聚氨酯漆包线的工艺研究

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聚氨酯漆包线的工艺研究
原树刚(珠海蓉脑微线材有限公司研发部，广东珠海519090)
摘要：本文主要从聚氣酯漆包线的特性、工艺特点及影响其综合性能的因素出发，通过改变封闭的多元异氰酸酯比例，比较聚氣
酯漆包线功能差异并分析成因。

关键词：聚氨酯漆包线；工艺；多元异氰酸酯
0前言
聚氨酯漆包线是漆包线产品的一个重要品种，因》有直
焊性、易染色、耐髙频、耐潮、耐水解等产品特性，在精密线圈、
继电器、微特电机、电子电器、家电、计算机、精密仪器、电讯、仪
表等方面，特别是在中小规格及微细线方面具有无可替代的优
势。

随着电子电器工业的发展，聚氨酯漆包线具有非常好的发
展前景，
本文为了比较聚氨酯漆的性能差异，与油漆制造商联合研
发，通过改变封闭的多元异氣酸酯比例，生产不同配方的油漆，
在生产出漆包线机型性能试验。

1研究背景
随着技术发展,电子元器件产品不断朝“轻、薄、微、智能”
方向发展，这不仅扩大了对微细电子线材的需求量，同时对其
技术水平提出了更高的要求。

聚氨酯漆是以多羟基聚酯和封闭
的多元异氰酸酯为主的混合树脂溶液。

在漆包机烘炉中，发生
羟基和异戴酸酯基间的聚合作用形成聚氨酯漆膜，聚氨酯漆
膜中特殊的髙分子网状结构’使其具有较低的介质损耗特性。

由于漆包线成麵理如以下反应式：
C H i
(r
NCO
2, 4•二异氧睃甲苯削
多择基第基甲酸树脂
1.1聚教醋漆包线的工艺特点
(1)聚氨酯漆与聚酯漆相比，在同样固体含量的情况下,
CHiOH
I
CH;OH
CHOH
I
CM：OH
催化剂
Zi二酉寒丙三醇（甘油）
具有较低的粘度，流平性较好，特别适用于毛毡法生产微细漆
包线。

(2)聚氨酯漆具有较低的蒸发和固化位垒，需要的蒸发温
度和固化温度较低，很适用快速涂线，生产效率髙于聚酯类漆
包线。

⑶异氰酸酯（-N H-C-O-)基团在髙温下容易分解，从
而限制烘炉温度，限定了生产速度。

需要合理优化工艺，保证性
能，提髙效率。

(4)聚氨酯漆包线工艺幅度较窄，交联固化不足和过度都
会出现严重的质量问题。

聚氨酯漆膜无色透明，交联固化的变化
不易察觉，监测难度加大，更需要系统保障产品的质量稳定性。

1.2聚第酿漆包线的化学反应分析
简要来说，聚氨酯存在四个阶段的化学反应分别是：油漆
生产过程中发生的化学反应有含羟基树脂组分的合成反应与
异氰酸酯基的加成和封闭反应；漆包线生产过程中，羟基和异
氰酸酯基间的加成聚合反应，形成聚氨酯漆膜，漆包线使用中
发生漆膜在锡槽内的分解反应。

这四种化学反应相互关联又相互影响，每个阶段的反应程
度，都影响漆包线的综合性能。

需要选用合适的油漆，甚至可以
根据实际需求与油漆厂家共同开发合适的油漆。

在漆包线生产
过程中需要更精细的工艺控制，才能获得优异的产品性能^匕
如：直焊性与针孔性能就是一对矛盾，需要在油漆选用和后续
生产中平衡。

再比如漆膜固化不足时，机械性能变差，漆膜易产
生裂纹；使电性能（击穿电压、髙压针孔、盐水针孔)降低，长
期存放性能快速衰减》耐热性（热冲击、软化击穿)下降，温度
指数大幅度降低。

漆膜固化过度时，同样产生一系列不良影响：
例如直焊性能下降甚至消失，漆膜减小（俗称“飞漆”），耗漆
量增加,耐热性（热冲击、软化击穿、热老化)下降，耐劣化性
能降低。

介电性能下降，髙频下的介质损耗快速增加。

1.3聚第酿漆包线综合性能影响因素分析
1.3.1勒反应和催化薊
由于异氛酸酯基的活化能较低，在正常化学反应的同时发
生副反应，如：异氰酸酯基与胺基反应，异氰酸酯基与氨基甲
酸酯反应，异氰酸酯基之间的二聚和三聚反应等等。

这些副反
应造成氨酯键在固化后的漆膜中含量下降，同时反应产物活化
能较髙分解困难，对漆包线的直焊性造成很大的影响。

油漆厂
家在油漆生产过程中必须选择合适的催化剂，尽量减少副反应
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工艺管控
的发生。

1.3.2树脂结构和纪比聚氨酯漆的生产过程中，异氰酸酯基和羟基的比例以及各 种助剂的配比都影响到树脂结构，如：分子量大小,支化度、耐 热基团数目等，都会影响到漆包线的最终性能。

