CN1340827A - 自润滑的漆包线 - Google Patents

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Abstract

将100重量份聚酰胺－亚胺树脂、1－5重量份润滑剂、1－200重量份以掩蔽剂稳定的异氰酸酯、和1－30重量份硅烷偶合剂溶解或分散在溶剂中,制备覆层组合物。然后将覆层组合物直接或通过其它绝缘层包覆在导线的周围,然后烘烤覆层,形成润滑剂层。于是制成自润滑漆的包线,该漆包线具有优异的润滑性能、耐摩擦性能、和对漆处理剂的附着性能。

Description

自润滑的漆包线
                   发明领域
本发明涉及自润滑的漆包线，更具体而言，涉及具有润滑层的自润滑漆包线，润滑层具有优异的表面润滑性能、耐磨性能和对漆处理剂的附着性能。
                    发明背景
近年来，为了降低设备的尺寸，增加线圈的绕制速度，和降低质量差的线圈的比例，要求在电器或电子设备如电动机和变压器的线圈中，使用具有优异表面润滑性能和耐磨性能的漆包线，这些线圈能在隔离的条件下绕制。
特别是根据最近从节能的观点提出的提高电动机效率的要求，要求在高填充因数的电动机中使用的漆包线，以进一步提高表面的润滑性能和耐磨性能。
作为提高漆包线润滑性能和耐磨性能的常规方法，可以举出下列方法(1)-(3)。
(1)将主要由石蜡和脂肪酸酯组成的润滑材料，包覆在漆包线
   的表面上，然后任选地进行烘烤的方法。
(2)将具有优良润滑性能的尼龙树脂，或将把低分子量聚乙烯
   之类的润滑剂加入尼龙树脂中制备的覆层组合物，通过其
   它绝缘层包覆在导线的周围，然后烘烤覆层的方法。
(3)把将聚乙烯蜡或脂肪酸酯之类的润滑剂成分加入到包括例
   如聚酯或聚酰胺-亚胺的绝缘覆层组合物中制备的覆层组
   合物，通过其它绝缘层包覆在导线的周围，然后烘烤覆层
   的方法。
另一方面，例如从改善结合强度和线圈绝缘性质的观点，使用环氧树脂和不饱和聚酯之类的漆来处理在电动机和变压器中采用的线圈。
然而，采用(1)-(3)的方法进行润滑处理的漆包线，与未经润滑处理的常规漆包线相比，对漆处理剂的附着性能差，是不利的。
因此，为了提高线圈的可靠性，在本领域中需要开发对漆处理剂具有优良附着性能的自润滑漆包线。
                   发明概述
因此，本发明的目的是提供一种具有优良的润滑性能、耐磨性能和对漆处理剂附着性能的自润滑漆包线。
根据本发明的第一个特性，自润滑的漆包线包括导线和润滑层，润滑层是通过包覆和烘烤覆层组合物，直接或通过其它绝缘层在所述导线的周围形成的，所述的覆层组合物，包括100重量份聚酰胺-亚胺树脂、1-5重量份润滑剂、1-200重量份以掩蔽剂稳定的异氰酸酯、和1-30重量份硅烷偶合剂，并使它们溶解和分散在溶剂中。
根据这种结构，润滑层是通过包覆和烘烤溶解和分散在溶剂中的覆层组合物形成的，其中含具有优异的机械强度的聚酰胺-亚胺树脂、给予润滑性能和耐磨性能的润滑剂和被稳定的异氰酸酯、对漆处理剂具有附着性能的硅烷偶合剂。因此，按各自的预定量混合这些成分，能够获得具有优良的润滑性能、耐磨性能和对漆处理剂附着性能的自润滑漆包线。
                     附图简述
下面将结合附图更详细地说明本发明，在附图中：
图1是表示根据本发明一个实施方案的自润滑漆包线的横截面图。
对优选实施方案的说明
下面将结合附图说明本发明优选的实施方案。
图1示出根据本发明的自润滑的漆包线。
在导线(金属导线)1的周围形成绝缘层2。在绝缘层2的周围形成本发明的润滑层3。
润滑层3是采用溶解或分散在溶剂中的覆层组合物形成的，覆层组合物包括100重量份聚酰胺-亚胺树脂、1-5重量份润滑剂、1-200重量份被稳定的异氰酸酯、和1-30重量份硅烷偶合剂。将这种覆层组合物包覆在绝缘层2上，然后烘烤，形成润滑层3。
