耐高温电机用绝缘膜耐热耐久简析
来源：未知
发布日期：2019-08-20 15:35【大 中 小】
电机、电容器、太阳能电池背板、绝缘胶带等领域获。通过聚合技术的改进、聚合物种类的选择与复合等途径，绝缘用塑料薄膜的耐热性可以从最初的 Ａ 级耐热性（长期耐热指数１０５ ℃）的聚酯（ＰＥＴ）薄膜，提 高 到 Ｆ级 和 Ｈ 级耐热性的聚苯硫醚（ＰＰＳ） 薄膜，并且耐水解性也得到了大幅度改善。在不断提高薄膜性能的同时，也能兼顾价格，为电机等部件的低成本，高性能设计提供选择自由度。
薄膜；绝缘；电机；压缩机；新能源汽车
绝缘材 料 可 以 做 成 薄 膜、片 材、块 状、液 体 漆等多种形态，使用的材质也因绝缘目的不同而有多种选 择，可 以 用 于 电 机、发 电 机、变 压 器、家 电、办公自动化机器等的绝缘，近几年，也逐渐在混合动力汽车（ＨＥＶ）和电 动 汽 车（ＥＶ）等产 品 的 电 机上得到应用，随着机器的小型化和使用环境的苛刻化，对绝缘 薄 膜 的 耐 热 性、耐 水 解 性、耐 电 压 性等要求不断提高。笔者所在单位对比进行了持续不断地研发，本文就对今后电机用绝缘薄膜的耐热及耐久化的可能性进行概要说明。
电气绝缘用薄膜所要求的特性
电气绝缘用薄膜要求具有耐热性、电气性质、适于加工的机械性质、耐药品性（耐酸、耐碱、耐溶剂）、阻燃性等特性。薄膜的耐热性基本上依赖于原料高分子的耐热性，随着结晶性高分子结晶的熔点或者非晶性高分子的玻 璃 化 转 移 温 度 的 升 高，薄 膜 的 耐 热 性增加。作为电 气 绝 缘 使 用 时，有 长 期 耐 热 性 和 短期耐热性两种指标。长期耐热性（ＵＬ７４６Ｂ聚合物化期性能 评价标准规定）可以用来评估薄膜在电机中的长期使用性能，与薄膜原料的热劣化有关；短期耐热性可以用来评估材料的焊接加工性，与薄膜形状 的 热 稳 定 性（一 般 用 薄 膜 的 热 收 缩 率 来表示）有关。作为电机绝缘材料使用时，“耐热性”多指长期耐热性。
薄膜的耐热等级及 ＵＬ７４６Ｂ标准规定的耐热温度在表１中列出。耐热等级按照ＪＩＳＣ４００３（电 气绝缘－耐热性的评价，与 ＧＢ１１０２１相似）的规定，根据使用中大概能达到的最高温度可划分为：Ｅ级 （耐热温度为１２０℃），Ｂ级（耐热温度为１３０℃），Ｆ 级（耐 热 温 度 为 １５５ ℃），Ｈ 级 （耐 热 温 度 为 １８０℃）。ＵＬ７４６Ｂ中定义的耐热温度是指在规定时间（１０万小时）内，物理性质（机械，电气）衰减一半时所使用的温度。因为耐热温度是基于热老化实验得出的数据，所以实际使用时，耐热温度并不绝对是工作温 度 的 上 限。对 于 绝 缘 膜，伴 随 着 薄 膜 的力学性能 和 电 气 性 能 的 降 低，“老化”也 意 味 着 绝缘性能 的 降 低。薄 膜 的 老 化／降 解，从 根 本 上 说，是高温下由分子运动引起的高分子链的断裂造成的。并且，像 ＰＥＴ（聚 对 苯 二 甲 酸 乙 二 醇 酯）和 ＰＥＮ（聚萘 二 甲 酸 乙 二 醇 酯）等 聚 酯 型 的 薄 膜，在高温条件下 如 果 有 水 分 子 存 在，高 分 子 链 会 被 水分子分解而断裂。但是，ＰＰＳ（聚苯硫醚）薄膜的耐热性和耐水解性都很优异，比较难降解。关于 电 气 性 能，体 积 电 阻 率 和 绝 缘 破 坏 电 压越大越好。