專利名稱：一種導熱絕緣涂料以及使用了該涂料的絕緣電線的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可以得到柔軟性優異的絕緣皮膜的聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料以及具有優異的導熱性的絕緣電線。
背景技術：
絕緣涂料(insulating coatings),是一種具有優良電絕緣性的涂料。根據用途不同，絕緣涂料可分為(I)浸潰絕緣漆，用于繞組的浸潰絕緣處理；(2)漆包線漆，用作導線的絕緣層；(3)硅鋼片漆，用作硅鋼片的絕緣層；(4)覆蓋絕緣漆，用作已經浸潰絕緣處理的繞組等的保護層，以防機械損傷或裝配方便之用；(5)粘合絕緣漆，用來粘合云母、層壓板等絕緣材料；(6)特種絕緣漆，如電阻、電容和電位器等的絕緣層用漆。對于主要用于電動機或變壓器等的線圈的絕緣電線，特別是在導體上涂布燒結絕緣涂料而形成絕緣皮膜的漆包線而言，在為了形成線圈而回卷時受到苛刻的加工應力。為了降低施加給漆包線的這種加工應力，采取提高漆包線表面的潤滑性的方法。例如，已知有將以石蠟及脂肪酸酯為主要成分的潤滑材料單獨或添加到絕緣涂料中后涂布或燒結在漆包線表面上的方法、燒結在絕緣涂料中配合有穩定化的異氰酸酯及潤滑劑的材料的方法、或燒結在絕緣涂料中配合有鈦酸酯的材料的方法。(例如日本特開平9-45143號公報；專利文獻2 :日本特開平7-134912號公報)CN 102385948A公開了一種聚酯酰亞胺樹脂絕緣涂料和使用該涂料的絕緣電線及線圈，該絕緣電線具有與以往相等的絕緣包覆層厚度卻具有比以往更高的局部放電起始電壓。CN 102161863A公開了一種絕緣涂料、其制造方法和使用其的絕緣電線和其制造方法。該絕緣涂料可形成與以往同等的局部放電起始電壓并具有在軋制加工時或線圈成型時等不產生裂縫等機械強度的絕緣覆膜。CN 101831240A公開一種絕緣涂料和絕緣電線、以及使用其的線圈，不會降低清漆粘著力且可以提高潤滑性。該絕緣涂料為一種含有聚酰胺酰亞胺樹脂和潤滑劑成分的絕緣涂料，該聚酰胺酰亞胺樹脂是由異氰酸酯成分和酸成分進行合成反應而得到的，其中，所述聚酰胺酰亞胺樹脂的末端異氰酸酯基由碳原子數為8以上的高級醇組成的密封劑來密封。CN 102002317A公開了一種聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料以及使用了該涂料的絕緣電線。所述的聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料可以得到具有良好的柔軟性、耐模壓成型性優異的絕緣皮膜。該聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料是使異氰酸酯成分與酸成分在溶劑中進行合成反應而成的，所述異氰酸酯成分含有5 50mol%的作為在分子中具有彎曲結構的異氰酸酯的2，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯。
在電子電氣行業使用的導熱涂層有時還須具備良好的電絕緣性，即絕緣導熱涂料，才能滿足絕緣場合下的散熱。但是，大多數聚合物基涂層不導熱或低導熱，甚至是絕熱的(如導彈外熱防護涂層)。因此，開發一種絕緣性良好，同時導熱性能又比較優異的涂料，是本領域一個亟待解決的問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種絕緣性良好，同時導熱性能又比較優異的涂料。本發明是通過如下技術方案實現的一種導熱絕緣涂料為在聚酰胺酰亞胺樹脂中加入絕緣導熱填料。
優選地，所述聚酰胺酰亞胺樹脂的制備過程為使異氰酸酯與酸在溶劑中進行合成反應而形成。優選地，所述異氰酸酯包括5-50mol %具有彎曲結構的異氰酸酯；所述具有彎曲結構的異氰酸酯優選為2，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯。優選地，所述異氰酸酯成分含有4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯醚二異氰酸酯、萘二異氰酸酯中的任意I種或至少2種的組合。本發明所述的導熱涂料，通過在聚酰胺酰亞胺樹脂中加入絕緣導熱填料，從而達到所述涂料絕緣性良好的同時，導熱性能也很優異。本發明采用的聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料中，異氰酸酯成分中的5-50mOl%使用在分子結構中具有彎曲結構的2，4’ -MDI0另外，在異氰酸酯成分中，優選并用具有直鏈結構的4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯(4，4’ -MDI)。