铁路牵引电机线圈用高导热聚酰亚胺玻璃粉云母带的制作方法

本发明涉及电机线圈绝缘材料的技术领域，具体地说，本发明涉及一种铁路牵引电机线圈用高导热聚酰亚胺玻璃粉云母带。

背景技术

铁路牵引电动机的工作空间尺寸受到轨距和动轮直径的限制，在机车运行通过轨缝和道岔时要承受相当大的冲击振动。大、小齿轮啮合存在偏差时会在电枢上产生扭转振动，而轨道交通工具如果在恶劣环境中运用，雨、雪、灰沙等容易侵入。因此，牵引电动机在设计和结构上也有许多要求，如要充分利用机体内部空间使结构紧凑，需要采用良好的绝缘材料。随着高速铁路、轨道交通技术的不断发展进步，大功率化、小型轻量化铁路牵引电机的发展趋势，而铁路牵引电机的绝缘性能和运行可靠性是适应上述发展趋势的关键技术。在现有技术中，云母带结构通常是以云母纸为基材，在所述云母纸的两面分别复合玻璃纤维布和聚酰亚胺薄膜，在使用过程中发现这种绝缘结构的机械性能以及电气绝缘性还有待进一步提高，难以适应铁路牵引电机大功率化，体积小型化的发展趋势。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种铁路牵引电机线圈用高导热聚酰亚胺玻璃粉云母带。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种铁路牵引电机线圈用高导热聚酰亚胺玻璃粉云母带，包括云母纸层、聚酰亚胺薄膜层和电工无碱玻璃布层；其特征在于：云母纸层和电工无碱布层分别涂覆有机硅胶黏剂然后层压在所述耐电晕聚酰亚胺薄膜层的两侧。

其中，所述胶黏剂为有机硅胶黏剂。

其中，所述云母纸层经过包含磷酸酯和三嗪硫醇化合物的处理液浸渍处理。所述磷酸酯选自月桂基磷酸单酯或磷酸二月桂酯。所述三嗪硫醇化合物选自1,3,5-三嗪-2,4,6-三硫醇三乙醇胺或6-苯胺基-1,3,5-三嗪-2,4-二硫醇。

其中，所述有机硅胶黏剂由式(i)所示的端羟基的聚硅氧烷、金属有机锡化合物、式(ii)所示的烷氧基硅烷、htc颗粒、催化剂和有机溶剂组成；

式(i)

其中，r¹表示碳为1～10的烃基，n为50～1000的整数。所述烃基作为示例性地，可以选择甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、苯基、苯甲基等。

其中，所述金属有机锡化合物选自四异丙氧基锡、四正丙氧基锡、四正丁氧基锡、四乙酰丙酮锡、四乙基乙酰乙酸锡、四丙基乙酰乙酸锡、四丁基乙酰乙酸锡、二丁基二月桂酸锡、二丁基二辛酸锡或二辛基二月桂酸锡中的至少一种。

式(ii)

其中，r²表示可取代的烃基，并且所述烃基的碳为1～20个，r³表示碳数为1～5的烷基，m表示1～3的整数。

其中，所述有机硅胶黏剂以重量份计，由100重量份的端羟基的聚硅氧烷、3.0～20.0重量份的金属有机锡化合物、3.0～10.0重量份的烷氧基硅烷、1.0～10.0重量份的htc颗粒、0.3～3.0重量份的催化剂和3.0～15.0重量份的有机溶剂组成。

其中，所述htc颗粒选自氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝或氮化硼中的至少一种，并且所述htc颗粒的粒径为5～200nm。

