繞包電磁線及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種繞包電磁線及其制備方法，該方法首先提供金屬導(dǎo)體；然后將線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜繞包在所述金屬導(dǎo)體上，經(jīng)燒結(jié)，在所述金屬導(dǎo)體上復(fù)合絕緣層，得到繞包電磁線。本發(fā)明利用線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜作為絕緣層材料，能夠賦予電磁線良好的絕緣性能，并使其具有耐高溫、耐高溫水解、耐輻射和耐化學(xué)腐蝕等特性。同時，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后，本發(fā)明使線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜與金屬導(dǎo)體、薄膜與薄膜之間形成一個緊密的整體，燒結(jié)出來的繞包電磁線的絕緣一致性好，從而能有效地提高應(yīng)用其的線圈的整體絕緣性，延長電機的使用壽命。
【專利說明】繞包電磁線及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及絕緣材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種繞包電磁線及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁線是用以制造電工產(chǎn)品中的線圈或繞組的絕緣電線，其基本組成包括導(dǎo)電線芯和電絕緣層。其中，繞包電磁線是電磁線中除漆包線以外的一大類產(chǎn)品。在許多特殊場合，如航空航天、軍事、核電和海上油井等領(lǐng)域，所使用的絕緣電線除了要求一般的電氣性能和機械特性，還必須具有低煙無鹵、質(zhì)輕、耐輻射、耐高低溫和優(yōu)異的力學(xué)性能，并且在有些領(lǐng)域還要求具有良好的耐水、耐腐蝕、防霉、阻燃或不燃，以及耐冷媒等特點。
[0003]目前，應(yīng)用在上述特殊領(lǐng)域中的電磁線主要是通過聚酰亞胺-氟46復(fù)合薄膜繞包在銅線上而制成的繞包電磁線，其絕緣處理工藝主要包括以下步驟:導(dǎo)體處理一薄膜繞包—高溫?zé)Y(jié)一冷卻。其中，聚酰亞胺-氟46復(fù)合薄膜形成絕緣層，這樣制備的電磁線具有較好的絕緣性能。
[0004]但是，聚酰亞胺薄膜由于自身分子結(jié)構(gòu)的限制，耐高溫水解性能較差，在長時間的高溫水浸潤或油氣井下反復(fù)高溫蒸汽滅菌，將會導(dǎo)致電磁線的絕緣性能降低，造成安全事故。因此，能滿足在惡劣環(huán)境下較好使用要求的絕緣電磁線亟待開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種繞包電磁線及其制備方法，本發(fā)明提供的繞包電磁線具有良好的絕緣性能和耐高溫水解性能。
[0006]本發(fā)明提供一種繞包電磁線，包括:
[0007]金屬導(dǎo)體；和
[0008]復(fù)合在所述金屬導(dǎo)體上的絕緣層；
[0009]所述絕緣層由線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜繞包所述金屬導(dǎo)體經(jīng)燒結(jié)形成。
[0010]優(yōu)選的，所述線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜為聚芳醚酮類聚合物薄膜。
[0011]優(yōu)選的，所述聚芳醚酮類聚合物薄膜為聚醚醚酮薄膜、聚醚酮薄膜、聚醚酮酮薄膜、聚醚醚酮酮薄膜和聚醚酮醚酮酮薄膜中的一種或多種。
[0012]優(yōu)選的，所述絕緣層的厚度為0.05mm?0.20mm。
[0013]優(yōu)選的，所述金屬導(dǎo)體為純銅。
[0014]本發(fā)明還提供一種繞包電磁線的制備方法，包括以下步驟:
[0015]提供金屬導(dǎo)體；
[0016]將線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜繞包在所述金屬導(dǎo)體上，經(jīng)燒結(jié)，在所述金屬導(dǎo)體上復(fù)合絕緣層，得到繞包電磁線。
[0017]優(yōu)選的，所述線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜為聚芳醚酮類聚合物薄膜。
[0018]優(yōu)選的，所述金屬導(dǎo)體為純銅。
