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技術論文 

 

耐高溫漆包線漆的研究進展

引言

隨着經濟和人民生活水平的提高,漆包線漆在 和民生領域的需求都在迅速增長。作為一種電絕緣性能優良的塗料,漆包線漆是電工設備中必不可少的材料,其品質直接關係到電氣設備的經濟技術指標和運行壽命。由於電機電器朝體積小、功率大的趨勢發展,而線圈在運行中會產生大的熱量,因此對絕緣材料的耐熱等級要求越來越高,而核動力和宇宙空間技術的發展對繞組線提出了更苛刻的耐高溫要求,同時,繞組的機械化和高速化進程要求繞組線具有良好的表面性能。

 

漆包線漆概述

漆包線由裸導線和包覆在其外的絕緣漆膜兩部分組成,通過塗線后繞成線圈再浸塗粘結樹脂使各匝導線粘結在一起。漆包線漆性能的優劣、工藝裕度的大小和質量的穩定與否都會直接影響漆包線的性能。在漆包線生產加工過程和電機電器運行中會產生各種錯綜複雜的機械應力如摩擦、彎曲、拉伸、壓縮、衝擊應力等,所以漆膜應具有彈性和柔韌性。此外,漆膜還要能經受應力狀態下的溫度急變和熱、電、機械應力的聯合作用[1]

 

耐高溫漆包線漆典型品種簡介

漆包線漆屬於電氣絕緣漆,它的主要成分和關鍵因素是基體樹脂,樹脂的性能直接決定了漆的性能和適用範圍[2]。根據使用溫度可將漆包線漆分為不同的耐熱等級,將耐溫<180 的絕緣漆稱為一般漆包線漆,耐溫≥180 的漆稱為耐高溫漆包線漆。

2.1 聚酯亞胺漆包線漆

聚酯亞胺漆包線漆于20 世紀60 年代由德國BECK公司通過酰亞胺基團改性聚酯獲得,在國際上是180 級漆的主要品種。該產品具有較好的電氣性能和機械強度,且耐熱衝擊和耐軟化擊穿,在180級及以上復合塗層漆包線製造中作為底漆塗層的主要材料,在耐高溫和耐氟利昂的電機電器中得到廣氾應用。我國于80 年代從德國BECK和意大利SIVA引進聚酯亞胺漆製造技術,李強軍等[3]基於高分子鏈適度交聯理論,用二元酯、乙二醇和塞克通過酯交換得到兩端含羥基的聚酯樹脂,再進行亞胺化生成聚酯亞胺樹脂,其結構如圖所示。結果表明,塞克的使用提高了漆的耐熱性能,增強了漆膜的強韌性;引入亞胺基團顯著改善了漆膜的強度、彈性、耐熱衝擊和軟化擊穿性能。盧軍彩等[4]通過將耐熱的亞胺環氧引入到傳統聚酯亞胺中,改性獲得了一種H級不飽和聚酯亞胺無溶劑浸漬漆,提高了漆膜的高溫粘結力。國產的不飽和聚酯亞胺無溶劑浸漬漆應用在風力發電機上其介質損耗低、電氣強度高、抗潮濕防電暈效果好,絕緣狀況穩定,發展前景良好[5]

 

2.2 聚酰胺酰亞胺漆包線漆

聚酰胺酰亞胺(PAI)主鏈結構中同時具有耐熱的亞胺環和柔性的酰胺基團,于20 世紀60 年代中期首先由AMOCO公司研製成功,其耐熱性高,可在210 下長期使用,除具有良好的介電性能、力學性能、耐化學腐蝕、耐冷凍劑性能外,還大幅提高了與導體的粘合性及可繞性,同時耐磨性也有所提高,是一種綜合性能優良的級耐高溫漆包線漆,大部分用於製造復合塗層耐熱性漆包線的外塗層,在歐美國家已被視為一般用途的漆包線漆。與聚醚酰亞胺形成的復合漆包線是世界上耐高溫漆包線的主要品種,廣氾用於牽引電機、密封電機,特別是耐冷凍壓縮機線圈的製造上。我國于20 世紀7080 年 始研發PAI漆,90年代引進歐洲製造技術,該漆包線的質量與國際水平持平。李楠等[6]將氟基團引入PAI聚合物中,提高了其溶解性和柔韌性,依靠氟原子的疏水性降低了PAI 的吸水率,同時有效提高了其介電性能、透光率和熱氧化穩定性。用制得的自粘性耐高溫電磁線漆與聚酰亞胺底漆復合塗制電磁線,繞制線圈,經過熱熔可使線圈成一整體,提高了電機線圈的整體性、機械強度和表面光滑性。為滿足高速繞線的要求,張俊等[7]發明瞭一種制備自潤滑PAI絕緣漆的方法,通過在PAI樹脂中添加潤滑劑、有機硅等使摩擦係數顯著降低,滿足其在冰箱壓縮機中的應用。

 