与现有技术相比，本发明所述的铁路牵引电机线圈用高导热聚酰亚胺玻璃粉云母带具有以下有益效果：

本发明的云母带包绕在铁路牵引电机线圈上进行真空压力浸渍(vpi)后云母带与线圈之间的粘结更牢固，而且整体的绝缘性能和机械性能更加优异，从而有利于降低线圈常态和高温状态下的介质损耗，保证了铁路牵引电机的质量稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的铁路牵引电机线圈用高导热聚酰亚胺玻璃粉云母带的截面结构示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明所述的铁路牵引电机线圈用高导热聚酰亚胺玻璃粉云母带做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1所示，本发明的铁路牵引电机线圈用高导热聚酰亚胺玻璃粉云母带，包括云母纸层20、聚酰亚胺薄膜层10和电工无碱玻璃布层30。聚酰亚胺薄膜层10的两面分别以有机硅胶黏剂50粘合云母纸层20和电工无碱玻璃布层30。本发明的高导热聚酰亚胺玻璃粉云母带可通过以下方法制备得到：分别在电工无碱玻璃布以及云母纸层的一面涂覆所述有机硅胶黏剂，然后与聚酰亚胺薄膜通过复合辊层压在一起，形成以聚酰亚胺薄膜层为中间层，云母纸层为底层，电工无碱玻璃布层为面层的层状结构，然后在120～150℃进行固化，然后经过剪切得到本发明的云母带。在本发明中，作为示例性地，所述云母纸层为非煅烧型白粉云母纸，定量为70～160g/m²，所述聚酰亚胺薄膜层为耐电晕聚酰亚胺薄膜，定量为30～50g/m²，所述电工无碱玻璃布层定量为15～30g/m²。

进一步地，本发明中的有机硅胶黏剂可采用市售的耐高温有机硅粘结剂，也可以是本发明所述的由式(i)所示的端羟基的聚硅氧烷、金属有机锡化合物、式(ii)所示的烷氧基硅烷、htc颗粒、催化剂和有机溶剂组成的有机硅胶黏剂。

式(i)

其中，r¹表示碳为1～10的烃基，n为50～1000的整数。所述烃基作为示例性地，可以选择甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、苯基、苯甲基等。所述端羟基的聚硅氧烷的具体例子例如可以选择端羟基的聚二甲基硅氧烷、端羟基的聚甲基苯基硅氧烷或端羟基聚二苯基硅氧烷等。

其中，所述金属有机锡化合物选自四异丙氧基锡、四正丙氧基锡、四正丁氧基锡、四乙酰丙酮锡、四乙基乙酰乙酸锡、四丙基乙酰乙酸锡、四丁基乙酰乙酸锡、二丁基二月桂酸锡、二丁基二辛酸锡或二辛基二月桂酸锡中的至少一种。

式(ii)

其中，r²表示可取代的烃基，并且所述烃基的碳为1～20个，r³表示碳数为1～5的烷基，m表示1～3的整数。作为优选地，所述烷氧基硅烷例如可以选择3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、巯基甲基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨基丙基二甲基乙氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。优选地，所述烷氧基硅烷选自3-巯基丙基三乙氧基硅烷、巯基甲基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷或3-巯基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

其中，所述有机硅胶黏剂以重量份计，由100重量份的端羟基的聚硅氧烷、3.0～20.0重量份的金属有机锡化合物、3.0～10.0重量份的烷氧基硅烷、1.0～10.0重量份的htc颗粒、0.3～3.0重量份的催化剂和3.0～15.0重量份的有机溶剂组成。

其中，所述htc颗粒选自氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝或氮化硼中的至少一种，并且所述htc颗粒的粒径为5～200nm。

其中，所述催化剂选自乙醇胺、三乙胺、盐酸、硝酸、盐酸盐或硝酸盐中的一种。

其中，所述有机溶剂可选择乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、乙酸乙酯或四氢呋喃、二乙二醇单丁基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二丁基醚等。

另外，在本发明中将云母纸经过包含磷酸酯和三嗪硫醇化合物的处理液浸渍处理可以进一步降低常态介损。所述磷酸酯选自月桂基磷酸单酯或磷酸二月桂酯。所述三嗪硫醇化合物选自1,3,5-三嗪-2,4,6-三硫醇三乙醇胺或6-苯胺基-1,3,5-三嗪-2,4-二硫醇。

