用于電絕緣的層合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于電絕緣的層合物，所述層合物具有：(a)至少一層云母-芳族聚酰胺紙，其包含55至95重量％的云母和5至45重量％的芳族聚酰胺，和(b)至少一層聚合物電絕緣膜，其借助粘合劑粘合到云母-芳族聚酰胺紙。
【專利說(shuō)明】用于電絕緣的層合物
【背景技術(shù)】
[0001]1.摶術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于電絕緣的層合物。
_3] 2.相關(guān)領(lǐng)域的說(shuō)明
[0004]低電壓和中電壓電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)通常使用多層絕緣材料。最常見(jiàn)的層壓結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱的三層構(gòu)造，在外部具有芳族聚酰胺紙或聚酯墊并且在內(nèi)部具有聚酯膜。最標(biāo)準(zhǔn)
的產(chǎn)品稱為NMN(N表示MGMEXifr' T464或T416，并且M可為Mylar?膜)或DMD (D可為
Daeron?,并且M可為Mylar" )?這些材料用于各種電氣組件，但是更具體地用于轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)
備如使用低電壓的電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)(低于1000V的標(biāo)稱電壓)。然而，這些材料均不被認(rèn)為是對(duì)在峰值電壓應(yīng)力期間出現(xiàn)的高溫環(huán)境或部分電暈放電具有高度抗性的，峰值電壓應(yīng)力在具有反相器或轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器中是特別高的。
[0005]因此期望制備用于電絕緣的層合物，其具有改善的熱穩(wěn)定性和改善的電暈放電電阻，同時(shí)保持可接受的機(jī)械強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明涉及用于電絕緣的層合物，其包括:(a)至少一層云母-芳族聚酰胺紙，其包含55至95重量％的云母和5至45重量％的芳族聚酰胺，和(b)至少一層聚合物電絕緣膜，其借助粘合劑粘合到云母-芳族聚酰胺紙。
[0007]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括以上層合物，其中云母-芳族聚酰胺紙具有富云母片層和貧云母片層的雙片層結(jié)構(gòu)，其中富云母片層具有比貧云母片層更高的云母含量，并且富云母片層包含80至95重量％的云母。
[0008]如上文所示的層合物在電氣裝置如電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)中用作電絕緣。
【具體實(shí)施方式】
[0009]本發(fā)明提供了用于電絕緣的層合物，其具有改善的熱穩(wěn)定性和改善的電暈放電電阻，同時(shí)保持可接受的機(jī)械強(qiáng)度。
[0010]通過(guò)以下術(shù)語(yǔ)最好地描述本發(fā)明。
[0011]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“云母”是指一種類型的硅酸鹽礦物。用于電絕緣的一種優(yōu)選類型的云母是白云母。
[0012]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“芳族聚酰胺(aramid) ”是指芳族聚酰胺(aromaticpolyamide),其中至少85%的酰胺鍵(-C0NH-)直接連接到兩個(gè)芳族環(huán)。任選地，添加劑可以與所述芳族聚酰胺一起使用，并且可分散在整個(gè)聚合物結(jié)構(gòu)中。已發(fā)現(xiàn)按重量計(jì)至多達(dá)約10%的其它聚合物材料能夠與芳族聚酰胺共混。還發(fā)現(xiàn)能夠使用共聚物，所述共聚物具有多達(dá)10%的取代芳族聚酰胺的二胺的其它二胺，或者多達(dá)10%的取代芳族聚酰胺的二甲酰氯的其它二甲酰氯。間位芳族聚酰胺為其中酰胺鍵相對(duì)于彼此處在間位的那些芳族聚酰胺。一種優(yōu)選的間位芳族聚酰胺為聚(間苯二甲酰間苯二胺)。
[0013]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“纖條體”是指非粒狀、纖維狀或膜狀顆粒，其中它們的三維尺寸中的至少一維尺寸相對(duì)于最大尺寸具有微小的量值。這些顆粒能夠通過(guò)在高剪切速率下使用非溶劑來(lái)沉淀聚合物材料的溶劑來(lái)制備。纖條體具有在0.2mm至Imm范圍內(nèi)的最大尺寸長(zhǎng)度，其中長(zhǎng)度與寬度的長(zhǎng)寬比為2:1至10:1。厚度尺寸為大約微米的分?jǐn)?shù)階，例如
0.1微米至約1.0微米。纖條體在被干燥之前可按潤(rùn)濕狀態(tài)使用，并且能夠被沉積為形成組件的紙材。