聚酰亞胺漆包線漆

3.1 聚酰亞胺漆包線漆的性能優勢

聚酰亞胺是一種五元環鏈聚合物,聚酰亞胺大分子吸水率低,大量酰亞胺基團閉環,碳氮鍵處在五元雜環的保護之下,穩定性好[8],從20 世紀5060 年代起,迅速發展成為最有價值的耐高溫材料之一。聚酰亞胺問世之初首先被用於制漆,19 世紀60年代Du Pont 公司公佈了Pyre-ML 聚酰亞胺漆及其應用於電機上的試驗結果。結果表明,聚酰亞胺漆用於耐高溫電機電器、電子元件的線圈繞組,不僅漆膜硬度和非軟化性很大,而且對導體粘合力較高,最先得到產業化,被用作電磁線的絕緣塗層和柔性印刷線路板用聚酰亞胺覆銅箔。現代集成技術要求介電材料的耐熱溫度在450 以上,同時還應有優良的力學性能以防止龜裂的產生和發展、低的缺陷密度、低吸水率和高環境穩定性。聚酰亞胺漆包線漆在使用性能上遠遠優于其他品種,大大延長了漆包線的高溫使用期限。只有漆膜的耐磨性稍次於聚酯和聚乙烯醇縮醛塗層,但若改善聚酰亞胺漆包線的熱處理條件或者將漆用於多層漆包線的底層,此性能就會得到改善[9]

3.2 聚酰亞胺漆包線漆的制備與應用研究

目前合成聚酰亞胺的途徑有很多,包括熔融縮聚法、溶液縮聚法、界面縮聚法等,可以根據應用目的不同進行選擇。其中溶液縮聚法是當前較為成熟的合成方法,它首先由二元胺和二元酐預聚得到聚酰胺酸溶液,然後在高溫下亞胺化制得(包括熱亞胺化、化學亞胺化、異酰亞胺化等),該法特別適合於合成芳香族聚酰亞胺。1959 Du Pont 公司首次報道了兩步法合成聚酰亞胺的工藝,隨後成為使用最廣氾的合成路線[10-14]。通過二元酐和二元胺在高沸點溶劑如酚類溶劑中加熱縮聚可以一步得到粘度低而固含量較高的聚酰亞胺溶液,在一定加工溫度下得到低粘度的熔體,方便成型加工,這種方法被用於制備熱固性聚酰亞胺材料。一般合成聚酰亞胺的過程中都不產生無機鹽類副產物,這對於製成電機絕緣材料十分有利,消除了副產物污染所導致絕緣老化加速的影響。

漆包線漆必須具有合適的分子量和均勻的分子量分布,經過精細過濾,使得漆膜均勻,不產生缺陷。密封電機通常是在高速繞線設備上生產,在繞線時漆包線需承受一定的張力,因此要求漆包線表面具有良好的耐磨性和潤滑性,解決的方法是在漆包線表面塗覆一層自潤滑漆膜[15]。目前我國漆包線漆行業耐高溫、高附加值的漆種產量規模較小,大部分依賴進口。隨着時代的發展,漆包線用戶在耐高溫和其他特殊性能上提出越來越高的要求,各種耐電暈、耐冷媒、自粘性復合漆包線應運而生,並逐步取代單一漆包線。美國Phelps Dodge 公司在20世紀90 年代生產的復合漆包線達總產量的2/3,歐洲BECK 公司的耐高溫和復合漆包線漆產品達90%以上。將聚酰亞胺漆包線漆應用到復合漆包線中,既能發揮其優越的耐高溫特性,又能有效降低製造成本。

聚酰亞胺在基材上形成塗層膜用作半導體絕緣膜或者液晶定向膜,廣氾用於電學和電子領域中的保護材料或絕緣材料。塗覆后溶液的流動性對成膜光滑起到重要作用,可以調勻塗膜表面的不規整,但聚酰亞胺的常用溶劑常因表面張力大而流動性差。MISHINA MAKOTO [16]將二胺溶于極性非質子溶劑中,再加入四羧酸二酸酐反應獲得聚酰胺酸溶液,將其溶于5%60%重量的丙二醇衍生物(其結構如圖所示)的有機溶劑中制得漆,塗覆于基材上,在120250 範圍熱亞胺化,最終在基材上形成均勻平整的聚酰亞胺漆塗層。

以均苯四甲酸二酐和4,4’-二氨基二苯醚合成絕緣漆,塗覆于玻璃片上烘烤制得薄膜,然後採取不同的亞胺化工藝制備聚酰亞胺漆膜。採用紅外光譜圖中725 cm-1特征波數計算了均苯型聚酰亞胺絕緣漆在不同亞胺化工藝下的亞胺化率,結果發現溫度是控制均苯聚酰亞胺絕緣漆亞胺化的關鍵,300 可完成亞胺化,亞胺化程度越高其電氣絕緣性能和機械性能越好,但其電氣強度在300 亞胺化溫度時開始出現下降的趨勢。李同生等[20]根據有機無機納米復合的理念,將粘土、固化潤滑劑和聚酰胺酸的溶液噴塗在基材上,熱處理形成增韌耐磨的聚酰亞胺漆塗層膜,它除了具有高機械強度、耐熱耐腐蝕的性能外,還具有低摩擦、耐磨損的特性。有機無機納米復合是新興的提高分子材料綜合性能的技術,整合了無機材料的耐熱性、低熱膨脹係數和有機聚合物的韌性、延展性及其可加工性,同時無機納米微粒的尺寸效應大大增加了無機納米微粒與高聚物之間的作用,提高了其強度、韌性、可塑性。徐偉紅等[21]針對電機定子部件繞包線苛刻的技術要求,發明瞭一種包含多層絕緣層的銅扁線。使用聚酰亞胺薄膜提高了其耐電壓擊穿性能,雲母提高了其耐電暈性,玻璃絲增加了繞包線的柔韌性,而自粘漆加熱后對線圈起到定型作用。