[0019]優(yōu)選的，所述繞包的張力為9N?12N。[0020]優(yōu)選的，所述燒結(jié)的溫度為343°C?390°C。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜繞包在金屬導(dǎo)體上，經(jīng)燒結(jié)，在所述金屬導(dǎo)體上復(fù)合絕緣層，得到繞包電磁線。本發(fā)明利用線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜作為絕緣層材料，能夠賦予電磁線良好的絕緣性能，并使其具有耐高溫、耐高溫水解、耐輻射和耐化學(xué)腐蝕等特性。同時，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后，本發(fā)明使線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜與金屬導(dǎo)體、薄膜與薄膜之間形成一個緊密的整體，燒結(jié)出來的繞包電磁線的絕緣一致性好，從而能有效地提高應(yīng)用其的線圈的整體絕緣性，延長電機的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實施例提供的繞包電磁線的截面示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實施例制備繞包電磁線的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0025]本發(fā)明公開了一種繞包電磁線，包括:
[0026]金屬導(dǎo)體；和
[0027]復(fù)合在所述金屬導(dǎo)體上的絕緣層；
[0028]所述絕緣層由線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜繞包所述金屬導(dǎo)體經(jīng)燒結(jié)形成。
[0029]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種具有良好的絕緣性能以及耐高溫、耐水解、耐輻射和耐化學(xué)腐蝕的繞包電磁線。
[0030]參見圖1，圖1為本發(fā)明實施例提供的繞包電磁線的截面示意圖。在圖1中，I為金屬導(dǎo)體，2為復(fù)合在金屬導(dǎo)體I上的絕緣層。
[0031]本發(fā)明提供的繞包電磁線包括金屬導(dǎo)體1，其為電磁線的內(nèi)導(dǎo)體。本發(fā)明對所述金屬導(dǎo)體沒有特殊限制，優(yōu)選為純銅，純銅含銅量最高，又分為普通紫銅、無氧銅、脫氧銅和特種銅四類，本發(fā)明更優(yōu)選無氧銅。在本發(fā)明的一個實施例中，所述金屬導(dǎo)體為銅扁線，或者為扁銅棒。
[0032]本發(fā)明提供的繞包電磁線包括絕緣層2，其復(fù)合在金屬導(dǎo)體I上，為線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜絕緣層。也就是說，所述絕緣層由線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜繞包所述金屬導(dǎo)體經(jīng)燒結(jié)形成。
[0033]線性芳香族半結(jié)晶結(jié)構(gòu)的聚合材料具有獨特的綜合性能，如具有高熔點(343°C?387°C )、機械強度和尺寸穩(wěn)定性好、耐磨性強、電氣絕緣性優(yōu)良和易于加工等特點，最重要的是，其耐化學(xué)腐蝕性、耐蒸汽和海水腐蝕性能極佳，能夠在寬廣的溫度范圍和極端惡劣的環(huán)境中提供應(yīng)用產(chǎn)品卓越的綜合性能，是世界上公認(rèn)的性能最為優(yōu)越的熱塑性材料之一。在線性芳香族半結(jié)晶結(jié)構(gòu)的聚合物材料中，聚芳醚酮類聚合物包括聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)和聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)等，在航空、汽車、電子、能源、機械、醫(yī)療和半導(dǎo)體等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但是，在線性芳香族半結(jié)晶結(jié)構(gòu)的聚合物材料中，鮮有應(yīng)用于制備絕緣電磁線的報道。[0034]在本發(fā)明中，利用線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜作為電磁線的絕緣層材料，能夠賦予電磁線良好的絕緣性能，不低于目前所采用的聚酰亞胺復(fù)合薄膜的性能。并且，本發(fā)明能使電磁線具有耐高溫、耐高溫水解、耐輻射和耐化學(xué)腐蝕等特性。其中，耐蒸汽和耐海水水解性尤佳；抗輻射性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于聚酰亞胺復(fù)合薄膜。
