一种PEEK绝缘电磁线的制备工艺的制作方法

一种peek绝缘电磁线的制备工艺
技术领域
1.本发明涉及漆包线制备工艺领域，尤其涉及一种peek绝缘电磁线的制备工艺。


背景技术：

2.随着中国经济的快速增长，电气行业的发展日新月异，在电线电缆产业中，电线电缆是传送电能、信息不可或缺的线材，是电器、电机制造的重要配件，是各产业、国防及其他重大建设工程的重要配套，同时也是社会电气化、信息化和智能化进程中不可缺少的基础产品，由于它们在国民经济中的广泛应用而被喻为国家经济的“血管”与“神经”，电磁线广泛应用电子电器、石油化工、冶金、航空航天和军工等部门，如精密元器件绕组、金属纤维增强复合材料、过滤材料、屏蔽材料和电极材料,电磁线包括漆包线、绕包线和无机绝缘电磁线,无机绝缘电磁线是用无机绝缘材料包覆金属导体制备而成的，其无机绝缘材料种类有玻璃陶瓷材料、金属氧化膜与玻璃，无机物绝缘绕组线所具有的优点是能耐各种有机溶剂，耐蚀性好，耐热性特别好，且具有很好的耐辐射性，现有的漆包线加工工艺生产这种超厚型漆膜由于漆包线生产方式为多道涂覆+重复烘烤，为使漆膜达到指定的厚度，需要对原有漆包机进行改造，将几个机头合并在一起才能连续生产，但漆膜过厚会对其他性能产生负面影响，为此，我们提出了一种peek绝缘电磁线的制备工艺。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种peek绝缘电磁线的制备工艺。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.一种peek绝缘电磁线的制备工艺，包括以下步骤：
6.s1、tio2复合粉体的制备处理：将纳米tio2和非纳米tio2分别加水制成浆液，然后加入表面改性剂，得到tio2基复合颗粒；
7.s2、改性复合绝缘漆的制备处理：将上述tio2基复合颗粒与peek（聚醚醚酮）绝缘漆按一定比例混合，加入一定量nmp（n甲基-2-吡咯烷酮）溶剂后，经高速研磨后得到新型改性绝缘漆；
8.s3、拉丝清洗处理：首先将直径为2.5mm的半成品铜杆经过放线装置进入拉丝机，采用多道次拉丝机对导体进行拉丝成型处理，导体成型挤出机模口后，观察模口料的走向，进行芯线的偏心度调整，对导体进行多道次拉丝后获得目标尺寸的导体，并同时对拉丝成型后的导体进行表面清洗去油处理，由于被拉细的铜线表面沾满拉丝油、铜粉等污渍，必须经过清洗，清洗后吹干铜线表面残留的水渍，否则严重影响后续加工步骤；
9.s4、复合绝缘材料的涂布处理：在对通过s3拉丝清洗处理得到的目标尺寸的导体进行底层涂布处理，底层涂抹后进行烘干，再进行中间层的涂布处理，再次进行烘干处理，最后进行绝缘漆的涂布处理，如果绝缘层中存在气隙，则在高电场作用下会产生局部放电，这是导致绝缘劣化以至最终击穿的主要原因，假设试样为平板试样，气隙为扁平小气隙，在
交流电压作用下气隙中的场强为：，其中ec为下气隙中的场强，e为外加平均场强，e=ud，d1为气隙的厚度，d2为与气隙串联的其余绝缘厚度，d为试样总厚度，ε1为气隙的介电常数(ε1≥1)，ε2为介质的介电常数，当ec达到或超过气隙的e
cb
（击穿场强）时，气隙就会放电，对电机绝缘会产生一定的破坏作用；
10.s5、耐变频寿命检测处理：按照下列方法模拟变频电机中电磁线高频脉冲老化情况来测试样品的耐高频脉冲老化性能，拟合方程tv=2.852
×
10
25
/v
7.255
，tv为电老化击穿时间，v为脉冲电压幅值，根据拟合方程计算不同电压下的寿命时间，经过高频脉冲老化试验的电磁线绞线对的外层和纳米层部分有机绝缘树脂被局部放电所腐蚀，露出纳米粉体，纳米二氧化钛基粉体能够在强烈的局部放电下不被损坏，同时对内层绝缘树脂形成致密、有效地保护处理，在相同重量的添加比例下，与市售非纳米二氧化钛相比，纳米二氧化钛的粒径更小，能够在有机树脂pai中以更小尺度分散，对内层绝缘材料形成更致密的覆盖，电场分布也更均匀，因此，纳米二氧化钛基复合颗粒的改性效果更好；