 

3.3 聚酰亞胺漆包線漆的改性設計

聚酰亞胺規整的剛性鏈分子結構和結晶性使聚酰亞胺存在較強的分子間作用,使分子鏈緊密堆積,賦予了其突出的綜合性能,但同時具有不溶不熔、難于加工;其薄膜硬而脆且強度不夠;粘接性能不理想;固化溫度高、合成工藝難等缺陷。例如在聚酰亞胺漆包線漆的生產中,漆液固含量低而粘度高是目前存在的主要問題,國內聚酰亞胺漆包線漆的固含量通常只有20%左右。漆包線漆多用甲酚、 作為溶劑,對人體和水質、大氣會造成嚴重損害,因此,如何減少有害溶劑用量,改變溶劑體系等成為漆包線漆行業急需解決的問題。漆包線漆通過提高固含量和降低粘度就能簡單的降低溶劑含量,不僅可以節約原料,也可以節約能源,減少塗漆毛氈損耗,降低塗漆難度[22-23]。為研製高固含量的耐高溫漆包線漆,並且獲得柔韌、綜合性能良好的漆膜,需對聚酰亞胺的分子結構進行合理設計。為滿足不同的需求現已研發出眾多品種的聚酰亞胺,開發具有合成價值的單體對聚酰亞胺的發展非常有意義。虞鑫海等[24]利用對苯二酚、2,4-二硝基氯苯和碳酸鉀在N,N-二甲基甲酰胺和甲苯的混合溶劑體系合成1,4-(2,4-二硝基苯氧基)苯;然後,在Pd/C-水合肼體系中合成了一種新型的四氨基芳香族化合物1,4-(2,4-二氨基苯氧基)苯,以其為支化單體,聯用4,4'-二氨基二苯醚與均苯四甲酸二酐在強極性非質子有機溶劑中進行聚合反應,得到了粘稠狀的支化型聚酰胺酸溶液,經塗膜、熱亞胺化,得到了相應的支化型聚酰亞胺薄膜。接觸角測試表明引入支化結構有利於提高聚酰亞胺的疏水性,降低吸水率。熱失重分析顯示此類聚酰亞胺的耐熱性能優異,其起始熱分解溫度達到590.9 。這種獨特的高支化聚酰亞胺分子結構在保証耐高溫前提下為改善漆包線漆的柔韌性提供了新思路[25-28]。陳荊曉[29]採用兩步法合成主鏈含氟的可溶性聚酰亞胺后,利用氯甲基作為活性基團,分別在主鏈成功引入單三苯甲基化1n-二醇剛性側鏈或聚丙二醇單丁醚側鏈,並且制備了具有不同接枝率的聚合物。結果表明,聚酰亞胺經側鏈修飾,介電常數明顯降低,溶解性能得到改善,為其在介電材料中的應用打下良好基礎。

 

結束語

在機電、家電、電子產品消費激增的帶動下,國內漆包線市場需求幾年前已突破60 萬噸,預測到2015 年將達到160 萬噸。生產企業已經開始向科技型生產企業轉型,開始生產用於繼電器、微特電機、微型和高精密電子元器件領域的微細漆包線等。提高漆包線的耐熱性是國內外漆包線行業一直積極努力的方向。聚酰亞胺可以對處於高溫、高壓、高輻射環境工作中的電機起到絕緣作用。如何降低聚酰亞胺漆包線漆的生產成本,進一步改進現有產品的性能,加快實現國產化已經成為目前重點研究方向和發展趨勢。

 

北美電磁線技術

摘要:漆包線絕緣漆在過去50年已日趨成熟,可耐極高溫,具有很高的電氣和機械性能。本文介紹的就是北美電磁線行業的曆史與現狀。

朮語:電磁線-亦稱繞組線,是一種單股絕緣線,銅制或鋁制,用於製造電機、發電機、變壓器和其他採用電磁場的設施上的線圈。
聚合物-是一種高分子量的塑料或樹脂材料。對電磁行業有意義的就是那些能夠形成連續塗膜的聚合物。
溶 劑-是用溶解聚合物的化合物,其結果是使粘度變小,並讓聚合物能塗成薄膜。
電磁線漆-也稱絕緣漆,是塗在線表面經烘烤形成連續電絕緣膜的聚合物溶液。

一、 北美市場
1、 電磁線生產廠家
我們今天所了解的北美電磁線產業起源於1912年,當時喬治.雅各布斯在印第安那州福德文鎮建立了他的小型電磁線公司-杜迪羅製造公司(The Dudlo Manufacturing Company)。雅各布斯是最早開發合成彈性塗料替代棉纖維作線絕緣層的先驅之一。
到1927年,杜迪羅公司使得福德文鎮成為世界電磁線之都,1929年成立了Phelps Dodge公司-當時稱作英加製造公司(Inca Manufacturing Company)。1933年維克特里亞在同一城市建立了亞電磁線公司(Rea Magnet Wire Company)。1936年,杜迪羅公司將其總部遷往紐約州,但愛塞克斯電線公司(Essex)決定利用杜迪羅的部分舊廠房生產電磁線。
美國當今四大電磁線生產廠家為:
阿爾卡特(Alcatel)電磁線公司(肯塔基、密甦里和加拿大安大略)
愛塞克斯(Essex)集團(印第安那)
菲爾普斯道奇(Phelpa Dodge)電磁線公司(印第安那、肯塔基、北卡羅來納和得克薩斯)
里亞(Rea)電磁線公司(印第安那和新墨西哥)
其他主要生產廠家有:
Elektrisola公司
Femco電磁線公司(印第安那)
通用電氣公司
Mahnetek公司
住友電磁線美國公司(肯塔基)
另有一些小型工廠:略

