用于制备绝缘涂层的方法_3

文档序号:9456910阅读:来源:国知局
W容 易地W高生产效率制备具有高分子量的聚酷胺酸的溶液。
[0074] 此外,反应可W通常优选在惰性气体环境中进行,优选在氮气环境中,尽管反应也 可W在空气环境中进行。
[00巧]"基本上等摩尔的四簇酸二酢与二胺"具体表示[四簇酸二酢/二胺]的摩尔比为 从约为0. 90到约为1. 10,优选从约为0. 95到约为1. 05。
[0076] 本发明中所使用的溶剂可W是任何溶剂,只要在其中能够通过聚合形成聚酷胺 酸,溶剂可W是水溶剂或有机溶剂。溶剂可W是两种或多种溶剂的混合物,W及两种或多种 的有机溶剂的混合溶剂,或水与一种或多种有机溶剂的混合溶剂也可W适当地使用。
[0077] 可用于本发明的有机溶剂的例子包括,但不限于,N,N-二甲基甲酯胺、N,N-二甲 基乙酷胺、N,N-二乙基乙酷胺、N-甲基-2-化咯烧酬、N-乙基-2-化咯烧酬、1,3-二甲 基-2-咪挫嘟酬、N-甲基已内酷胺、六甲基憐酷S胺、1,2-二甲氧基乙烧、双(2-甲氧基乙 基)酸、1,2-双(2-甲氧基乙氧基)乙烧、四氨巧喃、双巧-(2-甲氧基乙氧基)乙基]酸、 1,4-二嗯烧、二甲基亚讽、二甲基讽、二苯酸、环下讽、二苯讽、四甲基脈、苯甲酸、间甲酪、苯 酪和丫-下内醋。
[0078] 用于反应的溶剂可W是本发明的聚酷亚胺前体组合物中所含的溶剂。
[0079] 对于本发明中所使用的聚酷胺酸,在溫度为30°C且浓度为0. 5g/100血下测量的 固有(对数)粘度优选的,但不限于,为0. 2或更大,优选0. 4或更大,特别优选0. 6或更 大。当固有粘度低于如上所述的范围时,聚酷胺酸具有较低的分子量,因此可能很难提供具 有高性能的聚酷亚胺。
[0080] 本发明中所使用的聚酷亚胺前体组合物是其中聚酷胺酸和碱性化合物(咪挫,胺 化合物)在溶剂中均匀地混合而成的组合物。本发明的聚酷亚胺前体组合物可通过将碱 性化合物加入到聚酷胺酸溶液中,然后均匀地揽拌获得的混合物而制备,该聚酷胺酸溶液 通过四簇酸二酢和二胺在溶剂中进行反应而获得。或者,本发明的包括碱性化合物和聚酷 胺酸聚酷亚胺前体组合物,可W在碱性化合物存在下,在溶剂中通过四簇酸二酢和碱性化 合物反应制备。对于碱性化合物的加入,可W在制备聚酷胺酸的期间,或在制备聚酷胺酸之 后,将该碱性化合物加入到系统中,也可W在制备绝缘涂层的之前的任何时间将碱性化合 物加入到系统中。
[0081] 当使用有机溶剂时,相对于聚酷胺酸的簇基的摩尔数,使用的碱性化合物的量可 W优选为0. 1当量或更多,优选为0. 2当量或更多,特别优选为0. 25当量或更多。换句话 说,从聚酷胺酸的溶解度考虑,相对于四簇酸二酢,可W优选使用碱性化合物的量为0. 2当 量或更多,优选为0. 4当量或更多,特别优选为0. 5当量或更多。
[0082] 同时,当使用水溶剂或水和有机溶剂的混合溶剂时,相对于聚酷胺酸的簇基的摩 尔数,所使用的碱性化合物的量可W优选为0. 8当量或更多,优选为1. 0当量或更多,特别 优选1. 2当量或更多。换句话说,从聚酷胺酸的溶解度考虑,相对于四簇酸二酢,使用碱性 化合物的量可W优选使用1. 6当量或更多,优选2. 0当量或更多,特别优选2. 4当量或更 多。
[0083] 当使用有机溶剂时W及当使用水溶剂或水与有机溶剂的混合溶剂时,所使用的碱 性化合物的量的上限,可W通常优选为,但不限于,少于50重量份,优选少于30重量份,更 优选少于20重量份。当使用碱性化合物的量太大时,是不经济的,并且会降低聚酷亚胺前 体组合物的储存稳定性。
[0084] 对于本发明中所使用的聚酷亚胺前体组合物,相对于聚酷胺酸和溶剂的总量, 基于聚酷胺酸的固体含量可W优选,但不限于,从5wt%至45wt%,更优选为从5wt%至 40wt%,进一步优选为从大于5wt%至30wt%。当固体含量低于5wt%时,使用中的操作性 会减低。当固体含量高于45wt%时,溶液会失去流动性。
[0085] 此外,从操作性的角度,在本发明中使用的聚酷亚胺前体组合物在30°C的溶液粘 度,可W优选,但不限于,1000化?sec或更低,更优选为从0. 5Pa?sec到500化?sec,进一 步优选为从IPa?sec到300Pa?sec,特别优选为从2Pa?sec到200Pa?sec。
[0086] 如有必要,除了聚酷胺酸W外,本发明中所使用的聚酷亚胺前体组合物可W包含 其它加入的组分,碱性化合物(咪挫,胺化合物)和溶剂。
[0087] 所述聚酷亚胺前体组合物经热处理除去溶剂和发生酷亚胺化(脱水/闭环)转化 为聚酷亚胺。使用如上所述的本发明的聚酷亚胺前体组合物,使得采用在短时间内提高溫 度和在高溫下烘烤所述组合物用于形成聚酷亚胺绝缘涂层的步骤变为可能。