将本发明的云母带连续紧密的包绕在铁路牵引电机线圈铜导体的周围，并且使云母纸层一侧更靠近绕包的转子线圈铜导体形成绝缘层叠结构，然后装入浸渍灌内，用环氧酸酐树脂混合物(包含双酚a型环氧树脂和甲基六氢邻苯二甲酸酐)进行真空浸渍处理，然后放入炉中进行热固化，制备得到绝缘的铁路牵引电机线圈。

实施例1

准备70g/m²非煅烧型白粉云母纸、38g/m²的耐电晕聚酰亚胺薄膜和20g/m²的电工无碱玻璃布。将非煅烧型白粉云母纸和电工无碱布分别涂覆耐热有机硅胶黏剂然后通过复合辊层压在耐电晕聚酰亚胺薄膜的两侧然后在130℃进行固化得到本实施例的云母带。将本实施例的云母带连续紧密的半叠包绕在铁路牵引电机线圈铜导体的周围，包绕层数为3层，并且使非煅烧型白粉云母纸一侧更靠近绕包的转子线圈铜导体形成绝缘层叠结构，然后装入浸渍灌内，用环氧酸酐树脂混合物(包含双酚a型环氧树脂和甲基六氢邻苯二甲酸酐)进行真空浸渍处理，然后放入炉中进行热固化，制备得到绝缘的铁路牵引电机线圈。

实施例2

准备120g/m²非煅烧型白粉云母纸、38g/m²的耐电晕聚酰亚胺薄膜和18g/m²的电工无碱玻璃布。将非煅烧型白粉云母纸和电工无碱布分别涂覆耐热有机硅胶黏剂有机硅胶黏剂然后通过复合辊层压在耐电晕聚酰亚胺薄膜的两侧然后在130℃进行固化得到本实施例的云母带。将本实施例的云母带连续紧密的半叠包绕在铁路牵引电机线圈铜导体的周围，包绕层数为3层，并且使非煅烧型白粉云母纸一侧更靠近绕包的转子线圈铜导体形成绝缘层叠结构，然后装入浸渍灌内，用环氧酸酐树脂混合物(包含双酚a型环氧树脂和甲基六氢邻苯二甲酸酐)进行真空浸渍处理，然后放入炉中进行热固化，制备得到绝缘的铁路牵引电机线圈。

实施例3

准备150g/m²非煅烧型白粉云母纸、44g/m²的耐电晕聚酰亚胺薄膜和26g/m²的电工无碱玻璃布。将非煅烧型白粉云母纸和电工无碱布分别涂覆耐热有机硅胶黏剂有机硅胶黏剂然后通过复合辊层压在耐电晕聚酰亚胺薄膜的两侧然后在130℃进行固化得到本实施例的云母带。将本实施例的云母带连续紧密的半叠包绕在铁路牵引电机线圈铜导体的周围，包绕层数为3层，并且使非煅烧型白粉云母纸一侧更靠近绕包的转子线圈铜导体形成绝缘层叠结构，然后装入浸渍灌内，用环氧酸酐树脂混合物(包含双酚a型环氧树脂和甲基六氢邻苯二甲酸酐)进行真空浸渍处理，然后放入炉中进行热固化，制备得到绝缘的铁路牵引电机线圈。

对比例1

准备70g/m²非煅烧型白粉云母纸、38g/m²的耐电晕聚酰亚胺薄膜和20g/m²的电工无碱玻璃布。将耐电晕聚酰亚胺薄膜和电工无碱布分别涂覆耐热有机硅胶黏剂有机硅胶黏剂然后通过复合辊层压在非煅烧型白粉云母纸的两侧然后在130℃进行固化得到本对比例的云母带。将本对比例的云母带连续紧密的半叠包绕在铁路牵引电机线圈铜导体的周围，包绕层数为3层，并且使耐电晕聚酰亚胺薄膜层一侧更靠近绕包的转子线圈铜导体形成绝缘层叠结构，然后装入浸渍灌内，用环氧酸酐树脂混合物(包含双酚a型环氧树脂和甲基六氢邻苯二甲酸酐)进行真空浸渍处理，然后放入炉中进行热固化，制备得到绝缘的铁路牵引电机线圈。