其中許多公司專業生產微細線或特種用途線。
Condumex 和Magnekon這兩家公司將總部設在墨西哥。Elektrsola和Phelps Dodge在墨西哥也有廠房,Essex也準備在那儿建廠。另IUSA在墨西哥也有廠。

2、 電磁線絕緣漆生產廠家
P.D.George公司,在美國和墨西哥建有生產設施,是目前北美最大的電磁線絕緣漆和
被浸漬漆廠家。他的業務包括電工絕緣塗料、密封劑和拉罐化合物。公司成立于1996年阿爾塔納集團收購,加入其他三家絕緣漆廠-Dr.Wiedeking(德國),Deatech-Siva(意大利)和Rembrandtin公司(奧地利)的行列。
斯堪納迪(Schenectady)國際公司,是一家專業生產烷基苯酚的全球化公司。儘管成立的時候為電工絕緣公司,但目前絕緣漆和浸漬漆的銷量只占其銷售的很小一部分。斯堪納迪在加拿大和墨西哥建有工廠,最近還收購了Dr.Beck公司(德國和英國)。
蘭巴(Ranbar)公司,即以前在賓夕法里亞的工廠。他們生產浸漬漆及部分特種絕緣漆。在浸漬漆方面與斯堪納迪公司有生產和銷售協議。
Von Roll Isola公司是以前的通用電氣絕緣材料分部。開始以IMI公司成在,但很快被瑞士的Von Roll Isola公司收購。
在美國,有兩家電磁線生產公司建有自己的絕緣漆廠。
Phelps Dodge公司和Essex公司
也有几家歐洲公司在北美建有小型絕緣漆生產設施;
Herberts在墨西哥城北部建有工廠
Sandolin是位於加拿大安大略的稀釋工廠,稀釋等公司的中間體。
二. 生產製造
1. 廠房地理選位
美國依然在其本土範圍內擁有很大的電磁線生產能力。過去數年,由於從經 濟方面和貿易方面的考慮,也促使墨西哥生產擴大。
Elektrisola和Phelps Dodge在墨西哥的工廠分布在北部,可以供應以美國為基地的公司在邊界兩邊 的需求。
加拿大的電磁線生產能力相對小一些。
2. 設備
儘管老一點的設備在北美眾多電磁線廠家仍具有一定代表性,但新近也添置了一些新設備,主要從意大利西格瑪和奧地利MAG引進。AUMANN在北美也賣了不少漆包線設備。
循環式漆包爐可以吸收從電磁線絕緣漆蒸發的溶劑,在催化板上將其燃燒,將其熱量再利用。
帶線上拉絲是新式漆包爐的普遍特征。將銅杆線徑拉到所需規格然後直接輸入漆包線膛塗漆。
塗線速度是檢測單頭電磁線生產能力的最終尺度。因為生產速度隨線規而變化,不過在比較時通常使用的參照朮語是VD值或DV值,即線規(mm)X線速(m/min)。例如,0.05的線規在生產速度為90m/min時的VD值為45。
老式漆包爐在高溫期時的值只能在10~20之間。新式漆包爐在相同漆時DV值可以超過150。在塗低溫期(如聚氨酯)時甚至更高。漆包爐廠家現在能夠做到是漆烘烤固化能力超過設備放線收線的能力。
3、新技術
紫外烘培聚合物
主要的電磁線生產廠家一直在關注新技術,目前至少有三家已擁有小型設備利用紫外射線來烘烤絕緣漆塗料。
紫外樹脂(UV)不含蒸發性溶劑,其溶劑作用的化合物是液體,典型的有
烯酸和甲基丙烯酸,他們在紫外線的作用下轉變成固體。
其潛在的優點包括反應時間加快,並能形成一層無針孔薄膜,而傳統溶劑在蒸發
可能造成表面缺陷。其缺點有毒,程泵奧,熱性能不太好。
高固含量絕緣漆
有報道說至少有一家北美廠家在用高固含(>50%)的熱容器生產線。這種塗漆方式需要特種模具及能將其保持在高溫狀態(>65℃)
因為溶劑被當作污染物排入大氣時,人們則對高固含漆產生很大動力。溶劑的錢是花了,但卻沒有價值。
更新型的漆包爐能回收溶劑散髮的熱量,因此熔劑的成本也就不太重要。
電磁線生產廠家應按時刻記住,高固含漆在使用中需要更加仔細。簡單地說,固含提高一倍,其漆塗覆的濕膜厚度必須減半,以便漆膜變干后仍然達到相同的厚度,使用中要保持同心,則必須要雙倍的精確。
擠壓工程樹脂
一些昂貴的工程樹脂如聚�^在薄腹膜中具有卓越的機械和電器性能.AMOCO等廠家現在正極力推薦將這些樹脂用在需要耐久化學性能的應用方面。
三、電磁線生產
1、電磁線漆-聚合物化工
曆史
用絲、棉或紙當電磁線絕緣層的應用可以追溯到1830年代晚期,一直朝着高機械性能、高熱性能和高電性能的方向發展。
備註:以下的熱級評定是按照ASTMD-2309標準在耐熱20000小時壽命點而為依據的。