11.s6、收线打包处理：将对经过s5耐变频寿命检测处理合格后的peek绝缘电磁线进行收卷打包处理。
12.进一步地，所述s1中tio2复合粉体的制备处理中的表面改性剂加入量为5%～10%，添加后对其进行加热并搅拌2h，加热搅拌均匀后，对其进行过滤和洗涤处理，形成滤饼，然后再将滤饼进行烘干和粉碎处理，最终得到tio2基复合颗粒，纳米材料因表面能较大，容易团聚，要将纳米二氧化钛基复合颗粒在pai-nmp中进行均匀地分散，减小团聚体的大小，采用合理的机械分散工艺非常重要。
13.进一步地，所述s2改性复合绝缘漆的制备处理中的高速研磨在同样叶轮线速度下，砂磨分散效果较高速搅拌更好，高速搅拌分散时，液体以层流方式流动，通过各液体层彼此滑动产生的剪切力使粉体分散，而砂磨分散是通过砂磨介质之间的挤压力和剪切力使粉体分散，砂磨机使沙磨介质产生强大的离心力，从而产生强烈的剪切作用，达到高分散的效果，砂磨介质的直径对砂磨分散效果有着直接的影响，将砂磨介质的直径从5mm减小到2mm，30min后，沉降高度从4.8mm降低到3.9mm，说明介质直径小，分散效果提高，对于理想的球形砂磨介质，砂磨效果服从以下规律：，其中0.639为堆积因素（对绝大多数砂粒和珠状砂磨介质而言），s为砂磨介质之间的距离，r为砂磨介质的半径，v为砂磨介质的体积分数，通过计算可得出在相同的砂磨介质比例v下，减小砂磨介质的半径r，可以使砂磨介质之间的距离s减小，提高分散效果，经过适当砂磨后，由于分散质量的提高，纳米二氧化钛基复合颗粒改性pai绝缘材料的表面质量大为改观，经高速搅拌分散处理制备的纳米改性电磁线耐变频寿命仅为10h，而经砂磨分散处理的纳米改性电磁线耐变频寿命达到58h，二氧化钛基复合颗粒加入到普通绝缘树脂pai中，砂磨分散后制备的新型绝缘材料，能够对电磁线的内层绝缘材料形成有效保护，提高电磁线在变频电机中的使用寿命。
14.进一步地，所述s3拉丝清洗处理中的多道次拉丝过程中采用若干组组合在一起的导体拉丝设备进行一次成型，根据导体原料、导体的目标尺寸和单道次导体截面的压缩量选择导体拉丝设备的组数。
15.进一步地，所述s4复合绝缘材料的涂布处理步骤为：
16.步骤一、预先涂布一层厚度约为0.05mm左右的改性peek（聚醚醚酮）绝缘漆为底层；
17.步骤二、再涂布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0.01mm左右的纳米tio2／pai涂层；
18.步骤三、再在上面涂布一层厚度约为0.02mm左右的peek（聚醚醚酮），以保护中间层并提高整个电磁线表面质量，通过上述方法制备成一种多层结构的复合绝缘电磁线。
19.进一步地，所述s5耐变频寿命检测处理中的模拟方法如下：
20.（a）制备绞线对：在1364g负载下，将两根电磁线绞制8个结点，绞线对长度为0.4m；
21.（b）测试方法：将绞线对放置在恒温箱中，温度为90℃，绞线对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20khz，峰压为3kv，峰头上升时间为400ns，根据绞线对击穿时间来衡量电磁线的耐变频寿命。
22.进一步地，所述通过s1中得到的tio2基复合颗粒形貌和大小，采用透射电子显微镜（tem）观察二氧化钛基复合颗粒形貌与大小，纳米材料的粒径较为均匀，颗粒大小约在20～30nm，市售非纳米二氧化钛的粒径基本均匀，颗粒大小约在250～300nm。
23.进一步地，所述s6收线打包处理中合格的peek漆包线，绝缘层总厚度为300μm以上，其中peek涂层厚度为80～200μm，收线完成后对挤出炉膛内部的余料进行关机清理回收等工作。