為了不損失一般的聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料的優異特性并使其更好地分散絕緣導熱材料，最優選使用2，4’ -MDI0另外，作為4，4’-MDI 的異構體，有 3，4’-MDI、3, 3’_MDI、2, 3’_MDI、2, 2’-MDI，可以將其代替 4，4’-MDI使用，也可以與4，4’ -MDI并用。2,4’ -MDI的配合比例優選5_50m%，更優選10 40mol%的范圍。由于小于5mol %時改善絕緣導熱材料的分散性差，大于50mol %則合成時的反應性降低、隨之特性降低，因此不優選。作為其他可以并用的異氰酸酯成分，優選甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯醚二異氰酸酯(EDI)、萘二異氰酸酯(NDI)、苯二異氰酸酯(PDI)、二甲苯二異氰酸酯(XDI)、二苯砜二異氰酸酯(SDI)、二甲基聯苯二異氰酸酯(TODI)、或二甲氧基苯胺二異氰酸酯(DADI)等芳香族二異氰酸酯類或具有聯苯結構的異氰酸酯、以及其異構體，根據需要也可以并用六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、二環己基甲烷二異氰酸酯(H-MDI)、氫化XDI等脂肪族二異氰酸酯或三苯甲烷三異氰酸酯等多官能異氰酸酯或聚合異氰酸酯、或TDI等多聚體等。作為酸成分，最優選單獨使用偏苯三酸酐(TMA)，根據需要也可以并用均苯四酸二酐(PMDA)、二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)、聯苯四羧酸二酐(S-BPDA)、二苯砜四羧酸二酐(DSDA)、氧雙鄰苯二甲酸二酐(ODPA)等芳香族四羧酸二酐及其異構體類或丁烷四羧酸二酐或5- (2，5- 二氧四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-I，2- 二羧酸酐等脂環式四羧酸二酐類、或者苯均三酸或三(2-羧基乙基)異氰脲酸酯(CIC酸)等三羧酸及其異構體類等，優選不會阻礙耐絕緣導熱材料分散性能改善的酸成分。在聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料合成時，可以使用胺類或咪唑類、咪唑啉類等反應催化劑，但優選不損害涂料穩定性的催化劑。優選地，所述絕緣導熱填料選自三氧化二鋁、氮化硅、碳化硅、氮化鋁、二氧化硅、氧化鎂、氧化鈹、氧化性或碳粉中的任意I種或至少2種的組合。固體內部導熱載體分為電子、聲子、光子三種。金屬晶體因存在大量自由電子其熱導率很高。晶體導熱是通過排列整體的晶粒熱振動來實現的，通常用聲子概念來描述。非金屬材料中，晶體由于微粒遠程有序性比非晶體大得多 ，故導熱性也較好。聚合物因聲子自由程很小，故導熱率很低。對填充型導熱膠黏劑來講，熱導率取決于導熱填料和樹脂基體與導熱填料的共同作用。分散于樹脂中的不同形狀的導熱填料用量較小時，雖均勻分散于樹脂中，但若彼此間未能形成接觸和相互作用，材料導熱性提高不大；當填料用量提高到某一臨界值時，填料間形成接觸和相互作用，體系內形成了類似網狀或鏈狀的結構形態，即形成導熱網鏈，熱導率提高很快。優選地，本發明所述的絕緣導熱填料為三氧化二鋁，進一步優選所述三氧化二鋁的添加量為絕緣涂料的5-30wt%，優選20wt%。20wt%的三氧化二鋁混雜填料可使體系獲得最高熱導率，同時還可達到降低成本、改善力學性能的目的。本發明的目的之二是提供一種絕緣電線，所述絕緣電線具有絕緣覆膜，所述絕緣覆膜是通過將本發明所述的導熱絕緣涂料涂布在導體或其他的絕緣覆膜上。與現有技術相比，本發明所述的導熱絕緣涂料具有如下有益效果添加有導熱絕緣材料，使漆包線漆具有絕緣性能的同時，能夠具有導熱性，尤其是加入三氧化二鋁作為導熱絕緣材料，絕緣涂料的導熱性能更加優異，最高達到
I.41W (m K)-1。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發明作進一步解釋說明，但是本發明要求保護的范圍并不限于此。實施例本發明實施例所述的導熱絕緣涂料通過如下方法制備首先，向裝有攪拌機、回流冷凝管、氮氣流入管、溫度計的燒瓶中加入配方量的原料，在氮氣中邊攪拌邊用約I小時加熱至130°C，為了得到比濃粘度約為0. 5dl/g的聚酰胺酰亞胺樹脂溶液，在該溫度下反應2小時后，溶劑稀釋至相對于聚酰胺酰亞胺樹脂100質量份，催化劑成分為300質量份。實施例I投入作為異氰酸酯成分的12. 5g(0. 05摩爾)的2，4’ -MDI ( 二苯基甲烷二異氰酸酯)和 237. 5g(0. 95 摩爾)的 4，4’ -MDI、作為酸成分的 192.0g(1.0 摩爾)^ TMAUOgH氧化二鋁以及作為溶劑的IOOOg的NMP，進行合成后，用300g的DMF稀釋，得到樹脂成分濃度25質量％的聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料(高柔軟性聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料)。將上述聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料在0. 8mm的銅導體上涂布燒結，得到皮膜厚為31iim的漆包線。