普通漆
首先使用聚合物是油性樹脂型,有干性油和天然樹脂製成。後來使用合成酚醛樹脂。油性樹脂溶解于方�N溶劑中,他們依靠金屬催化劑催化,通過加熱得到乾燥和固化,機理類似于油基塗料。
這些漆種現在除某些特殊領域外已基本停止使用。

PVF漆(FORMVAR)
PVF樹脂是最古老的合成塗漆之一,可追溯到1940年。地層樹脂,通常品牌為 FORMVAR原Monsanto公司產、現Chisso產),是甲醛和水解的聚醋酸乙烯酯縮聚產物.其分子式結構包括乙烯甲醛\乙烯醇和醋酸乙烯酯等單元.
PVF樹脂比較柔軟,耐溶性能差.不過與酚醛樹脂\三聚氰胺甲醛樹脂或多異氰酸酯樹脂配合使用可以獲得更佳的性能.但PVF漆的熱級被限制在120℃。
PVF漆的一個很大應用是在充油式的變壓器線上,因為PVF漆抗油性非常好。
PVF也一直是相對昂貴的聚合物。考慮這個原因,目前很多配方都加入成本低廉的樹脂來改性

聚氨酯(pu)
聚氨酯漆是40年代晚期在德國開發的。原來熱級在105℃ ~130℃之間,現在以改進到
H級/180級℃,且性能更高。
聚氨酯漆實際上是兩組系統構成的一種漆,這兩各組分別為化學“分端”的多異氰酸酯樹脂和聚酯或聚脂酰亞胺樹脂。在爐膛加熱時,異氰酸酯釋放出“分端 ”劑(通常稱為苯酚)后與聚脂反應形成熱固聚氨酯塗層。
聚氨酯的特色是漆具有直焊性,也就是說,塗層在熔化的焊料上可以分解.因此電磁現在不剝去塗層的情況下可以焊接起來.這對高速生產是一大優勢.儘管工業標準規定直焊溫度在
360℃,不過很多廠家希望在320℃下直接數秒鐘完成.

聚酰胺(尼龍)漆(PA)
尼龍6.6在作底漆時受到限制,不過作面漆卻廣氾使用,它可以改進PVF,PU和PE漆的物理性能和機械性能.
尼龍面漆可能作為簡單的纖維或破膜碎片聚合物的溶液.這種聚合物的分子量可以使溶液在固含較低的情況下粘度較高。
尼龍6.6還可以與單有機酸反應解聚使粘度變低。這是可以加其它反應性聚合物在塗線時重建分子量。優點是高固含,成本效益比較好的漆。
它自身的熱級只有105℃,但其主要用途是在PE和PU的底漆上再形成保護面層。

聚酯漆 (PE)
最簡單的聚酯漆是對苯而甲酸,甘油和乙二醇反應的產品。這是典型的155℃級聚酯漆的基本組成。(雖然這些漆的熱壽命炒過180級,其他性能如熱沖卻更近似于155℃級,除非表面再塗上尼龍)。
PU漆是在線上加聚進行反應,而PE漆則通過縮聚建立分子,即小分子結合形成大分子,同時釋放水或乙二醇。
大多數北美用戶在很久以前改用塞克改性聚酯。

賽克改性聚緣酯(THEICPE)
60年代起研究朝着比F更高的熱穩定性發展。關鍵是尋找能替代三官能度甘油的物質,後來選擇了三(2-羥已基)異氰脲酸酯,它能生產200℃絕緣漆。

塞克改性聚酯酰亞胺(THEIC PEI)
德國的研究工作更加前進一步,雅安化學被加入賽科舉之中。賽克改性聚酯酰亞胺將一種通常稱為雙亞胺雙酸(DID)的結構變成聚酯主體。DID是兩個分子和一個亞甲基二苯分子反應的產物。
由於DID是雙關能度的酸,他和容易並入聚酯漆的主體
酰亞胺特性使的塗料熱沖性能更加突出。典型的塞克聚酯酰亞胺是200℃級。
另外在非塞克改性的聚酯酰絕緣漆還有小的分類。他們可以是155℃級或180℃級,有些直焊溫度在455℃。可以在需要較高熱塑流動溫度的情況下代替聚氨酯。

聚酰胺酰亞氨漆PAI
聚酰胺酰亞胺漆首先有AMOCO進行商業利用。他們可以簡單的是等分子量的TMA(AMOCO特產)和亞甲基二苯胺的反應。聚酰胺酰亞胺漆比聚酯漆和聚酯酰亞胺漆更貴,因此,只有在需要特別性能的時候才使用。主要使用作賽克聚酯和聚酯酰亞胺漆的面漆,使耐溫度更加,耐刮性更強,熱沖更好。
聚酰胺酰亞胺漆熱級可以達到220℃。

聚酰亞胺漆(PI)
該漆在60年代有杜邦公司進行商業化利用,是最高溫等級的有機塗料,聚酰亞胺是雙酐和雙胺的反應物質。不過這些聚合物在普通溶劑中是不溶的,因此很難用作塗線 。後來採取了半途中止酰亞胺反應才解決了這一難題,反應一半的物質聚酰亞胺酸在NMP中是可溶的。
當塗料覆在底層上加熱后先亞胺化反應結束,形成一層不溶薄膜。
聚酰亞胺線過去一直當作220C級產品銷售,因為這是正式認定的最高級別。不過,UL已經認定,聚酰亞胺漆20000小時熱壽命已超過240℃,因而最近為他列了240℃級

