聚酰亚胺清漆及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种聚酰亚胺清漆及其制备方法。

背景技术：

1、驱动电机是新能源电动汽车的核心部件。目前，扁线电机因具备功率密度高、集成度高、成本低、效率高等优点，已成为新能源电动汽车电机的主流发展趋势。扁线电机在提升电机槽满率的同时，对漆包线线用绝缘清漆的耐温要求大大提高。聚酰亚胺绝缘清漆凭借其优异的耐高温和阻燃性能，成为高压扁线电机的绝缘材料技术解决方案。

2、漆包线漆膜附着力是指漆包线的裸铜线和漆膜之间结合的坚牢程度，是漆包线最重要的性能指标之一。如果漆包线漆膜与导线附着力存在问题,那么导线之间的绝缘就存在很大的问题。

3、漆包铜扁线的结构：内层为铜扁线导体，根据漆包铜扁线性能要求和使用领域不同，铜扁线导体外涂设有二层或者三层绝缘漆膜，漆膜具体包括底漆层、耐电晕或低介电漆层和面漆层。底漆层提供裸铜线和漆膜之间的紧密结合。

4、专利文献cn115424770a公开了一种高压负荷电线。所述高压负荷电线包括导体和位于导体附近的高密接层与耐电涌层的双层结构，所述双层结构为覆盖导体外周的高密接层和位于高密接层表面的耐电涌层。形成高密接层的高密接层用清漆包括聚酯酰亚胺清漆、聚酰胺酰亚胺清漆、聚酰亚胺清漆、聚酰胺清漆、聚乙烯醇缩甲醛清漆、聚氨酯清漆、聚酯清漆中的一种。从耐高温性能来看，最优的高密接层为聚酰亚胺清漆，但此专利并未涉及高密接层清漆的具体成分。

5、专利文献cn103596360a公开了一种柔性无胶电路板基材及其制造方法。柔性无胶电路板基材包括乙烯基咪唑类化合物与热塑性聚酰亚胺胶，乙烯基咪唑类化合物是液体型的热塑性聚酰亚胺胶质量的0.5％-2％。在热或等离子的作用下，乙烯基咪唑将断开乙烯基双键，与热塑性聚酰亚胺胶中的酰胺基成键，成键后的咪唑基团与铜形成配位键，保证了铜与高分子膜之间的良好的结合力，但热处理(170-220℃，1-2h)或等离子处理并不适用于漆包线漆应用工艺。

6、因此，制造工艺简单，与铜导体具备高结合力的聚酰亚胺清漆仍有其需求。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种制造工艺简单、与铜导体具备优异结合力的聚酰亚胺清漆及其制备方法。

2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

3、一种聚酰亚胺清漆，其主要由交联型封端剂封端的热固性聚酰胺酸前驱体溶液、n-乙烯基咪唑、自由基引发剂以及亚胺化促进剂通过亚胺化聚合反应后得到；所述交联型封端剂封端的热固性聚酰胺酸前驱体溶液由芳香族二胺和芳香族二酐在非质子溶剂中聚合得到热固性聚酰胺酸前驱体溶液后，再加入交联型封端剂反应得到。

4、本发明通过自由基引发剂的引入，保证了含碳碳不饱和双键的封端剂与n-乙烯基咪唑的快速交联，通过自由基聚合在pi结构中接入咪唑基团，通过咪唑基团与铜形成配位键，保证了清漆与铜导体的紧密结合；通过亚胺化促进剂的引入，提高了清漆的亚胺化成膜速率和成膜性；n-乙烯基咪唑通过自由基聚合反应与含碳碳不饱和双键的交联型封端剂进行反应从而接枝到聚酰亚胺分子链上；使最终得到的聚酰亚胺清漆与铜导体具备优异的结合力。

5、上述的聚酰亚胺清漆，优选的，所述交联型封端剂封端的热固性聚酰胺酸前驱体溶液的固含为25％～35％，23±2℃粘度为80～250pa·s。

6、优选的，所述芳香族二胺单体选自4,4’-二氨基二苯醚(4,4-oda)、3,4’-二氨基二苯醚(3,4-oda)、对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、4,4’-双(3-氨基苯氧基)二苯砜和4,4’-二氨基二苯甲烷中的至少一种。

7、优选的，所述芳香族二酐单体选自1,2,4,5-均苯四甲酸二酐(pmda)、3,3’,4,4’-二苯酮四酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、4,4’-氧双邻苯二甲酸酐、3,3’,4,4’-二苯基砜四酸二酐和双酚a二酐中的至少一种；

8、优选的，所述非质子溶剂选自n,n’-二甲基甲酰胺、n,n’-二甲基乙酰胺和n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

9、优选的，所述交联型封端剂为碳碳不饱和双键的封端剂，选自马来酸酐和降冰片烯二酸酐中的至少一种。

10、优选的，所述自由基引发剂为过氧化物自由基引发剂，选自过氧化苯甲酰、过氧化环己酮、过氧化月桂酰、过氧基苯甲酸叔戊酯、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯和异丙苯过氢化氢中的至少一种，所述自由基引发剂的用量是上述交联型封端剂和n-乙烯基咪唑总重量的0.1～1％。

11、优选的，所述亚胺化促进剂为叔胺类催化剂，更优选为杂环式叔胺催化剂和/或脂肪族叔胺催化剂，最优选为吡啶及其衍生物、甲基吡啶及其衍生物、β-吡咯啉、二甲基吡啶、喹啉、异喹啉、咪唑、三乙胺、三乙醇胺和n,n-二甲基乙醇胺中的一种或几种；所述亚胺化促进剂添加量为芳香族二胺和芳香族二酐总重量的2～4％。

