專利名稱：一種可低溫直焊無針孔的聚氨酯漆包線漆的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種可低溫直焊無針孔的聚氨酯漆包線漆的制備方法。
背景技術：
漆包線漆是一類專門用于涂制漆包線的電工絕緣涂料。聚氨酯漆包線漆及其所涂制的聚氨酯漆包線因其特有的化學結構而具有以下特點第一、直焊性好，聚氨酯漆包線焊接時，不必事先除去漆膜層，且焊錫溫度低(約375℃)、速度快(約3秒)；第二、染色性好，聚氨酯漆包線漆能與多種染料相混溶，制成各種彩色漆包線，適用于多焊點的場合；第三、高頻性能好，漆膜在高頻下的介質損耗角正切比較小，經改性可用于制備變頻電機用的耐電暈漆包線漆；第四、可低溫高速涂線，烘烤溫度比聚酯類漆包線低100℃左右，同時涂線速度還要快2～4倍，大大地提高了生產效率。
基于聚氨酯漆包線漆存在著上述獨特的優點，尤其是它的低溫直焊性，使聚氨酯漆包線被廣泛應用于焊點較多的彩電、儀表、計算機精密線圈、家用電器等弱電電氣產品領域。近年來聚氨酯漆包線漆市場需求量迅速增加，據不完全統計年增長率為10％左右，且在很多的應用場合越來越多的代替聚酯漆包線漆。聚氨酯漆包線漆在漆包線漆總量中所占的份額逐年增加，由上世紀90年代初的10％上升到現在的40％左右，因此據氨酯漆包線漆的市場前景十分看好。
聚氨酯漆包線漆市場需求量的增加和使用場合的增多，尤其是各類電氣產品頻繁的更新換代，要求聚氨酯漆包線漆不僅在性能上更加穩定可靠，同時更需要開發低溫直焊、高耐熱、耐高頻等特種聚氨酯漆包線漆來滿足新出現的特殊場合的使用要求。聚氨酯漆包線的直焊性能為漆包線的焊接提供了極大的方便，然而現有的國產聚氨酯漆包線漆一般焊錫溫度為370℃左右，在基材和焊接周圍元器件耐熱性較低的場合，很可能會導致基材和線圈骨架變形、周圍元器件受損而產生廢品。國內外關于聚氨酯漆包線漆的低溫直焊性能方面的研究報道很少。USP3988251、USP4110297、USP4115342報道了一種低溫焊錫的聚氨酯漆包線漆，采用25-27％聚氨酯聚酯樹脂(內含4-10％的羥基)和23-25％的封閉型異氰酸酯組分，在加上溶劑和催化劑制備而成。所涂制的漆包線焊錫溫度為285℃至315℃，軟化擊穿溫度為230℃。國內CN1597815A報道了一種鹽水針孔性能良好可低溫直焊的H級聚氨酯漆包線漆，主要采用三(2-羥乙基)異氰脲酸酯、三羥甲基丙烷及2-甲基丙二醇改性制備。所涂制的漆包線焊錫溫度達到375℃(1.5-2.5秒)，鹽水拉伸3％針孔為0-2孔，軟化擊穿溫度大于240℃。該專利側重報道了聚氨酯漆包線漆耐熱級別的提高，而對于焊錫溫度的降低和拉伸3％針孔性能方面并沒有大的改善。目前國內還沒有關于低溫焊錫(低于370℃)聚氨酯漆包線漆的專利報道。
發明內容
本發明目的是提供一種可低溫直焊無針孔的聚氨酯漆包線漆的制備方法，用該方法制備的漆包線漆所涂制的漆包線能夠在不高于340℃的條件下直焊，并實現漆包線拉伸或彎折零針孔。
本發明的技術方案是一種可低溫直焊無針孔的聚氨酯漆包線漆的制備方法，包括下列步驟(1)羥基組分制備羥基組分由一元酸、芳香二元酸、鄰苯二甲酸酐、己二酸、多元醇、二元醇先進行熔融共縮聚生成聚酯多元醇樹脂，然后再加入一定數量的1號混合溶劑混合均勻而成。組分中各反應物的質量比為一元酸∶芳香二元酸∶鄰苯二甲酸酐∶己二酸∶多元醇∶二元醇∶1號混合溶劑等于1∶(0.1～0.9)∶(0.5～1.9)∶(0.2～0.9)∶(0.8～2.5)∶(0.1～0.9)∶(5～8)。一元酸為硬脂酸、軟脂酸、豆蔻酸、月桂酸的一種或幾種。芳香二元酸為對苯二甲酸、間苯二甲酸的一種或幾種。多元醇為甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇的一種或幾種。二元醇為新戊二醇、2-甲基丙二醇、乙二醇、一縮二乙二醇的一種或幾種。1號混合溶劑為甲酚、芳烴溶劑油、二甲苯的混合物，其質量比為(2.5～4.0)∶(0.5～1.5)∶(0.5～1.5)。催化劑為有機鈦-銻復合物，其用量為反應物質量的0.2％～1.5％。羥基組分的制備工藝為100℃至180℃反應1-3小時，180℃至200℃反應1-3小時，維持200℃反應1-3小時，200℃和0.01-0.09MPa負壓抽除二甲苯10分鐘至40分鐘，加入甲酚在180℃至200℃之間反應1-2小時，加入混合溶劑即制得羥基組分。所制備的聚酯多元醇樹脂的技術指標為酸值1-3mgKOH/g，羥值130-300mgKOH/g，數均分子量3000-6000(凝膠滲透色譜法測定，溶劑四氫呋喃)，分子量分布指數為(1.9～2.3)。
