我國機車牽引電動機中聚酰亞胺薄膜的發展
日期:2018-06-04

  近年來,在高新技術的發展中,特別是航天航空_丁業,電氣電子產業和信息產業的發展,聚酰亞胺薄膜發揮了非常大的作用。聚酰亞胺薄膜是目前變頻電機中最重要的絕緣材料。聚酰亞胺是重復單元中含有聚酰亞胺基團的芳雜環高分子聚合物。由于聚酰亞胺分子中具有十分穩定的芳雜環結構單元,使它具有其他高聚物無法比擬的優異性能。

  (1)聚酰亞胺的耐熱性非常好,由聯苯二酐和對苯二胺合成的聚酰亞胺,熱分解溫度達到600℃,是迄今聚合物中熱穩定最高的品種之一,它能在短時間耐受555℃高溫而基本保持其各項物理性能,可在333℃以下長期使用。

  (2)聚酰亞胺可耐極低溫,如在一269℃的液態氦中仍不會脆裂。

  (3)聚酰亞胺機械強度高,未填充的塑料的抗拉強度都在150 MPa以上,均苯型聚酰亞胺的薄膜(Kapton)為170 MPa,而聯苯型聚酰亞胺(IJPIIex S)達到400 MPa。作為丁程塑料,彈性模量通常為3~4 GPa,纖維可達到200 GPa,據理論計算,由均苯二酐和對苯二胺合成的纖維可達500 GPa,僅次于碳纖維。

  (4)聚酰亞胺化學性質穩定,一些品種不溶于有機溶劑,對稀酸穩定,耐水解,經得起120℃,500 h的水煮。

  (5)聚酰亞胺抗蠕變能力強,在較高溫度下,它的蠕變速度甚至比鋁還小。

  (6)聚酰亞胺耐輻照性好,在高溫、高真空及輻照下穩定,揮發物少,一種聚酰亞胺纖維經1×1010rad快電子輻照后其強度保持率90%。

  (7)聚酰亞胺摩擦性能優良,在干摩擦下與金屬對摩時,可以向對摩面轉移,起自潤滑作用,并且靜摩擦系數與動摩擦系數很接近,防止爬行的能力好。

  (8)聚酰亞胺介電性能優異,介電常數為3.4左右,介電損耗10-3,介電強度為100~200 kV/mm。這些性能在寬廣的溫度范圍和頻率范圍內仍能保持較高水平。

  (9)聚酰亞胺為自熄性聚合物,發煙率低。

  (10)聚酰亞胺在極高的真空下放氣量很少。

  (11)聚酰亞胺無毒,可用來制造餐具和醫用器具,并經得起數千次消毒。一些聚酰亞胺還具有很好的生物相容性。例如,在血液相容性試驗中為非溶血性。體外細胞毒性試驗為無毒。

  當將聚酰亞胺用于變頻電機時,由于變頻調速技術不可避免要產生高頻電脈沖,其所帶來的副作用會對聚酰亞胺的絕緣性能產生巨大的影響。故是否能夠找到一種新型耐局部放電材料以取代傳統絕緣材料,將成為影響變頻電機能否繼續推廣與發展的關鍵因素。

  20世紀90年代初,美國DUPONT公司在聚酰亞胺薄膜Kapton HN的基礎上開發出耐電暈聚酰亞胺Kapton CR,通過ABB、SIEMENS等電氣公司的研究和開發,并在歐洲高速電力機車上得到了廣泛應用。目前國際上出售的耐電暈聚酰亞胺僅由DUPoNT公司獨家生產。我國1995年后已相繼由株洲機車研究所,哈爾濱大電機所分別應用在高速電力機車電機絕緣及高壓核電主泵F級電動機新型絕緣結構上。目前國內已有多個廠家可生產耐電暈薄膜導線,為今后耐電暈繞包線的生產提供了良好條件。

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