关 于 介 电 常 数，在 电 极 间 的 介 质 上 施加电压时，由于介电性会发生极化现象，为了产生较小的感应电流，介电常数越小越好。另外，在交流回路上使用的时候，介电损耗角正切值（ｔａｎδ）越 小越好。因为这些物理量对温度、湿度、频率等的依赖性越小越好，所以分子极性小的 ＰＰＳ表现非常优异。另外，加 工 时 还 需 要 有 一 定 的 强 度 和 伸长率。例如，作为电机的绝缘材料使用时，有可能会经历冲压 裁 切，弯 折，插 入 等 工 艺，优 良 的 薄 膜强度和韧性是必要的。选材时，应 该 综 合 考 虑 薄 膜 的 特 性、价 格、及具体的使用用途，以选择最合适的薄膜。
ＰＥＴ薄膜
具有电气绝缘用途的薄膜一般都有优异的强韧性，加工适 应 性，电 气 绝 缘 性，耐 化 学 药 品 性 和耐热性，但综合价格因素后，性价比高的双向拉伸聚酯薄膜（ＢＯＰＥＴ）在绝缘领域得到了广泛地应用。通常的 ＢＯＰＥＴ 膜（笔者所在公司的露米勒 Ｈ１０等）是 Ａ 级（耐热温度为１０５℃），一般用于冰箱压缩机的电机绝缘（表２）。然而，对于密闭型压缩机的驱动 电 机，由 于 电 机 工 作 在 浸 泡 在 制 冷 剂与润滑油中，在一定的温度，如果薄膜中寡聚物含量高的话，就会被制冷剂和润滑油萃取出来，而堵塞压缩机 阀 门。这 种 情 况 下，东 丽 推 出 了 耐 热 性和耐水解性 更 好，寡 聚 物 含 量 大 幅 度 减 少 的 露 米勒Ｘ１０Ｓ，其耐 热 性 可 以 达 到 Ｂ 级 （耐 热 温 度 为
１３０℃），开始主要用于空调压缩机的电机，后来逐渐在发电机、变压器、太阳能电池背板及各种绝缘基材等领域被广泛采用。
ＰＰＳ薄膜
双向拉伸的 ＰＰＳ（聚苯硫醚）薄膜，是具有高耐热性、阻燃性、耐溶剂性、耐水解性、优良的电气特性等性质的工程塑料薄膜。作为电气绝缘用薄膜的主要特征是：１）长期耐热性：根据 ＵＬ７４６Ｂ标准，长期耐热温度指数（ＲＴＩ）：机械特性为１６０ ℃，电气特性为２００℃，耐热性达到Ｆ级，在极高温度下可以连续使用。２）电气特性：作为电气绝缘用，有足够的绝缘耐受性，并且对温度、湿度、频率等的依赖性低。３）吸湿性质及耐水解性：吸湿率为０．０５％，极其低，并且没有表现出水解性。４）耐药品性：酸、碱、各种溶剂等在内，几乎对所有的有机化学药品都有卓越的耐久性。在制冷剂中的萃取量也比聚酯类（ＰＥＴ，ＰＥＮ）的 低。５）阻燃性：点燃后火焰能够自己熄灭，按照 ＵＬ９４
（设备和器具部件塑料材料燃烧测试）的标准，认定为ＶＴＭ－０级别（厚度２５μｍ以上），具有阻燃性。另一方面，因为 Ｂ 级 和 Ｆ 级 的 温 度 跨 度 比 较大，针对 Ｂ级材料耐热温度低而不能胜任，但 Ｆ级材料的耐热温度又显得太高的应用领域，笔 者 所在公司开发的“ＴＬＴ”（ＰＰＳ／ＰＥＴ／ＰＰＳ的三层层压材料）等复合材料，也实现了在绝缘领域的应用。
结束语
本项目改造后已经成功运行了超过３年时间，与改造前的间接冷却系统系统比较，运行安全、可 靠、高效、节能，实现了改造前的目标，年节约运行费用７０万元以上，为客户取得了可观的经济效益，并在此行 业 内 得 到 了 广 泛 的 推 广 和 应 用。目 前，节约能源，降低能源消耗不仅是国情所趋，也是企业提高经济运行质量、降低成本的重要措施之一。