-N C O /-O H 比例过高，漆膜固化过程中支化反应增加，造成漆膜交联密度 过大，从而影响漆包线的直焊性，但有利于热性能、漆膜耐刮、 针孔性能等。

相反的，比例过低，漆膜交联密度低，漆膜的针孔 性能无法满足实际使用的要求，但对焊锡性能有利。

1.3.3漆包线的烘烤工艺
炉温、风速、车速是主要工艺要素，影响炉温曲线和炉内温 度分布，直接影响到油漆的蒸发过程和漆膜的交联固化程度, 从而影响漆包线的综合性能。

对于不同的产品、材料、设备，制 定合理的生产工艺,最大限度的提高质量，降低成本。

1.3.4特殊性能漆包线
聚氨酯漆包线发展分为两个重要分支：低温焊锡型和无 盐水针孔型。

低温焊锡漆包线是指在需要快速焊接或低温焊接 的场合，需开发低温焊锡的漆包线。

在树脂中增加氨酯基数目， 提高高温分解特性，达到快速焊锡和低温焊锡的目的。

无针孔 漆包线是指在电气性能要求髙的使用场合，要求漆包线无针 孔，需要提髙漆膜中的交联密度，实现更致密的网状结构，达到 无针孔的目的。

以上两种油漆的改进，需与油漆厂家联合开发，供应商负 责调整油漆的工艺流程和配方，漆包线厂家负责摸索合适的漆 包工艺,以保证漆包线的综合性能。

2研究方法为了比较聚氨酯漆的性能差异，与油漆制造商联合研发， 改变封闭的多元异氰酸酯比例，生产不同配方的油漆,在生产 出漆包线机型性能试验。

试验结果见表一。

表中，配方1是正常 产品，作为对照组。

配方2是加大封闭的多元异氰酸酯比例。

配 方3是减少封闭的多元异氰酸酯比例的样品。

12表1不同配方性能比较表序号封闭酯比例焊锡性盐水针孔热冲击软化
击穿T g 5
拐点配方1正常340 X ：〇, 1，〇OK 236195.3°C 配方2加大320X ：〇, 2, 1OK 213194.8X ：配方3减少350X ：0, 0, 0OK 255193.6X ：说明：(1) 采用同种牌号的油漆，油漆制造中适当调整封闭的多 元异氰酸酯比例，在原有配方的基础上分别加大和减少比例， 相同工艺条件下分别制作Q A -1/155 0.210m m 样品，试验比 较焊锡性、盐水针孔、热冲击、软化击穿、T g 5拐点特性。

(2) 焊锡性试验,3种样品分别用370、360、350、340、330、320、310共7个温度焊锡试验，焊锡时间Is 。

根据正常品340的
光滑程度为标准评判。

(3)盐水针孔，取有效长度l m 线样拉伸3%,放入盐水中(浓 度为0.2%食盐水中，滴入适量3%的酿駄酒精溶液)观察1分钟。

⑷热冲击，拉伸10%,0.315圆棒卷绕，175C 烘烤30分钟， 10倍放大镜观察有无开裂。

(5) 软化击穿，采用升温法测试，陆码重量2.2N 。

(6) T g 5拐点，采用T D 9000介质损耗测试仪。

3研究结论
3.1结果显不
(1) 随着封闭的多元异氰酸酯比例加大,焊锡性能提高，盐 水针孔性能下降，软化击穿温度升高，热性能提高。

反之，焊锡 性能下降，盐水针孔性能上升，热冲击性能变化不明显。

(2) 三种配方的T g 5拐点温度，没有明显变化。

3.2初步原因分析
(1) 直焊性：封闭的多元异氰酸酯比例改变后，氨基甲酸 酯基团浓度随之改变，焊锡性能变化。

(2) 针孔性能：盐水针孔是综合反映漆膜缺陷的项目。

漆 膜结构决定针孔性能，均匀而致密的漆膜是提高针孔性的根 本。

特别是在拉伸的情况下，影响到漆膜的致密程度，从而影响 到漆膜的针孔性能。

(3) 热性能：漆膜的交联固化程度对热冲击和软化击穿项 目比较敏感，封闭的多元异氰酸酯比例改变后，聚酯树脂比例 改变，影响到耐热性能。

(4) T g 5性能：通过介质损耗测试来判断高分子材料因
松弛极化引起的介电性能变化，不同配方的样品没有明显改变
分子的组织结构，没有明显影响到T g 5拐点温度。

需要说明的 是，对于聚氨酯漆包线来说，固化不足或固化过度介质损耗的 拐点温度都会降低，但曲线的形状明显不同。

这一点，与聚酯类 漆包线表现不同。

4小结
总体来说，聚氨酯漆包线性能独特，有很好的发展前景，特
别是微细线是该产品的典型代表。

聚氨酯漆包线工艺范围窄，
给生产技术提出更高的要求。

随着新技术的发展，聚氨酯漆包 线特别是在微细线领域的应用前景更加广阔。

根据市场需求, 不断创新，开发客户适用的新产品,才有持久的生命力。

参考文献：
[1] 胡福增.聚氨酯漆包线漆料的研究[J ].功能高分子学
报.1993 年，02 期：131
[2] 刘长亮.聚氨酯漆包线直焊性能影响因素的分析[J ]. 涂料技术与文摘,2003年，05期：17[3] 吴礼.漆包线盐水针孔试验方法改良及针孔控制研究[J ].
铜业工程，2015年,02期：5190 |此寶蹿
2018年8月。