自粘性漆包線漆

漆包線漆是電氣工程中極為重要的絕緣材料,它直接用於帶電導體的絕緣; 因此它的性能對整個線圈絕緣體 系起著決定性作用.

基本介紹

• 中文名：自粘性漆包線漆
• 外文名：cement wirecoating

漆包線在人們的日常生活中占據著非常重要的地位，從小的電吹風到大型機器的偏轉線圈，都離不開漆包線。在10年前人們就已重視漆包線等絕緣材料及技術的發展。目前世界範圍內的電器電機都朝著體積小、功率高，形狀特殊的方向發展，對絕緣漆的耐熱等級及技術要求也越來越苛刻。同時世界各國對環境保護的呼聲也在不斷提高，相應出台了多部強制規定，所以開發高耐熱等級和相對環保的絕緣漆已經刻不容緩。

在本世紀40年代,由於形狀複雜的電視機偏轉線圈的出現,隨之開發了自粘性漆包線漆,用此漆再塗在以其它漆包線漆為底漆的漆線上,而成為新型的自粘性漆包線.此後,自粘性漆包線漆與自粘性漆包線的品種不斷增多,套用範圍逐漸擴大至儀表電器繞組、微電機、小電機、微波爐、電磁灶、盤式電機、汽車電機及電磁流量計等產品中,特別是與自粘性漆包線相配套的自粘性線綁紮帶、自粘性槽楔、自粘性稽絕緣材料的出現,為這類電機、電器能擺脫浸漬工藝,為自粘性絕緣系統開創了條件。

自粘性漆包線漆發展歷程

漆包線的結構非常簡單，只有裸導線和包覆在其外面的絕緣漆膜兩部分組成。市場上比較常用的是聚酯、聚酯亞胺、聚氨酯、聚醯胺醯亞胺等。而這些基本都是通過塗線後繞成線圈再通過浸塗粘結樹脂使各匝導線粘結在一起。該工藝比較複雜、繁瑣，而且對於環境來說也是一個很大的污染。各國科研人員不斷探索新型的絕緣漆，其中之一就是具有自粘性能的漆包線漆。
自粘性漆包線漆就是在適當的溶劑或者加熱的條件下，使各匝線圈相互粘合成型。據文獻資料記載，1958年美國成功研製出具有實用意義的自粘性漆包線漆，20世紀60年代中期我國也研製成功複合塗層的自粘性漆包線漆。當時主要是出於製造黑白電視機偏轉線圈的需要。70年代我國研製了自粘直焊漆包線，阻燃自粘性漆包線和F級自粘線等。90年代有醇溶性自粘線的開發。80～90年代，自粘性漆包線已成功地套用於三相電動機、密封電機和變壓器中。至於家電(如吸塵器、微波爐等)、音響設備等各個方面，更是自粘性漆包線的常用場合。同時自粘性漆的材料也從聚乙烯醇縮丁醛、聚酯、環氧等發展到脂肪族聚醯胺、聚酯亞胺和芳香族聚醯胺等品種上。自粘性漆從低耐熱等級發展到高耐熱等級和具有直焊性能的漆包線漆，同時一些具有特種性能的產品也不斷開發成功。

自粘性漆包線漆的特點

與普通漆包線漆的相同點
自粘性漆包線漆同其他普通的漆包線漆一樣，由繞制性、成型性、嵌入性來衡量，都具有較好的可加工性。繞制性即指在繞制線圈過程中，繞組線抗拒機械損壞和電氣損壞的能力，繞成的線圈最緊密最服貼。成型性即指能經受彎曲和保持線圈形狀的能力，成型性好時，形狀不變，從繞線機上取下後，線圈能保持各種角度，長方形線圈不會鼓成桶形，單根線不會跳出。嵌入性是指嵌入線槽的能力。

與普通漆包線漆的不同點
自粘性顧名思義即為具有非常簡便的粘結工藝。通過烘焙或線圈直接通電加熱(或藉助適當的溶劑)，使自粘性塗層相互粘結，冷卻後即能固定成型。自粘性漆的主要特點是能一次成型，無需通過預烘、浸漆、滴乾、烘乾等工序，在簡化工藝的同時還能夠保護環境，減少大量有機溶劑的釋放，節約能源。而且一些比較特殊的工件結構用普通的漆包線漆塗覆的難度非常大，有的甚至無法塗覆，所以自粘性漆包線漆的優勢就非常明顯。

自粘性漆包線漆的分類

自粘性漆包線漆從開發成功，已經經歷了多次的改進來適應目前科技更新的需要。從使用的角度來看，主要有5 個類型。

用聚乙烯醇縮丁醛為外塗層的自粘性漆包線漆
　　據美國《電子設備的電線電纜及連線器手冊》介紹，作為自粘性熱塑性樹脂，使用最為廣泛的是聚乙烯醇縮丁醛，它可以塗覆於聚氨酯或者聚乙烯醇縮甲醛等絕緣漆的最外層，耐熱等級為E級，可通過加熱或使用溶劑進行粘合。聚氨酯/縮丁醛複合漆包線漆具有直焊性，可以在密閉的條件下使用，但是不適宜在嚴酷的熱負荷條件下使用。使用封閉異氰酸酯製得的聚氨酯為底漆，縮丁醛為外粘結層製成的複合漆包線漆體系往往會使漆包線漆的粘合性能低下。在100份縮丁醛中加入0.5質量份的胺類化合物(伯胺或者仲胺)可以使這種複合體系結構的自粘性漆的粘合性能大大提高。