(2)封閉物組分制備封閉物由芳香二異氰酸酯、三元醇、酚類封閉劑和2號混合溶劑反應而成。組分中各反應物的質量比為4、4’-二苯基甲烷二異氰酸酯∶三元醇∶酚類封閉劑∶2號混合溶劑等于(2～6)∶(0.2～0.6)∶(2～5)∶(3～5)。三元醇為甘油、三羥甲基丙烷、三(2-羥乙基異氰脲酸酯)的一種或幾種。酚類封閉劑是二甲酚、甲酚中的一種或幾種。2號混合溶劑為甲酚、二甲基甲酰胺、二甲苯的混合物，其質量比為(0.5～1.0)∶(3～5)∶(3～5)。封閉物制備工藝為先將4、4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、三元醇、2號混合溶劑在60℃-80℃反應2～4小時，然后加入酚類封閉劑，在125℃-140℃，反應4～6小時，降溫至50℃即制得封閉物。所制備的封閉物技術指標為外觀透明粘性液體，殘留異氰酸根含量小于0.1％至0.5％，保質期一年以上。
(3)漆液配制聚氨酯漆包線漆的制備工藝為將羥基組分、封閉物組分和3號混合溶劑按照質量比為(1～1.9)∶(1～1.9)∶(1～3)進行混合，再加入漆液總量0.2％至1％的環烷酸鋅，在30℃～80℃，攪拌2至3小時，過濾除去懸浮雜質后制得聚氨酯漆包線漆。3號混合溶劑為甲酚、苯酚、芳烴溶劑油、二甲基甲酰胺的混合物，其質量比為(1～1.5)∶(1～1.5)∶(2～3)∶(0.8～1.2)。所制備的聚氨酯漆包線漆的技術指標為固含量25％至40％(180℃測)，粘度17秒至60秒(25℃測)，外觀為淡至黃色的透明粘性液體。
本發明的優點是1.在羥基組分配方設計中引入一定量的脂肪一元酸，包括硬脂酸、軟脂酸、豆蔻酸、月桂酸的一種或幾種，可以在聚酯多元醇分子鏈上連接上柔性側基，降低漆膜的直焊溫度，提高漆膜附著力，改善漆膜的拉伸及彎折鹽水針孔性能。
2、設計特定的羥基組分配方和生產工藝可以獲得酸值1-3mgKOH/g，羥值130-300mgKOH/g，數均分子量3000-6000的聚酯多元醇樹脂。其中適量鄰苯二甲酸酐部分代替芳香二元酸能起到降低直焊溫度和提高軟化擊穿溫度的雙重作用；適量三元醇可以使漆膜獲得滿意的交聯程度，提高漆膜的機械性能和耐電壓性能。
3、在羥基組分的生產工藝中，采用有機鈦-銻復合物為催化劑，可以使羥基組分中聚酯多元醇的合成時間縮短為5-8小時，約為現有工業生產周期的一半，降低了能耗和工耗。
4、在羥基組分生產工藝后階段加入一定量的甲酚在180℃至200℃之間反應1-2小時，目的是獲得分子量分布指數穩定在(1.9～2.3)范圍的聚酯多元醇，可提高漆包線漆的質量穩定性和涂制漆包線裕度范圍。
5、在封閉物制備中，設計特定的配方和一步法生產工藝可以獲得貯存穩定性達一年以上的封閉物半成品，進而提高了漆包線漆成品的貯存穩定性，穩定了產品的質量。
6、在聚氨酯漆包線漆的配漆工藝中采用二甲基甲酰胺部分代替二甲苯能起到溶劑和稀釋劑的雙重作用，可以在很寬的范圍內調節漆液的粘度和固含量以滿足不同涂線工藝(毛氈和模具法)和不同涂線設備(臥式和立式)的要求，漆包線的線徑范圍可拓寬為0.015mm～2.0mm，同時又可減少毒害性酚的用量，利于環保。
下面結合實施例對本發明作進一步描述具體實施方式
