少，从而成本降低；由于耐电晕漆包线漆的粘度低，因此可以满足常温涂线，且无需进行稀释。
[0022]、本发明的制备方法适于工业化生产及耐电晕漆包线漆的普遍推广，本发明的制备工艺简单易行。
[0023]、本发明独创性的使用平均粒径为100~200nm，比表面积为40~100m2/g，表面带有大量羟基的无机氧化物，相比于其它专利技术添加的纳米粉体(〈lOOnm)，更易于分散，易于表面有机接枝处理，便于添加，且能够克服无机氧化物在漆料本体中的纳米级稳定分散的问题。本发明选用N-甲基吡咯烷酮与二甲苯混合作为溶剂，具有低气味，可改善工作环境，便于操作。本发明首次选用耐热聚酯作为漆料本体，保证了耐电晕漆包线漆具有优异耐热性的同时对铜线具备优异的附着性及工艺性，可以实现不用稀释而进行常温涂线，操作方便，另外具备耐电晕寿命强，长期储存稳定性好等特点，且易于实现工业化生产及应用。
【具体实施方式】
[0024]以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件，本申请中未进行指明的百分含量均为质量百分含量。
[0025]实施例1
本实施例提供一种变频电机用耐电晕漆包线漆及其制备方法，制备过程如下:
(I)将100g N-甲基吡咯烷酮与100g二甲苯混合均匀，在齿盘式分散机搅拌的条件下，缓慢添加2400g纳米气相二氧化娃(平均粒径130nm，比表面积80m 2/g)，待纳米粉体添加完毕后