聚酯自粘性漆包線漆
聚酯樹脂，為了保證既有自粘直焊性，又有一定的物理、力學和電絕緣性能，在聚酯分子中引入醚鏈，使分子鏈具有柔韌性，並控制樹脂具有一定的羥基，以便交聯固化，可以使樹脂的耐熱等級相應地提高。但是聚酯漆的抗熱衝擊性能較差，而且在密閉的油中，聚酯樹脂很快老化、分解，這些性能的缺陷限制了聚酯樹脂的套用範圍。為擴大聚酯樹脂的使用範圍，所以出現了改性聚酯，其耐熱及其他性能得到較大的提高，如BDZ-M及APB兩種漆包線，其底漆絕緣層為三(2-羥乙基)異氰尿酸酯(THEIC)改性聚酯，中間層為聚醯胺醯亞胺，外層為自粘性聚酯。其底塗層THEIC改性聚酯具有高的耐熱性能、耐熱塑性流動性能，以及優越的附著性和柔韌性；中間塗層聚醯胺醯亞胺具有良好的耐熱衝擊、耐潮、耐刮和耐化學性能；外塗層自粘改性聚酯使整個繞組匝與匝之間牢固粘合，不需要用浸漬或加熱的方法處理。

聚氨酯自粘性漆包線漆
自粘性聚氨酯漆包線，是以聚氨酯為基料的漆包線，聚氨酯漆有以下特點：(1)直焊性好，由於聚氨酯漆膜在高溫下會分解，並能起焊劑作用，因而無須預先除去漆膜便可直接搪錫焊接。(2)高頻性能好，在高頻條件下介質損耗角正切比較小。自粘性聚氨酯漆包線表面的塗層為自粘直焊漆，該種漆包線既有自粘性，又有直焊性；用它繞制的線圈不僅可用陪烘的方法在短時間內自行粘合成型，而且在焊接頭時不必預先除去漆膜，可直接搪錫、焊接。因此，大大簡化了工藝，提高了生產效率。

環氧樹脂為外塗層的自粘性漆包線漆
該體系的漆包線主要有下列複合體系：改性聚酯/環氧複合自粘性漆包線；聚酯亞胺/環氧複合自粘性漆包線；聚酯亞胺/聚醯胺醯亞胺/環氧複合自粘性漆包線；聚醯胺醯亞胺/環氧複合漆包線。在這個體系中，起絕緣性能的為底層樹脂，而環氧主要提供導線與導線之間的粘合性能，環氧樹脂同底層及自身都有非常好的附著力，但是環氧樹脂的耐熱等級比較低，所以在需要高耐熱等級的場所就無法正常工作。

聚醯胺樹脂為外塗層的自粘性漆包線漆
聚醯胺包括芳香族、脂肪族聚醯胺以及脂肪芳香族混合聚醯胺，由於尼龍樹脂具有良好的絕緣性能，用其形成的漆包線漆膜耐磨性高，柔韌性和附著力好，表面摩擦係數小，具有自潤滑作用，有利於高速繞線。在尼龍系列樹脂中，尼龍11和尼龍12由於其熔點高，動摩擦係數比其他尼龍品種低，耐潮性較尼龍6，尼龍66等要好，因此得到廣泛的套用。此外，兩種或兩種以上的尼龍單體(或縮聚體)經熔融共聚而形成的共聚尼龍在自粘性漆包線中的套用相對普遍。共聚尼龍的熔點選擇對自粘性漆包線的性能有很大影響，因此選擇熔點合適的共聚尼龍非常重要。

自粘性漆包線漆的發展方向

目前的電機都朝體積小的方向發展，線圈在使用過程中將會產生非常大的熱量，所以對絕緣材料的耐熱等級要求也在不斷提高。雖然現在已經有多種自粘性漆包線漆的在套用，但是高耐熱等級(如H級)的自粘性漆還比較少，許多研究者正在開發此類的絕緣漆。芳香族聚醯胺樹脂的熔融溫度比較高，適合作為高耐熱等級自粘性絕緣漆使用。這裡所說的芳香族聚醯胺樹脂，是指芳脂族聚醯胺樹脂，就是其主鏈中有比較長的脂肪鏈。對於完全的芳香族聚醯胺樹脂，其主鏈結構中沒有可以粘結的單元，即使是升溫到260℃，它也不會相互粘結成型。而全脂肪族的聚醯胺樹脂雖然有很好的粘結能力，可是其耐潮濕性能和耐冷凍劑性能卻很差，同時樹脂本身的耐熱性能也較低。