24.本发明不仅通过采用多道次拉丝机对导体进行拉丝成型处理，导体成型挤出机模口后，观察模口料的走向，进行芯线的偏心度调整，对导体进行多道次拉丝后获得目标尺寸的导体，并同时对拉丝成型后的导体进行表面清洗去油处理，有效的保障后期绝缘涂层涂布的效果，同时根据绞线对击穿时间来衡量电磁线的耐变频寿命，有效的保障peek绝缘电磁线的制备效果和效率。
附图说明
25.图1为本发明提出的一种peek绝缘电磁线的制备工艺的步骤框图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.实施例1
30.参照图1：一种peek绝缘电磁线的制备工艺，包括以下步骤：
31.s1、tio2复合粉体的制备处理：将纳米tio2和非纳米tio2分别加水制成浆液，然后加入表面改性剂，得到tio2基复合颗粒；
32.s2、改性复合绝缘漆的制备处理：将上述tio2基复合颗粒与peek（聚醚醚酮）绝缘漆按一定比例混合，加入一定量nmp（n甲基-2-吡咯烷酮）溶剂后，经高速研磨后得到新型改性绝缘漆；
33.s3、拉丝清洗处理：首先将直径为2.5mm的半成品铜杆经过放线装置进入拉丝机，采用多道次拉丝机对导体进行拉丝成型处理，导体成型挤出机模口后，观察模口料的走向，进行芯线的偏心度调整，对导体进行多道次拉丝后获得目标尺寸的导体，并同时对拉丝成型后的导体进行表面清洗去油处理，由于被拉细的铜线表面沾满拉丝油、铜粉等污渍，必须经过清洗，清洗后吹干铜线表面残留的水渍，否则严重影响后续加工步骤；
34.s4、复合绝缘材料的涂布处理：在对通过s3拉丝清洗处理得到的目标尺寸的导体进行底层涂布处理，底层涂抹后进行烘干，再进行中间层的涂布处理，再次进行烘干处理，最后进行绝缘漆的涂布处理，如果绝缘层中存在气隙，则在高电场作用下会产生局部放电，这是导致绝缘劣化以至最终击穿的主要原因，假设试样为平板试样，气隙为扁平小气隙，在交流电压作用下气隙中的场强为：，其中ec为下气隙中的场强，e为外加平均场强，e=ud，d1为气隙的厚度，d2为与气隙串联的其余绝缘厚度，d为试样总厚度，ε1为气隙的介电常数(ε1≥1)，ε2为介质的介电常数，当ec达到或超过气隙的e
cb
（击穿场强）时，气隙就会放电，对电机绝缘会产生一定的破坏作用；
35.s5、耐变频寿命检测处理：按照下列方法模拟变频电机中电磁线高频脉冲老化情况来测试样品的耐高频脉冲老化性能，拟合方程tv=2.852
×
10
25
/v
7.255
，tv为电老化击穿时间，v为脉冲电压幅值，根据拟合方程计算不同电压下的寿命时间，经过高频脉冲老化试验的电磁线绞线对的外层和纳米层部分有机绝缘树脂被局部放电所腐蚀，露出纳米粉体，纳米二氧化钛基粉体能够在强烈的局部放电下不被损坏，同时对内层绝缘树脂形成致密、有效地保护处理，在相同重量的添加比例下，与市售非纳米二氧化钛相比，纳米二氧化钛的粒径更小，能够在有机树脂pai中以更小尺度分散，对内层绝缘材料形成更致密的覆盖，电场分布也更均匀，因此，纳米二氧化钛基复合颗粒的改性效果更好；
36.s6、收线打包处理：将对经过s5耐变频寿命检测处理合格后的peek绝缘电磁线进行收卷打包处理。
37.本发明中，s1中tio2复合粉体的制备处理中的表面改性剂加入量为5%～10%，添加后对其进行加热并搅拌2h，加热搅拌均匀后，对其进行过滤和洗涤处理，形成滤饼，然后再将滤饼进行烘干和粉碎处理，最终得到tio2基复合颗粒，纳米材料因表面能较大，容易团
聚，要将纳米二氧化钛基复合颗粒在pai-nmp中进行均匀地分散，减小团聚体的大小，采用合理的机械分散工艺非常重要。