对比例2

准备120g/m²非煅烧型白粉云母纸、38g/m²的耐电晕聚酰亚胺薄膜和18g/m²的电工无碱玻璃布。将耐电晕聚酰亚胺薄膜和电工无碱布分别涂覆耐热有机硅胶黏剂有机硅胶黏剂然后通过复合辊层压在非煅烧型白粉云母纸的两侧然后在130℃进行固化得到本对比例的云母带。将本对比例的云母带连续紧密的半叠包绕在铁路牵引电机线圈铜导体的周围，包绕层数为3层，并且使耐电晕聚酰亚胺薄膜层一侧更靠近绕包的转子线圈铜导体形成绝缘层叠结构，然后装入浸渍灌内，用环氧酸酐树脂混合物(包含双酚a型环氧树脂和甲基六氢邻苯二甲酸酐)进行真空浸渍处理，然后放入炉中进行热固化，制备得到绝缘的铁路牵引电机线圈。

对比例3

准备150g/m²非煅烧型白粉云母纸、44g/m²的耐电晕聚酰亚胺薄膜和26g/m²的电工无碱玻璃布。将耐电晕聚酰亚胺薄膜和电工无碱布分别涂覆耐热有机硅胶黏剂有机硅胶黏剂然后通过复合辊层压在非煅烧型白粉云母纸的两侧然后在130℃进行固化得到本对比例的云母带。将本对比例的云母带连续紧密的半叠包绕在铁路牵引电机线圈铜导体的周围，包绕层数为3层，并且使耐电晕聚酰亚胺薄膜层一侧更靠近绕包的转子线圈铜导体形成绝缘层叠结构，然后装入浸渍灌内，用环氧酸酐树脂混合物(包含双酚a型环氧树脂和甲基六氢邻苯二甲酸酐)进行真空浸渍处理，然后放入炉中进行热固化，制备得到绝缘的铁路牵引电机线圈。

对实施例1～3以及对比例1～3得到的绝缘线圈切割裁剪观察，实施例1～3以及对比例1～3得到的云母带均具有良好的抗弯强度，而且用肉眼观察不到离散的云母颗粒。另外还测试了绝缘的铁路牵引电机线圈室温tgδ与施加电压之间的关系以及电气强度，结果如表1所示。

表1

实施例4

本实施例与实施例1的区别仅在于，所述非煅烧型白粉云母纸经过处理液的浸渍处理，所述处理液含有20g/l的月桂基磷酸单酯、12g/l的1,3,5-三嗪-2,4,6-三硫醇三乙醇胺，余量为溶剂二乙二醇二丁基醚。浸渍处理20分钟，然后在120℃固化5分钟。

实施例5

本实施例与实施例2的区别仅在于，所述非煅烧型白粉云母纸经过处理液的浸渍处理，所述处理液含有30g/l的月桂基磷酸单酯、18g/l的6-苯胺基-1,3,5-三嗪-2,4-二硫醇，余量为溶剂二乙二醇二丁基醚。浸渍处理20分钟，然后在120℃固化5分钟。

实施例6

本实施例与实施例3的区别仅在于，所述非煅烧型白粉云母纸经过处理液的浸渍处理，所述处理液含有30g/l的磷酸二月桂酯、18g/l的6-苯胺基-1,3,5-三嗪-2,4-二硫醇，余量为溶剂二乙二醇二丁基醚。浸渍处理20分钟，然后在120℃固化5分钟。

然后测试绝缘的铁路牵引电机线圈室温tgδ与施加电压之间的关系以及电气强度，结果如表2所示。

表2

实施例7

与实施例1的区别在于采用了以下有机硅胶黏剂。具体来说，将100重量份的端羟基的聚二甲基硅氧烷(平均分子量为12000)、12.0重量份的四异丙氧基锡、5.0重量份的3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷以及8.0重量份的二乙二醇二丁基醚搅拌混合，然后加入0.3重量份的硝酸锌，接着搅拌30分钟，然后加入5.0重量份的纳米氮化硼颗粒继续搅拌1个小时，然后静置24小时，得到本实施例采用的有机硅胶黏剂。