實施例2投入作為異氰酸酯成分的50. Og(0. 20摩爾)的2，4，-MDI和200. Og(0. 80摩爾)的4，4’-MDI、作為酸成分的192. 0g(1.0摩爾)的TMA、8g氧化鈹以及作為溶劑的IOOOg的NMP,進行合成后，用300g的DMF稀釋，得到樹脂成分濃度25質量％的聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料(高柔軟性聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料)。將上述聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料在0. 8mm的銅導體上涂布燒結，得到皮膜厚為31iim的漆包線。實施例3投入作為異氰酸酯成分的125. Og (0.50摩爾)的2，4’-MDI和125. Og (0. 50摩爾)的4，4’ -MDI、作為酸成分的192.0g(1.0摩爾)的TMA、20g碳化硅以及作為溶劑的IOOOg的NMP，進行合成后，用300g的DMF稀釋，得到樹脂成分濃度25質量％的聚酰胺酰亞胺樹脂 絕緣涂料(高柔軟性聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料)。將上述聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料在0. 8mm的銅導體上涂布燒結，得到皮膜厚為30iim的漆包線。對比例投入作為異氰酸酯成分的50. Og(0. 20摩爾)的2，4，-MDI和139. 2g(0. 80摩爾)的TDI、作為酸成分的172. 8g(0. 9摩爾)的TMA和21.8g(0. I摩爾)的PMDA以及作為溶劑的900g的NMP，進行合成后，用250g的DMF稀釋，得到樹脂成分濃度25質量％的聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料(高柔軟性聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料)。將上述聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣涂料在0. 8mm的銅導體上涂布燒結，得到皮膜厚為31iim的漆包線。對比試驗對于實施例I 3和比較例中的絕緣涂料的性狀、熱導率、電學性能、耐熱性能進行評價，評價結果如表I所示。表I實施例I 3和比較例的性能測試結果
權利要求
1.一種導熱絕緣涂料，其特征在于，所述涂料為在聚酰胺酰亞胺樹脂中加入絕緣導熱填料。
2.如權利要求I所述的導熱絕緣涂料，其特征在于，所述聚酰胺酰亞胺樹脂的制備過程為使異氰酸酯與酸在溶劑中進行合成反應而形成。
3.如權利要求I或2所述的導熱絕緣涂料，其特征在于，所述異氰酸酯包括5-50mol%具有彎曲結構的異氰酸酯；所述具有彎曲結構的異氰酸酯優選為2，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酷。
4.如權利要求1-3之一所述的導熱絕緣涂料，其特征在于，所述異氰酸酯成分含有4，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酷、甲苯ニ異氰酸酯、ニ苯醚ニ異氰酸酷、萘ニ異氰酸酯中的任意I種或至少2種的組合。
5.如權利要求1-4之一所述的導熱絕緣涂料，其特征在于，所述絕緣導熱填料選自三氧化ニ鋁、氮化硅、碳化硅、氮化鋁、ニ氧化硅、氧化鎂、氧化鈹、氧化性或碳粉中的任意I種或至少2種的組合。
6.ー種絕緣電線，其特征在于，所述絕緣電線具有絕緣覆膜，所述絕緣覆膜是通過將權利要求1-5之一所述的導熱絕緣涂料涂布在導體或其他的絕緣覆膜上。
全文摘要
本發明提供一種導熱絕緣涂料，其特征在于，所述涂料為在聚酰胺酰亞胺樹脂中加入絕緣導熱填料；所述聚酰胺酰亞胺樹脂的制備過程為使異氰酸酯與酸在溶劑中進行合成反應而形成；所述絕緣導熱填料選自三氧化二鋁、氮化硅、碳化硅、氮化鋁、二氧化硅、氧化鎂、氧化鈹、氧化性或碳粉中的任意1種或至少2種的組合。所示的導熱絕緣涂料添加有導熱絕緣材料，使漆包線漆具有絕緣性能的同時，能夠具有導熱性。
文檔編號H01B7/02GK102690597SQ20121019464
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月13日 優先權日2012年6月13日
發明者駱玉明 申請人:天長市銀狐漆業有限公司