實施例一(1)羥基組分的制備將硬脂酸10千克、對苯二甲酸2千克、鄰苯二甲酸酐10千克、己二酸3千克、甘油12千克、新戊二醇3千克、有機鈦-銻復合催化劑0.3千克及5千克二甲苯依次加到反應釜中。啟動加熱裝置，在100℃～180℃之間均勻升溫反應2小時；180℃至200℃均勻升溫反應2小時；維持200℃反應2小時；200℃和0.03-0.09MPa負壓抽除二甲苯10分鐘；最后加入10千克甲酚在180℃至200℃之間反應1小時，依次加入甲酚19千克、芳烴溶劑油13千克、二甲苯12千克攪拌均勻，冷卻至室溫制得羥基組分。測定羥基組分中聚酯多元醇樹脂的技術指標為酸值2.2mgKOH/g，羥值220mgKOH/g，數均分子量4500，分子量分布指數為2.1。
(2)封閉物組分的制備在反應釜中加入4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯10千克、三羥甲基丙烷1.1千克、二甲酚11千克、甲酚0.8千克、二甲基甲酰胺4.5千克、二甲苯4.5千克。在70℃反應4小時，然后升溫至135℃，反應5小時，降溫至50℃即制得封閉物。封閉物技術指標為外觀透明粘性液體，殘留異氰酸根含量小于0.2％，貯存一年后沒有出現渾濁現象。
(3)聚氨酯漆包線漆的配制及漆包線性能將羥基組分30千克、封閉物組分29千克、甲酚4.5千克、苯酚4.5千克、芳烴溶劑油9千克、二甲基甲酰胺3千克，環烷酸鋅0.4千克，40℃，攪拌3小時，過濾除去懸浮雜質后制得聚氨酯漆包線漆。
所制備的聚氨酯漆包線漆的技術指標為固含量29％(180℃測)，粘度25秒(25℃測)，外觀為淡至黃色的透明粘性液體。
涂制線徑0.23mm的漆包線，漆包線外徑為0.255mm，漆包線表面光潔；在340℃焊錫時間小于1秒，焊錫表面無殘渣；拉伸3％或5％或及彎折條件下的鹽水針孔均為零孔；熱沖為175℃，30min，1D，不裂；室溫下平均擊穿電壓5000伏。
實施例二(1)羥基組分的制備將軟脂酸9千克、對苯二甲酸2千克、鄰苯二甲酸酐11千克、己二酸2.5千克、三羥甲基丙烷13千克、二乙二醇2.5千克、有機鈦-銻復合催化劑0.3千克及5千克二甲苯依次加到反應釜中。啟動加熱裝置，在100℃～180℃之間均勻升溫反應2小時；180℃至200℃均勻升溫反應2小時；維持200℃反應2小時；200℃和0.03-0.09MPa負壓抽除二甲苯10分鐘；最后加入10千克甲酚在180℃至200℃之間反應1小時，依次加入甲酚19千克、芳烴溶劑油13千克、二甲苯12千克攪拌均勻，冷卻至室溫制得羥基組分。測定羥基組分中聚酯多元醇樹脂的技術指標為酸值1.9mgKOH/g，羥值230mgKOH/g，數均分子量5500，分子量分布指數為2.2。
(2)封閉物組分的制備在反應釜中加入4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯10千克、甘油0.3千克、三(羥乙基)異氰脲酸酯1.1千克、二甲酚11千克、甲酚0.8千克、二甲基甲酰胺4.5千克、二甲苯4.5千克。在70℃反應4小時，然后升溫至135℃，反應5小時，降溫至50℃即制得封閉物。封閉物技術指標為外觀透明粘性液體，殘留異氰酸根含量小于0.3％，貯存一年后沒有出現渾濁現象。
(3)聚氨酯漆包線漆的配制及漆包線性能將羥基組分31千克、封閉物組分32千克、甲酚4.5千克、苯酚4.5千克、芳烴溶劑油9千克、二甲基甲酰胺3千克，環烷酸鋅0.4千克，40℃，攪拌3小時，過濾除去懸浮雜質后制得聚氨酯漆包線漆。
所制備的聚氨酯漆包線漆的技術指標為固含量32％(180℃測)，粘度30秒(25℃測)，外觀為淡至黃色的透明粘性液體。
涂制線徑0.50mm的漆包線，漆包線外徑為0.555mm，漆包線表面光潔；在340℃焊錫時間小于1.5秒，焊錫表面無殘渣；拉伸3％或5％或及彎折條件下的鹽水針孔均為零孔；熱沖為175℃，30min，1D，不裂；室溫下平均擊穿電壓11000伏。
權利要求