润滑剂可以是至少一种选自聚烯烃蜡和脂肪酸酯的化合物。聚烯烃蜡是分子量不超过10000的低分子量聚烯烃，其典型的实例包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、和聚丙烯。聚烯烃蜡的另一些实例包括：氧化上述的聚乙烯，将羧基加入分子中获得的产品；和使如马来酸酐和苯二酸酐之类的酸酐与如乙烯基乙酸酯、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯之类的乙烯基单体共聚产生的聚乙烯蜡和聚丙烯蜡。
脂肪酸酯是长链脂肪酸与醇的酯类，其典型的实例包括巴西棕榈蜡、蜂蜡和蝎煤蜡。然而，脂肪酸酯并不限于这些蜡。按聚酰胺-亚胺树脂的重量为100重量份计算，加入的润滑剂量为1-5重量份。当润滑剂量小于1重量份时，润滑性能和耐磨性能下降。另一方面，当润滑剂量大于5重量份时，对漆的附着性能下降。
在本发明中使用的被稳定的异氰酸酯，是采用掩蔽剂稳定的，其典型的实例包括，但不限于使三羟甲基丙烷与二苯基甲烷二异氰酸酯反应，并采用掩蔽剂例如苯酚或ε-己内酰胺稳定二苯基甲烷二异氰酸酯的一个端基而生成的高分子量聚异氰酸酯，和采用掩蔽剂例如苯酚或ε-己内酰胺稳定二苯基甲烷二异氰酸酯的一个端基而生成的低分子量异氰酸酯。按聚酰胺-亚胺树脂的重量为100重量份计算，被稳定的异氰酸酯加入量为1-200重量份。当被稳定的异氰酸酯量小于1重量份时，增强耐磨性能的作用小，而当被稳定的异氰酸酯量超过200重量份时，耐磨性能下降。
硅烷偶合剂不受具体的限制，只要硅烷偶合剂能溶解在聚酰胺-亚胺覆层组合物中，并不对溶液的稳定性造成任何问题。其具体的实例包括γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基甲基二乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-苯胺基丙基三甲氧基硅烷、和γ-脲基丙基三乙氧基硅烷。按聚酰胺-亚胺树脂的重量为100重量份计算，硅烷偶合剂的加入量为1-30重量份。当硅烷偶合剂的加入量小于1重量份时，增加对漆附着性能的作用小。另一方面，当硅烷偶合剂的量超过30重量份时，耐磨性能下降。
因此，本发明自润滑漆包线的特征在于，向具有高机械强度的聚酰胺-亚胺树脂中加入润滑剂和被稳定的异氰酸酯，能提高润滑性能和耐磨性能，加入硅烷偶合剂能提高对漆处理剂的附着性能。
在图1所示的结构中，绝缘层2是在导线1的周围形成的，润滑层3是在绝缘层2上形成的。采用另一种方案，可以采用这样一种结构，其中润滑层3可在没有绝缘层2的情况下，直接在导线1的周围形成。按照这种结构，在导线1直径相同的情况下，在保持对漆处理剂的附着性能、润滑性能和耐磨性能的同时，可以缩小外径。
实施例
下面将说明本发明的实施例和对比例。
在下列实施例和对比例中所用的实验导线制备如下。将聚亚胺酯覆层组合物(EH-402-40，Dainichiseika有限公司生产)，包覆在直径为0.8mm的铜导线的周围，以形成25μm厚的覆层，接着烘烤覆层。然后将聚酰胺-亚胺覆层组合物(HI-406-30，Hitachi化学有限公司生产)包覆在该覆层上，以形成5μm厚的覆层，然后烘烤覆层。于是制成具有30μm厚(总厚度)绝缘层的基线。将在相应实施例和对比例中指定的覆层组合物包覆在基线上，形成3μm厚的覆层，然后烘烤覆层。