38.本发明中，s2改性复合绝缘漆的制备处理中的高速研磨在同样叶轮线速度下，砂磨分散效果较高速搅拌更好，高速搅拌分散时，液体以层流方式流动，通过各液体层彼此滑动产生的剪切力使粉体分散，而砂磨分散是通过砂磨介质之间的挤压力和剪切力使粉体分散，砂磨机使沙磨介质产生强大的离心力，从而产生强烈的剪切作用，达到高分散的效果，砂磨介质的直径对砂磨分散效果有着直接的影响，将砂磨介质的直径从5mm减小到2mm，30min后，沉降高度从4.8mm降低到3.9mm，说明介质直径小，分散效果提高，对于理想的球形砂磨介质，砂磨效果服从以下规律：，其中0.639为堆积因素（对绝大多数砂粒和珠状砂磨介质而言），s为砂磨介质之间的距离，r为砂磨介质的半径，v为砂磨介质的体积分数，通过计算可得出在相同的砂磨介质比例v下，减小砂磨介质的半径r，可以使砂磨介质之间的距离s减小，提高分散效果，经过适当砂磨后，由于分散质量的提高，纳米二氧化钛基复合颗粒改性pai绝缘材料的表面质量大为改观，经高速搅拌分散处理制备的纳米改性电磁线耐变频寿命仅为10h，而经砂磨分散处理的纳米改性电磁线耐变频寿命达到58h，二氧化钛基复合颗粒加入到普通绝缘树脂pai中，砂磨分散后制备的新型绝缘材料，能够对电磁线的内层绝缘材料形成有效保护，提高电磁线在变频电机中的使用寿命。
39.本发明中，s3拉丝清洗处理中的多道次拉丝过程中采用若干组组合在一起的导体拉丝设备进行一次成型，根据导体原料、导体的目标尺寸和单道次导体截面的压缩量选择导体拉丝设备的组数。
40.本发明中，s4复合绝缘材料的涂布处理步骤为：
41.步骤一、预先涂布一层厚度约为0.05mm左右的改性peek（聚醚醚酮）绝缘漆为底层；
42.步骤二、再涂布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0.01mm左右的纳米tio2／pai涂层；
43.步骤三、再在上面涂布一层厚度约为0.02mm左右的peek（聚醚醚酮），以保护中间层并提高整个电磁线表面质量，通过上述方法制备成一种多层结构的复合绝缘电磁线。
44.本发明中，s5耐变频寿命检测处理中的模拟方法如下：
45.（a）制备绞线对：在1364g负载下，将两根电磁线绞制8个结点，绞线对长度为0.4m；
46.（b）测试方法：将绞线对放置在恒温箱中，温度为90℃，绞线对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20khz，峰压为3kv，峰头上升时间为400ns，根据绞线对击穿时间来衡量电磁线的耐变频寿命。
47.本发明中，通过s1中得到的tio2基复合颗粒形貌和大小，采用透射电子显微镜（tem）观察二氧化钛基复合颗粒形貌与大小，纳米材料的粒径较为均匀，颗粒大小约在20～30nm，市售非纳米二氧化钛的粒径基本均匀，颗粒大小约在250～300nm。
48.本发明中，s6收线打包处理中合格的peek漆包线，绝缘层总厚度为300μm以上，其中peek涂层厚度为80～200μm，收线完成后对挤出炉膛内部的余料进行关机清理回收等工作。
49.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，
任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种peek绝缘电磁线的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：s1、tio2复合粉体的制备处理：将纳米tio2和非纳米tio2分别加水制成浆液，然后加入表面改性剂，得到tio2基复合颗粒；s2、改性复合绝缘漆的制备处理：将上述tio2基复合颗粒与peek绝缘漆按一定比例混合，加入一定量nmp溶剂后，经高速研磨后得到新型改性绝缘漆；s3、拉丝清洗处理：采用多道次拉丝机对导体进行拉丝成型处理，导体成型挤出机模口后，观察模口料的走向，进行芯线的偏心度调整，对导体进行多道次拉丝后获得目标尺寸的导体，并同时对拉丝成型后的导体进行表面清洗去油处理；s4、复合绝缘材料的涂布处理：在对通过s3拉丝清洗处理得到的目标尺寸的导体进行底层涂布处理，底层涂抹后进行烘干，再进行中间层的涂布处理，再次进行烘干处理，最后进行绝缘漆的涂布处理；s5、耐变频寿命检测处理：按照下列方法模拟变频电机中电磁线高频脉冲老化情况来测试样品的耐高频脉冲老化性能；s6、收线打包处理：将对经过s5耐变频寿命检测处理合格后的peek绝缘电磁线进行收卷打包处理。