[0014]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“絮凝物”是指被切割成短的長(zhǎng)度且通常用于制備濕鋪片材的纖維。通常，絮凝物具有3毫米至20毫米的長(zhǎng)度。優(yōu)選的長(zhǎng)度為3毫米至7毫米。絮凝物通常通過(guò)使用本領(lǐng)域熟知的方法將連續(xù)纖維切割成所需長(zhǎng)度來(lái)產(chǎn)生。
[0015]如果對(duì)于芳族聚酰胺使用的是絮凝物和纖條體的組合，則絮凝物與纖條體的優(yōu)選的重量比在0.5至4.0,并且更優(yōu)選0.8至2.0的范圍內(nèi)。
[0016]本發(fā)明涉及用于電絕緣的層合物，其包括:(a)至少一層云母-芳族聚酰胺紙，其包括55至95重量％的云母和5至45重量％的芳族聚酰胺，以及(b)至少一層聚合物電絕緣膜，其借助粘合劑粘合到云母-芳族聚酰胺紙。更優(yōu)選地，云母-芳族聚酰胺紙包含65至95重量％的云母和5至35重量％的芳族聚酰胺。最優(yōu)選地，云母-芳族聚酰胺紙包含75至90重量％的云母和10至25重量％的芳族聚酰胺。
[0017]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括以上層合物，其中云母-芳族聚酰胺紙具有富云母片層和貧云母片層的雙片層結(jié)構(gòu)，其中富云母片層具有比貧云母片層更高的云母含量，并且富云母片層包含80至95重量％的云母。更優(yōu)選地，富云母片層包含80至90重量％的云母。
[0018]芳族聚酰胺可包含50至100重量％的纖條體和O至50重量％的絮凝物。芳族聚酰胺也可為聚(間苯二甲酰間苯二胺)。
[0019]聚合物電絕緣膜可選自但不限于聚酯膜、聚苯硫醚、和聚酰亞胺膜。
[0020]粘合劑可選自但不限于聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、酚醛樹脂、三聚氰胺、醇酸樹月旨、聚酯、聚酯酰亞胺、苯并嚷嗪、聚硅氧烷以及它們的組合。粘合劑層也可由非固有粘合劑材料組成。非固有粘合劑材料可由犧牲層制成，其將在層壓過(guò)程中熔融或發(fā)生相變，例如經(jīng)由通過(guò)鄰近層的部分遷移產(chǎn)生粘結(jié)界面，從而生成錨固粘合區(qū)。非固有粘合劑材料的例子是聚乙烯、聚丙烯、熱熔膠以及它們的組合。
[0021]在某些最終用途中，可將樹脂以基于云母、芳族聚酰胺和樹脂的總重量計(jì)I至50重量％樹脂的量加入本發(fā)明的層合物中。樹脂可選自但不限于聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、醇酸樹脂、聚酯樹脂、聚酯酰亞胺樹脂、苯并嗪樹脂、聚硅氧烷樹脂以及它們的組合。
[0022]如上文所示的層合物在電氣裝置如電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)中用作電絕緣。
[0023]測(cè)試方法
[0024]在下文所提供的例子中使用了以下測(cè)試方法。
[0025]厚度是根據(jù)ASTM D646-96測(cè)量并按mm報(bào)告的。
[0026]某重是根據(jù)ASTM D645和ASTM D645-M-96測(cè)量并按g / m2報(bào)告的。
[0027]拉伸強(qiáng)度是根據(jù)ASTM D828-93用2.54cm寬的測(cè)試樣品和18cm的隔距來(lái)測(cè)量并按MPa報(bào)告的。
[0028]初始抗撕裂性是根據(jù)ASTM D1004測(cè)量并按牛頓報(bào)告的。
[0029]電介質(zhì)強(qiáng)度是根據(jù)ASTM D149-97A測(cè)量并按kV / cm報(bào)告的。
[0030]體積電陽(yáng)率是根據(jù)ASTM D257測(cè)量并按500V的Ω -cm報(bào)告的。
[0031]熱導(dǎo)率是根據(jù)ASTM E1530測(cè)量并按W / mK報(bào)告的。
[0032]電壓持續(xù)時(shí)間是根據(jù)ASTM D2275-01測(cè)量，并且以在300V / cm、360Hz下的小時(shí)數(shù)報(bào)告。
[0033]實(shí)魁
[0034]在下文中將采用以下實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
[0035]實(shí)例I
[0036]制備根據(jù)本發(fā)明的層合物，其具有由雙片層云母-芳族聚酰胺紙/聚合物電絕緣膜/雙片層云母-芳族聚酰胺紙構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