实施例8

与实施例1的区别在于采用了以下有机硅胶黏剂。具体来说，将100重量份的端羟基的聚二甲基硅氧烷(平均分子量为11500)、12.0重量份的四乙酰丙酮锡、8.0重量份的3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷以及10.0重量份的二乙二醇二丁基醚搅拌混合，然后加入0.5重量份的硝酸锌，接着搅拌30分钟，然后加入5.0重量份的纳米氮化硼颗粒继续搅拌1个小时，然后静置24小时，得到本实施例采用的有机硅胶黏剂。

实施例9

与实施例3的区别在于采用了以下有机硅胶黏剂。具体来说，将100重量份的端羟基的聚甲基苯基硅氧烷(平均分子量为12000)、12.0重量份的四异丙氧基锡、5.0重量份的3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷以及8.0重量份的二乙二醇单丁基醚搅拌混合，然后加入0.5重量份的硝酸锌，接着搅拌30分钟，然后加入5.0重量份的纳米氮化铝颗粒继续搅拌1个小时，然后静置24小时，得到本实施例采用的有机硅胶黏剂。

实施例10

与实施例3的区别在于采用了以下有机硅胶黏剂。具体来说，将100重量份的端羟基的聚甲基苯基硅氧烷(平均分子量为11500)、12.0重量份的四乙酰丙酮锡、5.0重量份的3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷以及10.0重量份的二乙二醇单丁基醚搅拌混合，然后加入0.5重量份的硝酸锌，接着搅拌30分钟，然后加入5.0重量份的纳米氮化铝颗粒继续搅拌1个小时，然后静置24小时，得到本实施例采用的有机硅胶黏剂。

对比例4

与实施例1的区别在于采用了以下有机硅胶黏剂。具体来说，将100重量份的端羟基的聚二甲基硅氧烷(平均分子量为12000)、5.0重量份的3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷以及8.0重量份的二乙二醇二丁基醚搅拌混合，然后加入0.3重量份的硝酸锌，接着搅拌30分钟，然后加入5.0重量份的纳米氮化硼颗粒继续搅拌1个小时，然后静置24小时，得到本对比例采用的有机硅胶黏剂。

对比例5

与实施例3的区别在于采用了以下有机硅胶黏剂。具体来说，将100重量份的端羟基的聚甲基苯基硅氧烷(平均分子量为12000)、12.0重量份的3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷以及8.0重量份的二乙二醇单丁基醚搅拌混合，然后加入0.5重量份的硝酸锌，接着搅拌30分钟，然后加入5.0重量份的纳米氮化铝颗粒继续搅拌1个小时，然后静置24小时，得到本对比例采用的有机硅胶黏剂。

对比例6

与实施例1的区别在于采用了以下有机硅胶黏剂。具体来说，将100重量份的端羟基的聚二甲基硅氧烷(平均分子量为11500)、10.0重量份的四异丙氧基钛、8.0重量份的3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷以及10.0重量份的二乙二醇二丁基醚搅拌混合，然后加入0.5重量份的硝酸锌，接着搅拌1个小时，然后静置24小时，得到本对比例采用的有机硅胶黏剂。

对比例7

与实施例3的区别在于采用了以下有机硅胶黏剂。具体来说，将100重量份的端羟基的聚甲基苯基硅氧烷(平均分子量为11500)、12.0重量份的四异丙氧基钛、5.0重量份的3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷以及10.0重量份的二乙二醇单丁基醚搅拌混合，然后加入0.5重量份的硝酸锌，接着搅拌30分钟，然后加入5.0重量份的纳米氮化铝颗粒继续搅拌1个小时，然后静置24小时，得到本对比例采用的有机硅胶黏剂。

测试实施例7～10、对比例4～7的绝缘的铁路牵引电机线圈tgδ与温度之间的关系，结果如表3所示。

表3

对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。