[发明专利]纳米氧化铝在树脂或溶剂体系内的分散体

说明书

发明背景

本发明涉及纳米氧化铝的分散体，更特别地涉及用于涂层， 例如漆包线漆涂层的改进的纳米氧化铝分散体。

在许多涂布应用中使用纳米氧化铝分散体。在电绝缘应用中，发 现具有触变性的纳米氧化铝分散体在成型线材上产生均匀的边缘累 积。还已发现，在用于线材的聚酰胺酰亚胺罩面层内低的负载水平将 降低摩擦系数，并改进漆包线漆涂层的耐磨性。进一步发现，在聚酯、 聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺或聚氨酯涂层内高的负载水平 (～20％，基于树脂固体)在inverter duty motor中将实现可接受的 耐电晕性。

氧化铝典型地以粉末形式获得。然而，该粉末在树脂体系或溶剂 内的分散具有问题。这是因为氧化铝形成不溶的聚集体，所述聚集体 将要求极大的剪切力打碎成单独的颗粒。实现它的典型方式包括例如 超声、球磨、砂磨和高压均化。然而，这些和类似技术的问题是所得 分散体常常与氧化铝颗粒沉降或在树脂或溶剂体系内再聚集的结果不 一致。对于最终用户来说，这将导致涂层的不均匀性和质量问题。

可使用在涂料工业中常用的分散剂减缓这些分散和沉降问 题。但由于纳米颗粒的表面积大，因此纳米颗粒所需的高负载水平将 影响分散剂的有效性。此外，常常发现所使用的分散剂有害于在最终 固化的涂层内所要求的物理性能。这些包括差的热稳定性和涂层缺陷。 结果是在使用这些分散剂中招致的高成本不可能容易地合理化。

填料，例如氧化铝是电绝缘填料工业中常见的，且存在许 多美国专利涉及填料改进电晕耐久磁线(corona endurance magnet wire)的用途。这些专利包括例如美国专利6649661和6476083。然而， 使用填料没有解决这些问题中的任何一个。

发明简述

本发明涉及以上所述问题的解决方法且牵涉独特的分散方 法，该方法仅要求最小的搅拌产生稳定的氧化铝分散体。使用本发明 的方法，可在树脂或溶剂体系内容易地分散溶胶衍生的纳米氧化铝。 该分散体随着时间流逝对沉降稳定，且提供用户较大的均匀度和稠度， 其中包括最终固化的涂层的生产，所述固化涂层的物理性能包括良好 的热稳定性且没有涂层缺陷。较小的粒度还得到具有很少缺陷的更加 柔性的涂层。

首先，根据本发明制备稳定的纳米氧化铝分散体包括在含 1，2-二醇的分散体溶液内分散纳米氧化铝。1，2-二醇可以是乙二醇和/ 或1，2-丙二醇。纳米氧化铝分散体的溶液比为约1:4到约1:10。

纳米氧化铝可通过例如混合选择的时间段，分散在分散体 溶液内。当然，纳米氧化铝同样可通过其他方式分散在溶液内。

在本发明的一个方面中，分散体溶液可含有酚类或酰胺基 溶剂。酚类溶剂可以是苯酚和/或甲苯基酸(cresyli cacid)。酰胺溶 剂可以是N-甲基吡咯烷酮或二甲基甲酰胺。根据本发明的这一方面， 分散体溶液是(a)乙二醇和酚类溶剂的溶液或(b)乙二醇和酰胺基溶剂 的溶液。若乙二醇用作1，2-二醇，则可以以约1:1到约3:1的比值混 合乙二醇与酚类溶剂或酰胺基溶剂。

根据另一方面，稳定的纳米氧化铝分散体溶液可与树脂涂 料混合。这一混合物然后可涂布在线材上并固化，提供该线材提高的 物理性能，例如抗划伤性和摩擦系数。该树脂涂料选自聚酰胺酰亚胺 涂料、聚酯酰亚胺涂料、聚酯涂料、聚氨酯涂料、聚酰亚胺涂料及其 结合物。以约0.5:100到约20:100的比例混合纳米氧化铝分散体与树 脂涂料。

发明详述

下述详细说明通过实施例阐述了本发明且决不是限制。这 一说明书明显使得本领域的技术人员能制备和利用本发明，且描述了 本发明的数个实施方案、变化、变体、替代和使用，其中包括我们目 前认为实施本发明的最佳模式的那些。由于可在没有脱离本发明的范 围情况下对结构作出各种变化，因此包含在说明书内的所有内容 (matter)应当解释为阐述而不是限制。