[0035]除此之外，使用線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)，使絕緣層緊密粘附在內(nèi)導(dǎo)體上，由于材料本身耐高溫等級高,在燒結(jié)過程中無分解,不會產(chǎn)生有毒有害物質(zhì),無異味產(chǎn)生，符合目前的環(huán)保要求。
[0036]在本發(fā)明中，所述線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜優(yōu)選為聚芳醚酮類聚合物薄膜，更優(yōu)選為聚醚醚酮薄膜、聚醚酮薄膜、聚醚酮酮薄膜、聚醚醚酮酮薄膜和聚醚酮醚酮酮薄膜中的一種或多種，最優(yōu)選為聚醚酮薄膜或聚醚酮酮薄膜。其中，本發(fā)明對所述線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜的來源沒有特殊限制。在本發(fā)明的一個實施例中，所述線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜的分子量> 25萬，結(jié)晶度約50%，薄膜厚度為0.025mm。
[0037]另外，本發(fā)明利用線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜繞包制備的電磁線在絕緣層厚度方面更加有優(yōu)勢，可以比聚酰亞胺(PD膜更低。本發(fā)明可以通過減薄聚合物薄膜的厚度來減薄絕緣層厚度，所述絕緣層的厚度優(yōu)選為0.05mm?0.20mm,更優(yōu)選為0.05mm?0.07mm,絕緣層的減薄對于電機的輕量化和小型化具有重要的意義。
[0038]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種繞包電磁線的制備方法，包括以下步驟:
[0039]提供金屬導(dǎo)體；
[0040]將線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜繞包在所述金屬導(dǎo)體上，經(jīng)燒結(jié)，在所述金屬導(dǎo)體上復(fù)合絕緣層，得到繞包電磁線。
[0041]本發(fā)明實施例提供的制備方法主要包括內(nèi)導(dǎo)體表面處理、薄膜包覆、燒結(jié)和冷卻四個基本步驟，得到線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜繞包燒結(jié)的電磁線，其具有極好的絕緣性、耐高溫、耐水解、耐輻射和耐滲透等性能，適于用作特殊場合如醫(yī)療部件、海底設(shè)備、油氣井和核電設(shè)備電機等的專用電磁線。
[0042]參見圖2，圖2為本發(fā)明實施例制備繞包電磁線的工藝流程示意圖。在圖2中，3為聚芳醚酮類聚合物薄膜，4為純銅扁銅棒，5為繞包后的扁銅棒，6為高溫?zé)Y(jié)后的繞包電磁線成品，7為繞包工序，8為高溫?zé)Y(jié)工序。
[0043]首先，本發(fā)明實施例提供金屬導(dǎo)體，作為電磁線的內(nèi)導(dǎo)體。
[0044]本發(fā)明對所述金屬導(dǎo)體沒有特殊限制，優(yōu)選為純銅，純銅含銅量最高，又分為普通紫銅、無氧銅、脫氧銅和特種銅四類，本發(fā)明更優(yōu)選無氧銅。在本發(fā)明的一個實施例中，所述金屬導(dǎo)體為銅扁線，或者為扁銅棒。
[0045]本發(fā)明優(yōu)選對所述金屬導(dǎo)體的表面進行處理，以使其表面光滑、無劃痕，并除去表面污潰。
[0046]然后，在所述金屬導(dǎo)體上，本發(fā)明實施例采用線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜進行繞包，使其均勻包覆在處理好的內(nèi)導(dǎo)體上。
[0047]在本發(fā)明中，所述線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜優(yōu)選為聚芳醚酮類聚合物薄膜，更優(yōu)選為聚醚醚酮薄膜、聚醚酮薄膜、聚醚酮酮薄膜、聚醚醚酮酮薄膜和聚醚酮醚酮酮薄膜中的一種或多種，最優(yōu)選為聚醚酮薄膜或聚醚酮酮薄膜。其中，本發(fā)明對所述線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜的來源沒有特殊限制。在本發(fā)明的一個實施例中，所述線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜的分子量> 25萬，結(jié)晶度約50%，薄膜厚度為0.025mm。