自粘漆 (Bondcoats)
上面所述的絕緣漆都是熱固聚合物溶液,也就是,在熱力的作用下,溶劑蒸發,樹脂反應,建立分子量,形成不容易變形的薄膜.
相反,自粘漆則是塗在以上任何漆種上的熱塑聚合物.熱塑聚合物由於受熱而變形后重新組合..在實際應用中,熱固底漆和自粘面漆在受熱情況下將線粘結成特定形狀.當然,不須注意選擇軟化溫度高于線圈預計服務溫度的自拈漆,,以使其在應用中不變形.。
自粘漆可以有不同聚合物組成:
環氧基/苯氧基-他們是基於雙酚A和環氧氯丙烷反映物質的聚合物,類似于粘結劑中的環氧樹脂,但分子量更高。
聚酰胺-很多種商用PA樹脂可用作自粘塗料。做配方的人就是要對他們在過去不使用的領域的應用作出評估。 。不同樹脂的混合物通常可獲得特別的軟化溫度。
聚酯-線性聚脂是熱塑的。另外,不同的商用樹脂可供製定配方這作選擇。
自粘漆必須在線圈中得到可靠的粘結,但在成型收入線盤后又不能在因受熱或受潮而粘結。他們的熱性能也意味着,在同一個爐膛中,要向他們不粘導輪和其他接觸點,他們通常不直接塗在底漆上。有時候,他們必須有單獨的塗漆操作。

3、 電磁線漆-溶劑化工
甲酚/芳香烴
電磁線絕緣漆最常用的溶劑是加酚,它是加酚和其他相關化合物的混合物,級可以是合成的,也可以是通過石油產品蒸鎦而的。
聚酯、聚酯酰亞胺、聚氨酯、PFV和一些PA(尼龍),包括尼龍6.6,都可以在甲酚中溶解。
甲酚跟普通的芳�N如 相比價格要貴,所以它旨在要求溶解性能好和以塗線的情況下才使用。芳香�N可以部分替代甲酚酸,比例可達50%。不過烴不是真正的溶劑,只是能被其所容納來降低成本。
其詳實作用的溶劑還包括苯酚、商用間對甲酚和三甲基苯酚。

不含甲酚的溶劑
北美工廠還定期地使用不含甲酚酸的溶劑體系,原因有:
對環境損害降低
這個問題現在對北美不是太重要,因為現在幾乎所有的爐膛都有催化燃燒器或配循環系統,減少氣體排放。
不含甲酚的溶劑體系基於甘醇 及其衍生物。這些溶劑在高溫狀態下非常活躍,相互間的化學反應和聚合物可能導致絕緣物等級下降。在使用舊爐膛的工廠,由於有毒容器排到大氣中,因此可以折衷使用這些漆。
減少安全危險
甲酚對皮膚有毒和腐蝕性。
NMP
NMP是一種強有力但又很貴的溶劑。幾乎所有的電磁線聚合物都溶于NMP,由於成本原因,也只有完全需要時才使用。
PAI和PI漆在甲酚酸中不會溶解,但在NMP中確是可溶的。
另外也可以加一些芳香烴化合物以降低成本。
其它與 NMP相近的溶劑有DMF和DMAC.

3、 磁線絕緣漆_物理性能

大多數用在立車模具塗覆的氣固含量都在36-40%,在25℃時粘度在600-1000mpa
同一漆種在臥車毛氈塗漆時,粘度則須降低50-100mpa,25℃
北美由於其悠久的作線曆史,不同的漆包機和塗線方式已造成很多漆種。因此給某些客戶一種漆供五六個不同粘度的情況也屢見不鮮。
固含量
固含量測試方法的不同是造成國際市場混亂的主要原因。美國將測試標準定為2g-2h-200℃.
而歐洲則是用另外一種測試方法,1g-1h-180℃,結果略有差異。
相反,很多亞洲的方法,測試溫度更低。表面測的值比較高,單核線上實際塗覆量卻並不一致。
粘度
漆的粘度是指其流動阻力,對電磁線光滑漆膜的形成很關鍵,北美對粘度的檢測通常是在25 ℃。有幾個客戶在30℃檢測,因為通常在室溫情況下對樣品加熱要比降溫容易。
北美的粘度計量單位用cps ,歐洲的供應商對高粘度漆的粘度計量用cps或mpas,但對低粘度的漆則用DIN4#杯以妙計量。

4、 電磁線絕緣漆-最近發展

擠壓工程聚合物
如前所述,目前對工程樹脂的開發還處在研製階段,主要工程樹脂類型有聚砜和聚醚酰亞胺。高成本是目前將其推廣的主要障礙。
自潤滑漆
在過去幾年內,多數大電磁線廠已經從傳統漆轉向了自潤滑聚酰胺酰亞胺面漆,這樣繞線摩擦係數降低了30~50%。
提高潤滑性可以通過加入聚乙烯或聚四佛乙烯的高聚合物粉末,或者直接對聚合物進行化學改性而達到的。
大多數自潤滑聚酰胺酰亞胺漆用戶仍然繼續塗一層潤滑蠟,以便最大限度的降低線的摩擦係數。也可以使用自潤滑尼龍面漆。
抗脈衝漆
控制電機速度的逆變器大大量出現向電磁線產業提出一個新的挑戰。這些裝置可以產生帶高壓電峰的波形紋,上升極快。這些波峰或脈衝,能對漆造成不成熟損坏。
PD喬治公司多年來一直在致力于開發一些特種漆,採用礦物填充劑來分散脈衝能量。這種漆就塗在傳統漆的頂面,製成抗脈衝線。
作為合作開發的產權項目的成果,PD喬治公司在特種現已獲得專利的公司提供抗脈衝漆,但對這些專利的有效期並不負責,可以提供非專利漆工行業研究評估。
儘管現在對抗脈衝漆都有廣氾興趣,但 PD喬治公司卻認為,通過無溶劑聚酯漆對繞線繼續妥善處理的線性能比用任何抗脈衝漆都要好.

