纳米复合粉体改性变频绝缘漆研制

data-full-width-responsive="true"> 纳米复合粉体改性变频绝缘漆研制施利毅, 张剑平, 钟庆东, 马寒冰(上海大学理学院化学系, 上海200444)0 引 言众所周知, 变频调速电机具有很多优点, 如: 保养较容易、更节能、便于自动控制、生产过程效率更高等, 因此, 尽管没有进行足够的检测, 变频电机仍被工业上所接受并大量使用[ 1] 。近年来, 随着变频技术的发展和更多的使用, 变频电机的应用过程中的相关问题, 如绝缘材料过早破坏等问题引起人们的关注[ 2~ 4] 。迄今为止, 对变频电机中绝缘材料的破坏机理仍有较大的争论, 特别是在变频电机中绝缘材料被破坏的最主要的原因是局部放电[ 2] , 还是介质加热[ 3], 或者是空间电荷积累[ 4] 的问题上仍存在较大的分歧。但是, 变频电机中线圈绕组绝缘材料的过早破坏是一个比较严重的问题, 严重影响到变频电机的使用寿命。研究在变频电机中能长期使用, 具有耐变频能力的漆包线绝缘材料成为世界电工材料行业关注的重点之一, 而相应的绝缘漆的研制同样成为当务之急, 国内外投入大量的人力物力进行开发[ 5~ 8] 。纳米颗粒(N anosized part ic les)是指粒度在1 ~100 nm范围内的微小固体粒子。纳米粒子的特异结构使其具有小尺寸效应(体积效应)、表面与界面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应[ 9, 10] 。纳米材料的应用为改造传统产业(如涂料、塑料、胶粘剂、陶瓷、日用化工等)注入高科技含量提供了新的机遇, 也为改造绝缘漆的开发提供了新的途径[ 11, 12] 。本文通过液相法制备纳米复合粉体, 将其分散到聚酰胺酰亚胺绝缘漆( PA I)中获得纳米复合绝缘漆。通过研究机械分散方式和工艺参数, 确定最佳分散条件。然后将制备纳米复合聚酰胺酰亚胺绝缘漆应用于电磁漆包线漆膜绝缘, 再测定新型纳米漆包线的常规和耐变频性能。1 实验部分1 1 实验用的材料实验用的材料如表1所示。1 2 实验步骤( 1) 复合粉体的制备 纳米复合粉体为氧化铝, 具体制备参见文献[ 6]。将纳米粉体和非纳米粉体分别加水制成浆液, 然后加入5% ~ 10% 表面改性剂A, 加热搅拌2 h, 然后过滤、洗涤, 再将滤饼烘干、粉碎, 得到纳米复合颗粒。( 2) 改性复合绝缘漆的制备 将上述纳米复合颗粒与PA I绝缘漆按一定比例混合, 经高速研磨后得到新型改性纳米复合绝缘漆。( 3) 纳米复合绝缘材料的涂覆及试样的制备 纳米复合PA I绝缘漆涂覆方法为: 在直径为1 0 mm的铜线上预先涂覆一层厚度约为0 05 mm 左右的改性聚酯亚胺树脂( PE I)薄膜为底层, 再涂覆一层上述改性绝缘漆作为中间层, 烘烤除去NMP溶剂,制备成厚度约为0 01 mm 左右的纳米粉体/PA I涂层, 再在上面涂覆一层厚度约为0 02 mm 左右的PA I, 以保护中间层并提高整个漆包线的表面质量。通过上述方法制备成一种三层绝缘结构的复合涂层的漆包线。表2为各样品制备条件。表2 不同条件下制备的复合漆层漆包线样品2 测试和表征2 1 纳米颗粒形貌和大小的测定采用透射电子显微镜( TEM )观察和检测复合颗粒形貌和大小。2 2 漆包线的耐变频寿命试验按照下列方法模拟变频电机中漆包线高频脉冲老化情况, 来测试样品的耐高频脉冲老化性能。( 1) 制备绞线线对 在1364 g负载下, 将两根漆包线绞制8个结点, 绞线线对长度为0 4 m。( 2) 测试方法 将绞线放置在恒温箱中, 温度为90c 。绞线一端的两个接头接变频器输出端, 另一端空置。变频器提供的输出频率为20 kHz, 峰压为3 kV, 峰头上升时间为400 ns。根据绞线线对击穿时间来衡量漆包线的耐变频寿命。测试装置如图1所示。2 3 漆包线常规性能的检测按照国家标准GB /T 6109 11- 1990检测漆包线常规性能表征。2 4 漆包线表面状况的观察用光学显微镜观察。