[0048]本發(fā)明利用線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜作為電磁線的絕緣層材料，能夠賦予電磁線良好的絕緣性能，不低于目前所采用的聚酰亞胺復(fù)合薄膜的性能。并且，本發(fā)明能使電磁線具有耐高溫、耐高溫水解、耐輻射和耐化學(xué)腐蝕等特性。其中，耐蒸汽和耐海水水解性尤佳；抗輻射性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于聚酰亞胺復(fù)合薄膜。
[0049]在進行薄膜繞包時，主要對薄膜進行處理，注意保持其表面無油污和灰塵等雜質(zhì)。本發(fā)明優(yōu)選采用60%?70%的疊包率，通過繞包機進行均勻包覆。其中，所述繞包的張力優(yōu)選控制在9N?12N ;節(jié)距漂移量優(yōu)選控制在0.04mm以下。本發(fā)明采用薄膜繞包的方式，在內(nèi)導(dǎo)體上復(fù)合線性芳族半結(jié)晶聚合物絕緣層，能夠避免電磁線出現(xiàn)微裂痕，利于應(yīng)用。
[0050]繞包完成后，本發(fā)明實施例進行燒結(jié)，使所述線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜熔化并緊密貼合到內(nèi)導(dǎo)體上，然后將燒結(jié)得到的電磁線冷卻至室溫，使薄膜固化形成緊密的絕緣層，也就是在所述金屬導(dǎo)體上復(fù)合絕緣層，得到繞包電磁線。
[0051]在本發(fā)明中，所述燒結(jié)優(yōu)選為高頻熱熔融燒結(jié)。本發(fā)明實施例將包覆好的電磁線均勻地通過高頻熱熔融燒結(jié)設(shè)備，燒結(jié)的溫度優(yōu)選控制在343°C?390°C，更優(yōu)選為345°C?387°C ;所述燒結(jié)的線速度優(yōu)選控制在6m/min?7m/min。所述燒結(jié)優(yōu)選還包括采用紅外輻射爐進行加熱，爐溫優(yōu)選控制在520°C?540°C，使所述聚合物薄膜更好地熔化并緊密貼合到內(nèi)導(dǎo)體上。
[0052]經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后，本發(fā)明使線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜與金屬導(dǎo)體、薄膜與薄膜之間形成一個緊密的整體，燒結(jié)出來的繞包電磁線的絕緣一致性好，從而能有效地提高應(yīng)用其的線圈的整體絕緣性，延長電機的使用壽命。
[0053]進一步的，本發(fā)明利用線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜繞包制備的電磁線在絕緣層厚度方面更加有優(yōu)勢，可以比聚酰亞胺(PI)膜更低。本發(fā)明可以通過減薄聚合物薄膜的厚度來減薄絕緣層厚度，所述絕緣層的厚度優(yōu)選為0.05mm?0.20mm，更優(yōu)選為0.05mm?0.07mm,絕緣層的減薄對于電機的輕量化和小型化具有重要的意義。
[0054]本發(fā)明采用薄膜繞包的方式不僅可以有效控制絕緣層厚度，而且繞包過程可以在專用繞包機上進行，也可以通過對普通機床改裝后進行繞包，均能極大提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)生產(chǎn)的節(jié)能增效。
[0055]除此之外，使用線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)，使絕緣層緊密粘附在內(nèi)導(dǎo)體上，由于材料本身耐高溫等級高,在燒結(jié)過程中無分解,不會產(chǎn)生有毒有害物質(zhì),無異味產(chǎn)生，符合目前的環(huán)保要求。
[0056]得到繞包電磁線后，本發(fā)明對其性能進行檢測。在23°C、100°C和200°C的不同溫度下，本發(fā)明測試所述繞包電磁線的擊穿電壓。按照標(biāo)準(zhǔn)IEC60851-3-2009《繞組線圈試驗方法第3部分:機械性能》，本發(fā)明測試所述繞包電磁線的延伸率和彎曲性能。本發(fā)明測試所述繞包電磁線的扭轉(zhuǎn)性能的方法為:截取兩段長為150mm的產(chǎn)品，一端固定，另一端扭轉(zhuǎn)5X360度；將第一個產(chǎn)品如此順時針扭轉(zhuǎn)，第二個產(chǎn)品如此逆時針扭轉(zhuǎn)。
