影响微细漆包线热老化寿命的因素

影响微细漆包线热老化寿命的因素

吴优

珠海蓉胜电子材料研究院有限公司 广东珠海  519000

摘要：选取了目前微细聚氨酯漆包线中使用较多的几种漆料，对其制成的微细漆包线进行介质损耗测试，GC-MS的残留溶剂分析，热老化分析。研究了影响微细漆包线热老化寿命的因素，为相关产品的检测、质量和寿命研究提供了依据。

关键词：微细漆包线、热老化、聚氨酯

0引言

微细漆包线是小型马达、汽车继电器、微电机、小型变压器等的重要组成部分，对这个绕组线或元器件安全运行起着决定性作用。同时漆包线的寿命很大程度上也决定了这些元器件的寿命，在元器件工作过程中会产生热量，并且长时间运行会影响微细漆包线绝缘性能。绝缘性能是微细漆包线价值的重要体现，在一些因素的影响下，绝缘层的电性能会发生改变，最终丧失工作能力。这种失效往往发生在储存和使用过程，被称为老化[1]。

现阶段，有很多国内外的技术人员研究了电线电缆的寿命影响，和绝缘材料的热老化研究[2]。传统绝缘材料的热老化大多通过烘箱老化法直接进行研究[3]。本文主要借助微细漆包线，从绝缘材料的成分控制到微细漆包线成品，再对成品进行处理后，通过其击穿电压的保留率来评价微细漆包线热老化的寿命[4]。

1试验材料及方法

1.1试验材料

选取市场上常见的用于微细漆包线的6种聚氨酯漆料，编号为1#，2#，3#，4#，5#，6#。导体铜料的尺寸为0.090mm。

1.2试验方法

将漆料涂覆在铜线上制成微细漆包线，制成热级155级的微细漆包线

热级测定通过对漆包线进行介质损耗测试来确定

热老化试样按照GB/T 4074.5-2008《绕组线试验方法 第5部分：电性能》使用击穿电压试验用扭绞装置制备20个试样，负荷使用0.3N,扭绞数为33圈。

由于热老化是一个长时间的的过程，现为加速热老化过程[5]，将热处理过程为置于175℃的恒温烘箱中恒温处理168h。其中温度设置参考GB/T 6109.10-2008《漆包圆绕组线 第10部分：155级直焊聚氨酯漆包铜圆线》中热冲击的温度。

取其中10个试样，测试常温下绝缘击穿电压，取10个测试值的平均值，记作V1。剩余10个试样，置于烘箱中，到达时间后取出试样置于干燥箱中冷却至室温，然后测试漆绝缘击穿电压，取平均值，记作V0。用击穿电压值的保留率（%）来表示漆包线的热老化寿命：。

2试验因素

2.1 漆料成分

表1为漆包线使用漆料的主要成分。由表1可知，1#、2#样品的主要成分是甲酚、聚氨酯树脂和芳烃溶剂， 3#、4#样品的主要成分是甲酚、聚氨酯树脂和二甲苯，5#、6#的主要成分是甲酚、聚氨酯树脂、苯酚和二甲苯。由图1漆料的红外谱图也可以看出，相同元素含量的漆，红外谱图基本一致。

表1  试验漆料的主要化学成分

图1 漆料红外谱图

2.2溶剂残留

漆料形成漆膜后主要成分为聚氨酯树脂，其他成分为溶剂将会在成型过程中挥发，现将制成的漆包线进GC-MS的定量分析，测试漆膜中的溶剂残留。溶剂残留结果在表3中体现，只有5#样品溶剂残留较多，其他样品可以忽略。

表2  漆膜成型后溶剂残留

2.3 工艺条件

将制成的漆包线进行介质损耗测试，表2为6种漆料制成的漆包线的介质损耗结果。由表中结果可以看出，相同工艺不同漆料做出来的漆包线介质损耗结果相差不大，5#与6#相比耐热温度高一点。都符合155级聚氨酯介质损耗要求

表3  漆包线介质损耗结果

3试验结果

表4为热处理前后漆包线击穿电压的结果。由表4可知5#的原始击穿电压最高，并且保留率也是最好。

从表2、表3可以看出1#、2#样品相比较介质损耗温度是一样，溶剂残留结果相差无几，1#的聚氨酯树脂的含量相较2#要高4%，从表4结果显示1#的击穿电压保留率要高于2#。

3#、4#样品也一样介质损耗和溶剂残留情况都差不多，4#的聚氨酯树脂含量比3#高13%，表4中显示的保留率也要高13%。

从5#、6#的介质损耗结果，5#要比6#高16℃，再结合GC-MS的测试结果，发现5#还有部分的溶剂残留。性能结果显示5#的保留率要高于6#。

表4 热老化后漆包线性能结果

4结果分析讨论

以上试验主要从：漆料成分、溶剂残留、工艺条件三个方面分析了影响微细漆包线人老化寿命的因素。

1、目前市场用于微细漆包线使用较多的聚氨酯漆料中聚氨酯树脂的含量在20-40之间，通过对不同聚氨酯漆料制成的漆包线进行的热老化试验，分别分析1#、 2#和3#、4#试样说明聚氨酯树脂的含量较高，热老化后电性能结果越好；

2、结合1#、2#试验结果，分析5#、6号试样，发现当聚氨酯含量相同时，溶剂残留量大的热老化后电性能好；

3、从5#、6#的介质损耗结果分析，微细漆包线的耐热等级越高，其热老化后击穿电压结果越好

5结论

1）不同聚氨酯漆料对微细漆包线热老化寿命影响：聚氨酯含量越高，其热老化寿命越好

2）微细漆包线溶剂残留对热老化寿命影响：溶剂残留量越大，热老化寿命越高

3）工艺条件对微细漆包线热老化寿命影响：聚氨酯含量相同时，耐热等级越高，热老化寿命越长。

参考文献：

[1]李影，刘建中，等. PVC基木塑复合材料抗老化性能研究[J].工程塑料应用,2014,42(06):79-82.

[2]单威威,王健.电线电缆绝缘材料燃烧及热老化研究进展[J].塑料,2020,49(03):151-155.

[3]高岩磊,崔文广,牟微,冯俊霞,赵地顺.高分子材料的老化研究进展[J].河北化工,2008(01):29-31+39.

[4]热老化XLPE电缆绝缘的介电击穿行为的研究[J].金天雄，刘飞，江平开等.电线电缆，2008（6）

[5]加速热老化对XLPE电缆绝缘力学性能和介电性能的影响研究[J]. 周韫捷,李红雷,王琦梦,余盈荧,李建英.  华东电力.2014(08).