[0088] 酷亚胺化过程中的结晶化将在下面描述。在酷亚胺化的过程中,同时发生溶剂的 蒸发和酷亚胺化反应。当增溫速率高时,溶剂的蒸发量相对于酷亚胺化反应的进程是小的, 因此,残留的溶剂的量是相对大的。当进行聚酷胺酸的酷亚胺化并形成酷亚胺键时,分子链 在溶剂中的溶解度降低。因此,在残留的溶剂相对大的情况下,分子链容易结晶化。另一 方面,当增溫速率低时,蒸发的溶剂的量相对于酷亚胺化反应的进程大,而残留的溶剂的量 小,因此,不易发生结晶化。本发明的聚酷亚胺前体组合物包含碱性化合物,其可防止分子 链在溶剂中的溶解度的降低,因此在高增溫速率的条件下,不太可能产生结晶化的问题。
[0089] 根据本发明,如上所述的聚酷亚胺前体组合物通过任何已知方法被施用到基板 上,并被加热(烘烤)W形成聚酷亚胺绝缘涂层。在烘烤的步骤中,用于加热聚酷亚胺前体 组合物的时间长度(在聚酷亚胺前体组合物在加热炉中被加热的情况下,聚酷亚胺前体组 合物在加热炉中的时间长度)可W为10秒到180秒;从100°C到280°C的平均增溫速率可 W是5°C/s或更高;最高加热溫度可W是300°C至500°C。从100°C至280°C的平均增溫速 率的上限可W优选为,但不限于,例如50°C/s或更低。
[0090] 此外,根据本发明,从100°C到300°C的平均增溫速率可W是5°C/s或更高(即从 100°C到300°C的时间长度在40秒内),从100°C到最高加热溫度(300°C-500°c)的平均增 溫速率可W是5°C/s或更高。升高到100°C的平均增溫速率可W为,但不限于,5°C或更高。
[0091] 根据本发明,对从室溫到最高加热溫度的溫度-升高条件没有限制,条件是,从 100°C到280°C的平均增溫速率为5°C/s或更高(即从100°C到280°C的时间的长度在36 秒内),并且可在恒定增溫速率升高溫度,或可在热处理过程中改变增溫速率,并且W逐步 的方式升高溫度。
[0092] 例如,可W在空气环境或惰性气体环境中进行用于酷亚胺化的热处理。
[0093] 可根据预定用途适当地选择基板,而没有任何限制。也可W根据预定用途适当地 选择所形成的聚酷亚胺绝缘涂层的厚度,而没有任何限制。
[0094] 根据本发明获得的聚酷亚胺绝缘涂层是具有高耐压性、耐热性、耐潮性的绝缘构 件(涂层)。相应地,所述聚酷亚胺绝缘涂层可特别适用于在与电气/电子元件相关的领 域、在汽车领域、航空航天领域等,也可适用于混合动力车(HVvehicle)的电机和超小型电 机(ultra-compact)的线圈的领域。
[00巧]连施例
[0096] 将参考实施例在下文中进行更详细地描述本发明。然而,本发明不限于所述实施 例。
[0097] 将在下文中描述在W下实施例中使用的测量所述性能的方法。
[009引 < 固体含量〉
[0099] 将样品溶液(重量称为%")在热风干燥器中在120°C加热10分钟,在250°C加 热10分钟,然后在350°C加热30分钟,测量热处理后的样品的重量(重量称为"W2")。用 W下公式计算固体含量[wt% ]。
[0100] 固体含量[wt% ] = (Wz/wi)X100
[0101] <固有粘度〉
[0102] 将样品溶液稀释到基于固体含量(W水或N-甲基化咯烧酬为溶剂)为0. 5g/dl 的浓度。使用坎农-芬斯克(Cannon-Fenske)粘度计NO. 100在30°C测量稀释的溶液的流 动时间(Tl)。使用水的流动时间灯。)作为空白,通过W下公式计算所述固有粘度。
[010引固有粘度=Un化/T。)}/0.5
[0104] <溶液粘度(旋转粘度)〉
[0105] 使用Tokimec,Inc公司制造的E型粘度计在30°C测定所述溶液粘度。
[0106] <绝缘涂层的状态观察(涂膜的评价)〉
[0107] 目测获得的涂层的状态。其中未观察到浑浊的涂层评价为"好",其中观察到的浑 浊的面积的百分比为10%W上的涂层评价为"存在浑浊"。"存在浑浊"的状态表明聚酷亚 胺树脂是至少部分结晶化的。
[010引 < 增溫速率的测量〉
[0109] 在形成涂层的步骤中,使用测量单元NR-T册8和由KeyenceCo巧oration制备的 分析软件WAVELOGGER测量样品溫度从100°C变化到280°C的所需的时间长度。
[0110] W下实施例中使用的化合物的缩写将描述如下。
[011US-BPDA: 3, 3',4, 4' -联苯四簇酸二酢
[0112] ODPA:4, 4'-联苯酸二酢
[0113]a-BPDA:2, 3, 3',4'-联苯四簇酸二酢
[0114] ODA:4, 4'-二氨基二苯酸
[0115] PPD:对苯二胺
[011 引 1,2-DMZ:
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