5、 磁線-製造與檢測

NEMA標準
北美市場是按照NEMA標準和規格生產電磁線的.它是一家確立電線製造的範疇,制定必須符合的性能標準的私營組織.
電磁線 (MW)定義包括;
外形_圓線或扁線
線和塗線規格
底漆和麵漆的化學性能
熱等級:a.溫度指數是按照ASTMD_2307的方法來確定的
b.線的熱沖性能

性能測試包括以下內容:
附着力和柔韌性
拉伸性
熱沖性能
回彈性能
介電強度
彎曲性
連續性
直焊性
熱塑流動性能
可溶性(抗化學性)
額定溫度介電性能
R22試驗
R22試驗后保留介電性能
耐刮試驗
室溫粘結性能
升溫粘結性能
這些要求在NEMA MW1000―1997出版物中皆有描述。

UL認証
儘管NEMA標準對電磁線製造和性能規格方面作出了規定,但他並不進行任何實際測試。也不檢測產品是否滿足其要求。
另外一家私人機構UL試驗是負責對電磁線廠家申報的熱壽命和熱沖進行測試。
熱壽命試驗由UL試驗室或UL授權的實驗室(PD喬治實驗室經UL認可)進行。
如果是在外面的實驗室進行的測試。UL將不承認測試結果,除非經他們的附加測試確定。
UL對生產的限制在熱壽命,熱沖和介質強度上檢測是否達到NEMA標準,但對其它性能的檢測則是電磁線生產廠家的義務。

6、 電磁線絕緣漆�D�D應用
聚酯線/聚酯酰亞胺線

北美主要生產的現實NEMA MW35(200 ℃),是用200℃賽克聚酯作底漆,聚酰胺酰亞胺作面漆製造的,當然也可以用賽克聚酯酰亞胺作底漆,成本更高些,歐洲和亞洲用得更普遍。
需求量小一些的NEMA MW76線是用賽克聚酯底漆和尼龍面漆做成的。
在北美,用聚酯和聚酯亞胺作單層塗線並不普遍。

聚氨酯線

幾乎所有北美生產的聚氨酯電磁線都是155℃級,多數用尼龍做面漆。這跟歐洲相反,歐洲幾乎不用尼龍。
在很多情況下,155級漆仍被用來生產130極線。
北美市場上所有使用的聚氨酯大部分都是無針孔的。針孔試驗起源於日本標準,是浸入水中 通電后的失敗情況.這項指標對北美沒有多大意義,除非客戶依靠的是亞洲標準.。

聚酰亞胺線PI

聚酰亞胺線NEMA MW16常用在航空電機上。

PVF線

PVF 線在北美試驗很廣,特別是充油式變壓器,而美國以外用MW30和MW35則比較多。
高粘度,高改性的PVF漆即可以用於圓線,也可以用於扁線:
劑可圖在綠纖紗改革,也可圖在銅線上。PVF漆的獨特柔韌性可以使
扁線框高做到6:1,用於更集中壓縮的繞線上。



電磁線(繞組線)技術
關於歐洲技術的補充介紹
(P.D喬治公司技術經理約翰。C。姚迪斯
摘要:歐洲和美國在電磁線技術淵源相同,但卻發展不同。環保規定和勞工組織影響着絕緣
漆和漆包線產品的發展。

一、 西歐市場
1、 電磁線生產廠家
ACEBSA(西班牙)
Alcatel(法國、德國、葡萄牙)
Asta(奧地利)
Belden(荷蘭)
Ederill(西班牙)
Elektrisoal(德國、意大利、瑞士)
Esses(英國)
FD Sims(英國)
Gerardo Becker(西班牙)
Hellinic Cables希臘
Industri Kapital德國\瑞典
Invex/Pirelli意大利\西班牙
IRCE意大利
Phelps Dodge奧地利
SCET意大利
Schwering und Hasse奧地利\德國
Smid Draad荷蘭
Tremasa西班牙
Von Roll Isola法國、意大利、瑞士
Zanussi意大利

2、電磁線絕緣漆生產廠家
ALTANA集團包括;
Deatech-Siva意大利
Dr.Wiedeking德國
Rembrandtin奧地利
P.D.George美國
Schenectady-Beck 法國、英國
IVA Alcatel法國
Herberts(德國
Syntel意大利
二、 製造
1、 廠房地理選擇
從上面介紹的情況看,歐洲的電磁線生產廠家並不集中在某一國家或地區,北美的廠家現在紛紛在墨西哥建廠節約費用,而歐洲的廠家卻不像其他國家遷移。
西歐也有几家公司,如MKM和Prakab,因不能有效競爭而被迫關閉。
2、 設備
歐洲是世界主要漆包機生產廠家所在地,有西格瑪(意大利)、MAG(奧地利)、DEATECH設備(意大利)、AUMANN德國和MPLANTI意大利。
西格瑪和MAG在歐洲和北美表現都非常突出,並且西格瑪公司現在已與 DEATECH設備合併。
SCET是西格瑪集團的漆包線生產廠。
三、 電磁線生產
1、 線漆-聚合物化工
歐洲的化工與北美的不一樣,它強調不同的線結構。參見“電磁線絕緣漆-應用”一節。
2、 電磁線漆-溶劑化工