1.一種可低溫直焊無針孔的聚氨酯漆包線漆的制備方法，包括下列步驟(1)羥基組分制備羥基組分由一元酸、芳香二元酸、鄰苯二甲酸酐、己二酸、多元醇、二元醇先進行熔融共縮聚生成聚酯多元醇樹脂，然后再加入一定數量的1號混合溶劑混合均勻而成；組分中各反應物的質量比為一元酸∶芳香二元酸∶鄰苯二甲酸酐∶己二酸∶多元醇∶二元醇∶1號混合溶劑等于1∶(0.1～0.9)∶(0.5～1.9)∶(0.2～0.9)∶(0.8～2.5)∶(0.1～0.9)∶(5～8)；一元酸為硬脂酸、軟脂酸、豆蔻酸、月桂酸的一種或幾種；芳香二元酸為對苯二甲酸、間苯二甲酸的一種或幾種；多元醇為甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇的一種或幾種；二元醇為新戊二醇、2-甲基丙二醇、乙二醇、一縮二乙二醇的一種或幾種；1號混合溶劑為甲酚、芳烴溶劑油、二甲苯的混合物，其質量比為(2.5～4.0)∶(0.5～1.5)∶(0.5～1.5)；催化劑為有機鈦-銻復合物，其用量為反應物質量的0.2％～1.5％；羥基組分的制備工藝為100℃至180℃反應1-3小時，180℃至200℃反應1-3小時，維持200℃反應1-3小時，200℃和0.01-0.09MPa負壓抽除二甲苯10分鐘至40分鐘，加入甲酚在180℃至200℃之間反應1-2小時，加入混合溶劑即制得羥基組分；(2)封閉物組分制備封閉物由芳香二異氰酸酯、三元醇、酚類封閉劑和2號混合溶劑反應而成；組分中各反應物的質量比為4、4’-二苯基甲烷二異氰酸酯∶三元醇∶酚類封閉劑∶2號混合溶劑等于(2～6)∶(0.2～0.6)∶(2～5)∶(3～5)；三元醇為甘油、三羥甲基丙烷、三(2-羥乙基異氰脲酸酯)的一種或幾種；酚類封閉劑是二甲酚、甲酚中的一種或幾種；2號混合溶劑為甲酚、二甲基甲酰胺、二甲苯的混合物，其質量比為(0.5～1.0)∶(3～5)∶(3～5)；封閉物制備工藝為先將4、4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、三元醇、2號混合溶劑在60℃-80℃反應2～4小時，然后加入酚類封閉劑，在125℃～140℃，反應4～6小時，降溫至50℃即制得封閉物；(3)漆液配制聚氨酯漆包線漆的制備工藝為將羥基組分、封閉物組分和3號混合溶劑按照質量比為(1～1.9)∶(1～1.9)∶(1～3)進行混合，再加入漆液總量0.2％至1％的環烷酸鋅，在30℃～80℃，攪拌2至3小時，過濾除去懸浮雜質后制得聚氨酯漆包線漆；3號混合溶劑為甲酚、苯酚、芳烴溶劑油、二甲基甲酰胺的混合物，其質量比為(1～1.5)∶(1～1.5)∶(2～3)∶(0.8～1.2)。
2.根據權利要求1所述的可低溫直焊無針孔的聚氨酯漆包線漆的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中，所制備的聚酯多元醇樹脂的技術指標為酸值1-3mgKOH/g，羥值130-300mgKOH/g，數均分子量3000-6000(凝膠滲透色譜法測定，溶劑四氫呋喃)，分子量分布指數為(1.9～2.3)。
3.根據權利要求1所述的可低溫直焊無針孔的聚氨酯漆包線漆的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中，所制備的封閉物技術指標為外觀透明粘性液體，殘留異氰酸根含量小于0.1％至0.5％，保質期一年以上。
4.根據權利要求1所述的可低溫直焊無針孔的聚氨酯漆包線漆的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中，所制備的聚氨酯漆包線漆的技術指標為固含量25％至40％(180℃測)，粘度17秒至60秒(25℃測)，外觀為淡至黃色的透明粘性液體。
全文摘要
本發明公開了一種可低溫直焊無針孔的聚氨酯漆包線漆的制備方法，包括(1)羥基組分制備、(2)封閉物組分的制備、(3)聚氨酯漆包線漆的配制，用該方法制備的漆包線漆所涂制的漆包線能夠在不高于340℃的條件下直焊，并實現漆包線拉伸或彎折零針孔。
文檔編號C08G63/00GK101029203SQ200710019760
公開日2007年9月5日 申請日期2007年2月8日 優先權日2007年2月8日
發明者左曉兵, 張建耀, 吳銀忠, 朱亞輝 申請人:常熟理工學院