12、优选的，所述芳香族二胺和芳香族二酐的摩尔比为100∶(95～99)，所述交联型封端剂与芳香族二胺的摩尔比为100∶(2～10)，所述交联型封端剂与n-乙烯基咪唑的摩尔比为100∶(50～100)。

13、基于一个总的发明构思，本发明还提供一种聚酰亚胺清漆的制备方法，包括如下步骤：

14、(1)在反应容器中加入溶剂和芳香族二胺单体，待芳香族二胺单体溶解后向反应容器中分批加入芳香族二酐，进行聚合反应，再向其中加入交联型封端剂，进行封端反应，得到交联型封端剂封端的热固性聚酰胺酸前驱体溶液；该过程中，通过芳香族二酐的添加量和溶剂的添加量来调控聚酰胺酸前驱体溶液的粘度和固含；

15、(2)向反应容器中加入交联型封端剂封端的热固性聚酰胺酸前驱体溶液，依次加入n-乙烯基咪唑、过氧化物自由基引发剂以及亚胺化促进剂，搅拌混合均匀，即得到所述的聚酰亚胺清漆。

16、上述的聚酰亚胺清漆的制备方法，优选的，在步骤(1)中，所述聚合反应的温度为40～80℃，反应时间为2～8h；所述封端反应的温度为10～40℃，反应时间为1～4h。

17、优选的，在步骤(2)中，所述搅拌温度为0～5℃，搅拌时间为0.5～2h。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

19、1、本发明提供的聚酰亚胺清漆，粘度适中，附着性和成膜性好，与铜导体具有优异的结合性。

20、2、本发明提供的聚酰亚胺清漆，具有较高的固含(25-35％)和适宜的粘度(100-250pa·s)，可以减少铜扁线的涂漆道数，降低生产成本。

21、3、本发明的制备方法，操作简单，成本低廉，亚胺化成膜速率高。

技术特征：

1.一种聚酰亚胺清漆，其特征在于，其主要由交联型封端剂封端的热固性聚酰胺酸前驱体溶液、n-乙烯基咪唑、自由基引发剂以及亚胺化促进剂通过亚胺化聚合反应后得到；所述交联型封端剂封端的热固性聚酰胺酸前驱体溶液由芳香族二胺和芳香族二酐在非质子溶剂中聚合得到热固性聚酰胺酸前驱体溶液后，再加入交联型封端剂反应得到。

2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺清漆，其特征在于，所述交联型封端剂封端的热固性聚酰胺酸前驱体溶液的固含为25％～35％，23±2℃粘度为80～250pa·s。

3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺清漆，其特征在于，所述芳香族二胺单体选自4,4’-二氨基二苯醚、3,4’-二氨基二苯醚、对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、4,4’-双(3-氨基苯氧基)二苯砜和4,4’-二氨基二苯甲烷中的至少一种；

4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺清漆，其特征在于，所述交联型封端剂选自马来酸酐和降冰片烯二酸酐中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的聚酰亚胺清漆，其特征在于，所述自由基引发剂选自过氧化苯甲酰、过氧化环己酮、过氧化月桂酰、过氧基苯甲酸叔戊酯、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯和异丙苯过氢化氢中的至少一种，所述自由基引发剂的用量为所述交联型封端剂和n-乙烯基咪唑总重量的0.1～1％。

6.根据权利要求1所述的聚酰亚胺清漆，其特征在于，所述亚胺化促进剂为吡啶及其衍生物、甲基吡啶及其衍生物、β-吡咯啉、二甲基吡啶、喹啉、异喹啉、咪唑、三乙胺、三乙醇胺和n,n-二甲基乙醇胺中的一种或几种；所述亚胺化促进剂添加量为芳香族二胺和芳香族二酐总重量的2～4％。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的聚酰亚胺清漆，其特征在于，所述芳香族二胺和芳香族二酐的摩尔比为100∶(95～99)，所述交联型封端剂与芳香族二胺的摩尔比为100∶(2～10)，所述交联型封端剂与n-乙烯基咪唑的摩尔比为100∶(50～100)。

8.一种如权利要求1～7中任一项所述的聚酰亚胺清漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的聚酰亚胺清漆的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述聚合反应的温度为40～80℃，反应时间为2～8h；所述封端反应的温度为10～40℃，反应时间为1～4h。

10.根据权利要求8所述的聚酰亚胺清漆的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述搅拌温度为0～5℃，搅拌时间为0.5～2h。

技术总结本发明属于高分子材料领域，公开了一种聚酰亚胺清漆，其主要由交联型封端剂封端的热固性聚酰胺酸前驱体溶液、N‑乙烯基咪唑、自由基引发剂以及亚胺化促进剂通过亚胺化聚合反应后得到；交联型封端剂封端的热固性聚酰胺酸前驱体溶液由芳香族二胺和芳香族二酐在非质子溶剂中聚合得到热固性聚酰胺酸前驱体溶液后，再加入交联型封端剂反应得到。该聚酰亚胺清漆的粘度适中，附着性和成膜性好，与铜导体具有优异的结合性。该聚酰亚胺清漆的制备方法，操作简单，成本低廉，亚胺化成膜速率高。技术研发人员：张步峰,鲍时宽,廖波,钱心远,罗宗仁,罗小青受保护的技术使用者：株洲时代华鑫新材料技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16