我国机车牵引电动机中聚酰亚胺薄膜的发展
日期:2018-06-04
  近年来,在高新技术的发展中,特别是航天航空_丁业,电气电子产业和信息产业的发展,聚酰亚胺薄膜发挥了非常大的作用。聚酰亚胺薄膜是目前变频电机中最重要的绝缘材料。聚酰亚胺是重复单元中含有聚酰亚胺基团的芳杂环高分子聚合物。由于聚酰亚胺分子中具有十分稳定的芳杂环结构单元,使它具有其他高聚物无法比拟的优异性能。  (1)聚酰亚胺的耐热性非常好,由联苯二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺,热分解温度达到600℃,是迄今聚合物中热稳定最高的品种之一,它能在短时间耐受555℃高温而基本保持其各项物理性能,可在333℃以下长期使用。  (2)聚酰亚胺可耐极低温,如在一269℃的液态氦中仍不会脆裂。  (3)聚酰亚胺机械强度高,未填充的塑料的抗拉强度都在150 MPa以上,均苯型聚酰亚胺的薄膜(Kapton)为170 MPa,而联苯型聚酰亚胺(IJPIIex S)达到400 MPa。作为丁程塑料,弹性模量通常为3~4 GPa,纤维可达到200 GPa,据理论计算,由均苯二酐和对苯二胺合成的纤维可达500 GPa,仅次于碳纤维。  (4)聚酰亚胺化学性质稳定,一些品种不溶于有机溶剂,对稀酸稳定,耐水解,经得起120℃,500 h的水煮。  (5)聚酰亚胺抗蠕变能力强,在较高温度下,它的蠕变速度甚至比铝还小。  (6)聚酰亚胺耐辐照性好,在高温、高真空及辐照下稳定,挥发物少,一种聚酰亚胺纤维经1×1010rad快电子辐照后其强度保持率90%。  (7)聚酰亚胺摩擦性能优良,在干摩擦下与金属对摩时,可以向对摩面转移,起自润滑作用,并且静摩擦系数与动摩擦系数很接近,防止爬行的能力好。  (8)聚酰亚胺介电性能优异,介电常数为3.4左右,介电损耗10-3,介电强度为100~200 kV/mm。这些性能在宽广的温度范围和频率范围内仍能保持较高水平。  (9)聚酰亚胺为自熄性聚合物,发烟率低。  (10)聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。  (11)聚酰亚胺无毒,可用来制造餐具和医用器具,并经得起数千次消毒。一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性。例如,在血液相容性试验中为非溶血性。体外细胞毒性试验为无毒。  当将聚酰亚胺用于变频电机时,由于变频调速技术不可避免要产生高频电脉冲,其所带来的副作用会对聚酰亚胺的绝缘性能产生巨大的影响。故是否能够找到一种新型耐局部放电材料以取代传统绝缘材料,将成为影响变频电机能否继续推广与发展的关键因素。  20世纪90年代初,美国DUPONT公司在聚酰亚胺薄膜Kapton HN的基础上开发出耐电晕聚酰亚胺Kapton CR,通过ABB、SIEMENS等电气公司的研究和开发,并在欧洲高速电力机车上得到了广泛应用。目前国际上出售的耐电晕聚酰亚胺仅由DUPoNT公司独家生产。我国1995年后已相继由株洲机车研究所,哈尔滨大电机所分别应用在高速电力机车电机绝缘及高压核电主泵F级电动机新型绝缘结构上。目前国内已有多个厂家可生产耐电晕薄膜导线,为今后耐电晕绕包线的生产提供了良好条件。