根据JIS C3003和JIS C3003(旧版)，测定这些实验导线的单向摩擦和往复摩擦，采用梯度法测定导线之间的静态摩擦系数。根据NEMA方法测定对漆处理剂的附着性能。将实验导线制成直径5.7mm，长度70mm的螺旋形线圈。将螺旋形线圈浸在溶液中，该溶液是采用溶剂将漆处理剂(PD-923，P.D.REORGE生产)稀释到不挥发性的浓度30％而制备的，然后在150℃下固化覆层。将这一处理重复二次。第一次处理固化时间为1小时，第二次处理为3.5小时。然后在支架之间的距离为45mm的条件下，测定该螺旋形线圈的抗弯强度，评价对漆处理剂的附着性能。在往复摩擦不低于350次的情况下，单向摩擦不低于14kN，静态摩擦系数不大于0.06，对漆的附着力不低于14kN，实验导线被评价为“合格(可接受的)”。
实施例1
(i)混合聚酰胺-亚胺覆层组合物(HI-406-30，Hitachi化
   学有限公司生产)，制备覆层组合物，其含
(ii)3重量份巴西棕榈蜡(按在聚酰胺-亚胺覆层组合物中所
   含的聚酰胺-亚胺树脂的重量为100重量份计算；在下文
   中采用相同的表示方法)，和
(iii)10重量份γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷(SH6040，Toray
     Dow Corning硅有限公司生产)，和
(iv)50重量份被稳定的异氰酸酯(Coronate2503，日本聚尿
    烷工业有限公司生产)。
然后将覆层组合物包覆在上述的基线上，接着进行烘烤。于是，制成实施例1的实验导线。
实施例2
重复实施例1的方法，不同的是，采用低密度的聚乙烯蜡(Hi-蜡110P，Mitsui化学试剂公司生产)，代替实施例1中的巴西棕榈蜡。于是，制成实施例2的实验导线。
实施例3
重复实施例1的方法，不同的是，采用γ-巯基丙基三甲氧基硅烷代替实施例1中的γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷。于是，制成实施例3的实验导线。
实施例4
重复实施例1的方法，不同的是，采用日本聚尿烷工业有限公司生产的Millionate MS-50，代替实施例1中被稳定的异氰酸酯(Coronate2503)。于是，制成实施例4的实验导线。
实施例5
重复实施例1的方法，不同的是，将在实施例1中采用的巴西棕榈蜡量改为1重量份。于是，制成实施例5的实验导线。
实施例6
重复实施例1的方法，不同的是，将在实施例1中采用的巴西棕榈蜡量改为5重量份。于是，制成实施例6的实验导线。
实施例7
重复实施例1的方法，不同的是，将在实施例1中采用的γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷量改为1重量份。于是，制成实施例7的实验导线。
实施例8
重复实施例1的方法，不同的是，将在实施例1中采用的γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷量改为30重量份。于是，制成实施例8的实验导线。
实施例9
重复实施例1的方法，不同的是，将在实施例1中采用的被稳定的异氰酸酯(Coronste 2503)量改为1重量份。于是，制成实施例9的实验导线。
实施例10
重复实施例1的方法，不同的是，将在实施例1中采用的被稳定的异氰酸酯(Coronste 2503)量改为200重量份。于是，制成实施例10的实验导线。
对比例1
重复实施例1的方法，不同的是，将在实施例1中采用的巴西棕榈蜡量改为0.5重量份。于是，制成对比例1的实验导线。
对比例2
重复实施例1的方法，不同的是，将在实施例1中采用的巴西棕榈蜡量改为7重量份。于是，制成对比例2的实验导线。
对比例3
重复实施例1的方法，不同的是，将在实施例1中采用的γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷量改为0.5重量份。于是，制成对比例3的实验导线。
对比例4