甲酚/芳香烴
歐洲和北美在使用甲酚和芳香烴的溶劑化工方面相似,但在歐洲可以獲得天然甲酚往往對使用的絕緣漆產生不同氣味。
不含甲酚的溶劑
東歐的客戶經常要求用不含甲酚的絕緣漆。有些老式漆包爐對週圍環境排放大量的溶劑。人們常認為,甲酚的替代物,如乙二醇 或其衍生物,毒性要低一些,對週圍環境造成的危害要小一些。
3、 電磁線絕緣漆-物理性能

歐洲和北美的客戶對絕緣漆提出相似的要求,即每種絕緣漆應配成多種成品,以適應不同漆包機和不同線規的塗線。
固含量
歐洲對固含量的測試幾乎只在1g/1h/180℃.
粘度
歐洲漆供應商對高粘度漆以 cps或mpas計量,對低粘度成品用DIN4#杯計量,這是單位為秒.
北美絕緣漆廠家通常在25℃時測量粘度,而亞洲則在30℃,歐洲可以使用20℃、23℃
25℃或30℃。IEC標準規定是23℃。
4、 電磁線-製造與檢測
IEC標準
北美的電磁線生產按照NEMA標準和規格生產的。而歐洲使用的則是IEC標準。
IEC標準的定義包括:
外圓線或扁線
線和塗線規格
底漆和麵漆的化學性能
按IEC-60172方法確定的熱等級
性能測試包括以下內容,大多數與NEMA標準相似;
附着力和柔韌性
拉伸性
熱沖性能
回彈性能
介電強度
彎曲性
連續性
直焊性
熱塑流動性能
可溶性(抗化學性)
額定溫度介電性能
R22試驗
R22試驗后保留介電性能
耐刮試驗
室溫粘結性能
升溫粘結性能
IEC和NEMA正在商討如何消除兩種方法的差異。參見附件“IEC與NEMA測試方法對照表”。
與北美一樣,歐洲也不進行針孔試驗。該實驗是將一段線樣浸入鹽水中,帶上電壓,觀察絕緣膜針孔數的變化,歐洲和北美客戶很少對耐針孔性有規定,因此改性能在普通電磁線應用中並沒有被看成是主要參數.

UL認証
UL認証機構對電器件和電氣裝置的認証易被看成是進入北美市場最基本的要求.因此,很多歐洲電磁線絕緣企業都經過了 UL認証.
UL在過去成功的基礎上對建立客戶安全全球化標準的信譽和能力充滿自信.UL試驗室正在擴大其在美國本土外的存在,覆蓋美國進口渠道.他們也在努力向歐洲法規推薦UL認証.
5、 電磁線絕緣漆-應用
自粘漆

由於使用電磁線漆的工廠為數相對較少,而卻又上千家工廠使用電線繞成電機或電壓器。在電機或變壓器中,幾乎總是將繞組線粘在一起以防止在應用中受到腐蝕或變形。
由於年節繞組線的浸漬漆可能含有溶劑或其它對人體或環境造成潛在危害的物質。為了最大限度地減少浸漬漆的使用,歐洲製造商經常依靠帶自粘層的電磁線達到同一目的。自粘漆雖然存在一些技術限制,歐洲在使用方面卻先于北美。
聚酰胺漆(尼龍)

歐洲電磁線廠家與北美廠家相比較少地用尼龍作為聚氨酯漆的面漆。
尼龍面漆的使用可以增加熱沖,但也可能造成一些問題,有些分子量較低的尼龍漆據說容易粘在導輪或新式高速漆包爐,實現表面質量較差。
聚酯線/聚酯酰亞胺線

歐洲的主導電磁線成品是IEC80317(200℃級),是用200℃賽克聚酯酰亞胺作底漆,聚酰胺酰亞胺作面漆,而北美卻幾乎只用賽克聚酯漆,用聚酯酰亞胺而不用聚酯只是理念上的差異,而不存在性能上的優劣。
大多數情況下,賽克聚酯或聚酯酰亞胺在應用上性能都有富裕,並各有優勢。比如,賽克聚酯速度更快,更平滑,熱速流動更高。(賽克聚酯因起好的柔韌性在歐洲常用大於2.0mm的線規)賽克聚酯酰亞胺熱沖和抗針孔性能更好。
PVF線

與北美一樣,歐洲也用PVF線來做大線或充油式變壓器。當然,也有不少廠家用PEI/AI線作小變壓器。不過這種漆的是用仍有些爭議,因為PEI漆易於水解。不過用它做的變壓器也 以用了一段時間。
絕緣漆廠家現在仍急予認証PEI/AI漆可以在這方面達到應用,但是提供這樣的認証仍比較難。即使用戶也不能同意僅憑試驗室測試結果就能評定電磁線在各種變壓器上的使用性能。儘管如此,PVF漆的卓越性能或几十年的成功應用都是毋庸置疑的。
 

 


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