採用上述配方比例，經過適當調整，合成了熱塑型芳脂族聚醯胺樹脂(AAPA)，採用多層複合配套體系，外層塗覆AAPA樹脂，在180℃下30min使其粘結成型，然後分別在180℃和200℃下測試其粘結程度，200℃下的粘結力降至180℃下的1/3，是常溫粘結力的1/10，但是其粘結力仍然滿足使用要求。而且該樹脂的耐潮濕性能同尼龍-11一樣的優秀。

另外還有一種熱固性的芳脂族聚醯胺樹脂，一般採用封閉異氰酸酯進行後固化，就是必須要在樹脂粘合成型後，繼續升溫，解封閉異氰酸酯進行固化，這樣可以使樹脂的交聯度變高，也能相應提高耐熱性能。但是這種樹脂市場上比較少見。

對於自粘性漆最主要的指標之一就是粘結力，這包括兩個方面，其一：再軟化溫度，即經過熱粘合後，具有一定的粘結力，再升溫使其失去粘結力的溫度，這個對確定漆膜的耐熱型是具有實際意義的數據；其二：高溫區域的粘結力，就是在使用溫度下，長時間保持較高的粘結力，不至於被破壞，而這個區域即為推薦使用溫度。聚醯胺樹脂具有良好的粘結力，銅線塗漆繞線後在一定溫度(180～200℃)，一定時間(10～30min)下，給予其一定的壓力，使其自粘合成型。經測量，在170～200℃的使用溫度下，聚醯胺漆包線漆仍能提供相當高的粘結力。現在漆包線線圈一般都採用高速自動繞線，在繞制線圈的過程中，不可避免地會使導線受到衝擊和摩擦，這樣就會對絕緣漆膜產生破壞，影響使用。為了快速繞線，以前使用石蠟等潤滑劑塗覆在漆膜表面來增加漆膜的潤滑，但是這樣會影響導線固定，使相互粘結不牢固。而聚醯胺樹脂具有自潤滑和高耐磨耗性能，在繞制過程中不會產生上面所述的問題。
芳脂族聚醯胺樹脂由於主鏈中含有苯環結構，苯環對樹脂的低溫性能有很大的影響，苯環在低溫下的振動具有次級轉變，會增加樹脂在低溫下的柔韌性。它的使用溫度可以在－70～250℃，在一些耐冷凍劑的線圈上也可以塗覆，其套用範圍較廣。

國外自粘性漆包線漆發展概況

德國是最早生產自粘性漆包線的國家,早期產品是耐熱130℃的聚醋為底漆的自粘性漆包線。50年代後期,美國研製成聚乙烯醇縮丁醛自粘性漆包線.60年代初,蘇聯也介紹了有複合塗層的自粘性漆包線.現今各種特殊用途的自粘性漆包線正在國外迅速發展其主要自粘性漆基本材料種類如下 。

縮醛類樹醋：聚乙烯醇縮丁醛樹酣為目前使用最廣的自粘性漆,它可以塗於聚氨酣漆包線外面,耐熱等級為人級.此外還有聚乙烯醇甲醛樹脂 .

環艦類樹醋：環氧樹脂的耐熱性高於縮醛樹醋.其相應的自粘性漆包線可在B級使用 .

灘欲胺類樹醋：據文獻報導,用含有低熔點的尼龍王2,非醇溶性共聚尼龍反應製得自粘性漆塗在漆包線上.可在160℃下粘合成型.並能在13。℃下保持優異的粘合強度.美國專利中介紹的自粘性漆包線底層為改性聚醋,外層塗以尼龍1或尼龍12,在離謐下典有高的粘合強度 。

其他類樹酸：日木專利介紹了利用多元酸、多元醉、苯氧基樹脂與導氰酸醋組成的自粘性漆塗制的漆包線,具有優異的耐冷媒,耐溶劑及耐化學性能。介紹了用食有多輕基聚醚醋,聚諷樹脂及溶於有機溶劑中有機欽化合物所組成的自粘性漆,能塗制耐高熱的,在高溫下具有高的粘合力的漆包線,還介紹了將半固態的聚亂亞胺耐熱粘合劑塗在漆包線上,可以使漆包線在20℃以上有熱穩定性。美國專利中介紹用非自粘性的熱固性漆作底層,聚酞胺酞亞腔漆作外層所塗制的自枯性漆包線具有耐冷媒性能,且在23℃下能迅速粘合。從發展趨勢來看,耐冷媒等特殊需求的自粘性樹醋正在國外迅速發展。 。

國內自粘性漆包線漆的現狀

我國從60年代開始試製自粘性漆包線漆,至今品種數量較少。目前生產較多的是以聚乙烯醇縮丁醛自粘性樹脂為主的B級漆。另外有上海電纜所、上海電磁線廠生產的環氧類自粘性漆,耐熱性可達B級。上海電纜所生產的聚酞胺自粘性漆,可達F級 。