重复实施例1的方法，不同的是，将在实施例1中采用的γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷量改为40重量份。于是，制成对比例4的实验导线。
对比例5
重复实施例1的方法，不同的是，将在实施例1中采用的被稳定的异氰酸酯(Coronste 2503)量改为0.5重量份。于是，制成对比例5的实验导线。
对比例6
重复实施例1的方法，不同的是，将在实施例1中采用的被稳定的异氰酸酯(Coronste 2503)量改为250份(重量)。于是，制成对比例6的实验导线。
             表1-1：覆层组合物的配方和各实施例的漆包线性质
                                                                        (量：以重量份数表示)
Figure A0112308800091
          表1-2：覆层组合物的配方和各对比例的漆包线性质
                                                           (量：以重量份数表示)
表1示出实施例1-10和对比例1-6中覆层组合物的成分和漆包线的性质。
下面将参照表1说明本发明的有效性。
从表1可明显地看出，实施例1-10的实验导线，在耐摩擦性能、润滑性能、和对漆处理剂的附着性能方面，全都具有优良的参数值，被评价为“合格”。
与其相比，对比例1的实验导线，其中覆层组合物中润滑剂的含量小于在本发明实施例中所用的覆层组合物的润滑剂含量，其耐往复摩擦性能、耐单向摩擦性能、和静态摩擦系数的参数值都差，被评价为“不合格”。对比例2的实验导线，其中覆层组合物中润滑剂的含量大于在本发明的实施例中采用的覆层组合物中润滑剂的含量，对于对比例3的实验导线，其中在覆层组合物中硅烷偶合剂的含量小于在本发明的实施例中所用的覆层组合物中硅烷偶合剂的含量，其对漆的附着性能差，被评价为“不合格”。对比例4的实验导线，其中在覆层组合物中硅烷偶合剂的含量大于在本发明的实施例中所用的覆层组合物中硅烷偶合剂的含量，其耐往复摩擦性能和耐单向摩擦性能差，被评价为“不合格”。另外，对比例5的实验导线，其中在覆层组合物中被稳定的异氰酸酯的含量小于在本发明的实施例中所用的覆层组合物中被稳定的异氰酸酯的含量，对比例6的实验导线，其中在覆层组合物中被稳定的异氰酸酯的含量大于在本发明的实施例中所用的覆层组合物中被稳定的异氰酸酯的含量，其耐往复摩擦性能和耐单向摩擦性能差，被评价为“不合格”。
从前述的说明中可明显地看出，本发明的漆包线，在耐摩擦性能(耐往复摩擦性能和耐单向摩擦性能)、润滑性能(静态摩擦系数)和对漆处理剂的附着性能方面，都是优良的。
因此，根据本发明，采用在导线表面上形成润滑层的结构，使本发明的自润滑的漆包线具有优良的润滑性能、耐摩擦性能、和对漆处理剂的附着性能，形成润滑剂层的方法是将由聚酰胺一亚胺树脂、润滑剂、被稳定的异氰酸酯、和硅烷偶合剂组成的覆层组合物，以采用溶剂制成溶液或分散体的覆层组合物，并将其涂覆在导线的周围，然后烘烤覆层。
上面参照各个优选的实施方案详细地说明了本发明，但应当理解，对本发明进行的变动和改进，都在所附权利要求中所述的本发明的范围内。

Claims (2)

1.一种自润滑的漆包线，其中包括导线和润滑层，该润滑层是采用包覆和烘烤覆层组合物的方法，直接或通过其它绝缘层形成在所述导线的周围，所述的覆层组合物包括100重量份聚酰胺-亚胺树脂、1-5重量份润滑剂、1-200重量份以掩蔽剂稳定的异氰酸酯、和1-30重量份硅烷偶合剂，并将它们溶解或分散在溶剂中。
2.根据权利要求1的自润滑漆包线，其中润滑剂是至少一种选自聚烯烃蜡和脂肪酸酯的化合物。
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