2.根据权利要求1所述的一种peek绝缘电磁线的制备工艺，其特征在于，所述s1中tio2复合粉体的制备处理中的表面改性剂加入量为5%～10%，添加后对其进行加热并搅拌2h，加热搅拌均匀后，对其进行过滤和洗涤处理，形成滤饼，然后再将滤饼进行烘干和粉碎处理，最终得到tio2基复合颗粒。3.根据权利要求1所述的一种peek绝缘电磁线的制备工艺，其特征在于，所述s2改性复合绝缘漆的制备处理中的高速研磨在同样叶轮线速度下，砂磨分散效果较高速搅拌更好，高速搅拌分散时，液体以层流方式流动，通过各液体层彼此滑动产生的剪切力使粉体分散，而砂磨分散是通过砂磨介质之间的挤压力和剪切力使粉体分散，砂磨机使沙磨介质产生强大的离心力，从而产生强烈的剪切作用。4.根据权利要求1所述的一种peek绝缘电磁线的制备工艺，其特征在于，所述s3拉丝清洗处理中的多道次拉丝过程中采用若干组组合在一起的导体拉丝设备进行一次成型，根据导体原料、导体的目标尺寸和单道次导体截面的压缩量选择导体拉丝设备的组数。5.根据权利要求1所述的一种peek绝缘电磁线的制备工艺，其特征在于，所述s4复合绝缘材料的涂布处理步骤为：步骤一、预先涂布一层厚度约为0.05mm左右的改性peek绝缘漆为底层；步骤二、再涂布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0.01mm左右的纳米tio2／pai涂层；步骤三、再在上面涂布一层厚度约为0.02mm左右的peek，以保护中间层并提高整个电磁线表面质量。6.根据权利要求1所述的一种peek绝缘电磁线的制备工艺，其特征在于，所述s5耐变频寿命检测处理中的模拟方法如下：（a）制备绞线对：在1364g负载下，将两根电磁线绞制8个结点，绞线对长度为0.4m；（b）测试方法：将绞线对放置在恒温箱中，温度为90℃，绞线对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20khz，峰压为3kv，峰头上升时间为
400ns，根据绞线对击穿时间来衡量电磁线的耐变频寿命。7.根据权利要求1所述的一种peek绝缘电磁线的制备工艺，其特征在于，所述通过s1中得到的tio2基复合颗粒形貌和大小，采用透射电子显微镜（tem）观察二氧化钛基复合颗粒形貌与大小。8.根据权利要求1所述的一种peek绝缘电磁线的制备工艺，其特征在于，所述s6收线打包处理中合格的peek漆包线，绝缘层总厚度为300μm以上，其中peek涂层厚度为80～200μm。

技术总结
本发明公开了一种PEEK绝缘电磁线的制备工艺，涉及漆包线制备工艺领域，现提出如下方案，S1、TiO2复合粉体的制备处理：将纳米TiO2和非纳米TiO2分别加水制成浆液，然后加入表面改性剂，得到TiO2基复合颗粒；S2、改性复合绝缘漆的制备处理。本发明不仅通过采用多道次拉丝机对导体进行拉丝成型处理，导体成型挤出机模口后，观察模口料的走向，进行芯线的偏心度调整，对导体进行多道次拉丝后获得目标尺寸的导体，并同时对拉丝成型后的导体进行表面清洗去油处理，有效的保障后期绝缘涂层涂布的效果，同时根据绞线对击穿时间来衡量电磁线的耐变频寿命，有效的保障PEEK绝缘电磁线的制备效果和效率。效率。效率。


技术研发人员：陈红星
受保护的技术使用者：苏州宇盛电子有限公司
技术研发日：2023.09.04
技术公布日：2023/10/11