[0057]結(jié)果表明，本發(fā)明提供的繞包電磁線具有良好的絕緣性能和耐高溫水解性能。另外，所述繞包電磁線的機械性能等方面表現(xiàn)優(yōu)異。
[0058]本發(fā)明提供的繞包電磁線的制備方法工藝過程簡單方便，制備燒結(jié)過程中無有毒害物質(zhì)產(chǎn)生，綠色環(huán)保。[0059]為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的繞包電磁線及其制備方法進行具體描述。
[0060]以下實施例中使用的PEEK、PEK和PEKK分子量> 25萬，結(jié)晶度約50%，薄膜厚度為 0.025mm。
[0061]實施例1
[0062]提供無氧銅棒，對其表面進行處理，使表面光滑、干燥、無劃痕，并除去表面污潰；
[0063]將PEEK薄膜通過繞包機繞包在處理好的無氧銅棒上，注意保持薄膜表面無油污和灰塵等雜質(zhì)；疊包率為66%，繞包張力控制在9N，節(jié)距漂移量控制在0.04mm以下；
[0064]將繞包好的無氧銅棒均勻地通過高頻熱熔融燒結(jié)設(shè)備，控制燒結(jié)溫度在345°C，燒結(jié)線速度控制在6m/min，然后采用紅外輻射爐進行加熱，爐溫控制在540°C，使PEEK薄膜熔化并緊密貼合到內(nèi)導(dǎo)體上，在內(nèi)導(dǎo)體上復(fù)合絕緣層，再冷卻至室溫，得到繞包電磁線。
[0065]得到的繞包電磁線表面清潔、光滑，絕緣層無松弛，疊包無不均勻、沒有褶皺，絕緣層的薄膜帶間以及絕緣層與銅導(dǎo)體間無粘結(jié)不良?xì)馀?，絕緣層厚度為0.05_。
[0066]按照上文所述的方法，對所述繞包電磁線的性能進行檢測。結(jié)果參見表1，表1為本發(fā)明實施例1~3制得的繞包電磁線的性能檢測結(jié)果。
[0067]表1為本發(fā)明實施例1~3制得的繞包電磁線的性能檢測結(jié)果
[0068]
【權(quán)利要求】
1.一種繞包電磁線，包括: 金屬導(dǎo)體；和 復(fù)合在所述金屬導(dǎo)體上的絕緣層； 所述絕緣層由線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜繞包所述金屬導(dǎo)體經(jīng)燒結(jié)形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繞包電磁線，其特征在于，所述線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜為聚芳醚酮類聚合物薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的繞包電磁線，其特征在于，所述聚芳醚酮類聚合物薄膜為聚醚醚酮薄膜、聚醚酮薄膜、聚醚酮酮薄膜、聚醚醚酮酮薄膜和聚醚酮醚酮酮薄膜中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的繞包電磁線，其特征在于，所述絕緣層的厚度為0.05mm ~0.20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的繞包電磁線，其特征在于，所述金屬導(dǎo)體為純銅。
6.一種繞包電磁線的制備方法，包括以下步驟: 提供金屬導(dǎo)體； 將線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜繞包在所述金屬導(dǎo)體上，經(jīng)燒結(jié)，在所述金屬導(dǎo)體上復(fù)合絕緣層，得到繞包電磁線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述線性芳族半結(jié)晶聚合物薄膜為聚芳醚酮類聚合物薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述金屬導(dǎo)體為純銅。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述繞包的張力為9N~12N。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)的溫度為343°C~390°C。
【文檔編號】H01B7/02GK104021850SQ201410254216
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】李鴻巖 申請人:株洲時代新材料科技股份有限公司