[0037]雙片層云母-芳族聚酰胺紙由富云母片層和貧云母片層制成。富云母片層由90重量％ 的云母薄片(白云母型，購(gòu)自 Electrical Samica Flake C0., Rutland, Vermont)和10重量％的間位芳族聚酰胺纖條體(由聚(間苯二甲酰間苯二胺)以一般描述于美國(guó)專利3，756，908中的方式制成)組成。貧云母片層由45重量％的云母薄片、40重量％的間位芳族聚酰胺纖條體和15重量％的間位芳族聚酰胺絮凝物(由聚(間苯二甲酰間苯二胺)制成)組成，0.22特克斯線密度和0.64cm長(zhǎng)度的Nomex?，購(gòu)自E.1.du Pont de Nemours和C0., Wilmington, Delaware (DuPont)。相應(yīng)地通過(guò)長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)型造紙機(jī)的初級(jí)和次級(jí)流衆(zhòng)箱泵入貧云母組分和富云母組分的水分散體。由在頂部上富云母片層和在底部上貧云母片層形成層化的濕鋪紙。頂部片層的基重為約85g / m2，并且底部的基重為約50g / m2。層化的濕鋪紙?jiān)趬貉訖C(jī)的熱輥隙中以約3000N / cm的輥隙壓力和約220°C的輥溫進(jìn)行層壓。使用的聚合電絕緣膜是0.127mm(5密耳)的聚酯膜(購(gòu)自Garware Polyester Limited,Mumbai, India)。聚酯膜被夾在具有面向膜的富云母片層的兩個(gè)雙片層云母-芳族聚酰胺紙之間，并且使用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑層壓在一起以制備根據(jù)本發(fā)明的層合物。
[0038]層合物的組成在表I中概述并且物理特性在表2中示出。
[0039]實(shí)例 2
[0040]實(shí)例2以與實(shí)例I相似的方式制備，不同的是雙片層云母-芳族聚酰胺紙被單片層云母-芳族聚酰胺紙?zhí)鎿Q。
[0041]單片層紙由70重量％的云母薄片、15重量％的間位芳族聚酰胺纖條體和15重量％的間位芳族聚酰胺絮凝物組成。
[0042]層合物的組成在表I中概述并且物理特性在表2中示出。
[0043]比較例A和B
[0044]比較例A和B以與實(shí)例2相似的方式制備，不同的是使用不同的單片層紙。
[0045]在比較例A中，單片層紙是Nomex? T418，其包含50重量％的云母。在比較例B
中，單片層紙是Nomex? T416，其不含云母。
[0046]層合物的組成在表I中概述并且物理特性在表2中示出。
[0047]表2示出實(shí)例I和2與比較例相比較電壓持續(xù)時(shí)間的顯著提高和體積電阻率的下降。這種改善是在本發(fā)明的云母-芳族聚酰胺紙中增加的云母含量和雙片層結(jié)構(gòu)的結(jié)果。
[0048]表1
[0049]層合物結(jié)構(gòu)的組成
【權(quán)利要求】
1.用于電絕緣的層合物，包括: (a)至少一層云母-芳族聚酰胺紙，其包含55至95重量％的云母和5至45重量％的芳族聚酰胺，和 (b)至少一層聚合物電絕緣膜，其借助粘合劑粘合到所述云母-芳族聚酰胺紙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層合物，其中所述云母-芳族聚酰胺紙具有富云母片層與貧云母片層的雙片層結(jié)構(gòu)，其中所述富云母片層具有比所述貧云母片層更高的云母含量，并且所述富云母片層包含80至95重量％的云母。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層合物，其中所述芳族聚酰胺包括50至100重量％的纖條體和O至50重量％的絮凝物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層合物，其中所述芳族聚酰胺為聚(間苯二甲酰間苯二胺)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層合物，其中所述聚合物電絕緣膜選自聚酯膜、聚苯硫醚膜和聚酰亞胺膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層合物，其中所述粘合劑選自聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、酚醛樹脂、三聚氰胺、醇酸樹脂、聚酯、聚酯酰亞胺、苯并%惡嗪、聚硅氧烷以及它們的組口 O
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層合物，其中所述云母-芳族聚酰胺紙還包含基于云母、芳族聚酰胺和樹脂的總重量計(jì)I至50重量％的樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的層合物，其中所述樹脂選自聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、醇酸樹脂、聚酯樹脂、聚酯酰亞胺樹脂、苯并喝嗪樹脂、聚硅氧烷樹脂以及它們的組合。
9.電氣裝置，包含權(quán)利要求1或2所述的層合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電氣裝置，其為電動(dòng)機(jī)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電氣裝置，其為發(fā)電機(jī)。
【文檔編號(hào)】H01B3/04GK103843070SQ201280048798
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月3日
【發(fā)明者】B.S.康, M.R.勒維特, J.C.杜瓦特, S.雷博伊拉特 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司