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纳米漆包线的工艺及市场前景 - 无图版
焦点1974 --- 2007-03-09 09:43:06
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纳米漆包线的工艺及市场前景
美国Phelps Dodge公司于上世纪90年代末期在THEIC改性聚酯／聚酰胺酰亚胺线的基础上，先后研制出两种坚韧耐磨的漆包线，即双涂层的PTZ TW线和三涂层的TZQ TW线。这两种漆包线的相同之处都是以THEIC改性聚酯为底涂层，以加有含氟有机聚合物增韧剂的聚酰胺酰亚胺为表面涂层。所不同的是，三涂层TZQ TW线其底表涂层之间有一中间涂层，由含有氧化物微细粉粒的聚酰胺酰亚胺构成。
在聚酰胺酰亚胺表涂层中加入含氟有机聚合物的主要目的是增强漆膜的坚韧性。随着增韧剂量的增加，漆包线的往复刮漆次数能成倍的提高，同时由于加入含氟聚合物使漆膜具有自润滑性，可在一定范围内降低线的表面摩擦系数。
由于三涂层TZQ TW线的中间涂层中含有氧化物微细粉粒，而且涂层又较厚，这就使整个漆膜的硬度和坚韧性得到进一步加强，所以其耐磨性要比双涂层的PTZ TW线高一倍以上。以Φ1.0mm漆膜厚度同为0.08mm的漆包线为例，普通的THEIC改性聚酯／聚酰胺酰亚胺线、双涂层PTZ TW线、三涂层TZQ TW线的往复刮漆次数分别为60～100次、200～300次和500～800次，可明显地看出坚韧耐磨漆包线在耐磨性方面的突出优势。
漆包线的动态力学特性和衰减全反射红外光谱的测定结果显示，加有含氟有机聚合物添加剂的改性聚酰胺酰亚胺涂层，其裂解产生N=C=O基团的温度高于普通聚酰胺酰亚胺约25℃，因此证明坚韧耐磨漆包线具有更高的热稳定性。实测线的耐热性高于200级。
近年来，纳米材料科技的发展为坚韧耐磨漆包线的改进和提高创造了条件，研制均相、透明和涂敷性更好的纳米漆不仅有利于坚韧耐磨漆包线的生产，而且能使漆包线的性能更优良并可能产生新的特性（如抗高频脉冲性能）。目前，我国还没有一家企业或研究机构在研制、开发此产品，但上海电缆研究所研制成功的变频电机用耐电晕漆包线与该产品的产品结构（三涂层）及性能接近。
复合纳米坚韧耐磨漆包线主要用于电机（特别是变频电机）、变压器及家用电器的线圈。下面就上述三大类产品中复合纳米坚韧耐磨漆包线的需求量预测如下：
（1）变频电机的需求量
由于三涂层TZQ TW线的中间涂层中含有纳米级的氧化物超微细粉粒，不仅加强了漆膜的坚韧性和耐磨性，它的“屏蔽”作用也使其具有突出的抵抗高频和瞬间脉冲尖峰电压的能力。在相同漆膜厚度的情况下，其抗脉冲试验的寿命是普通THEIC改性聚酯／聚酰胺酰亚胺线漆包线的100倍。因此，复合纳米坚韧耐磨漆包线也主要用于变频电机用抗高频脉冲漆包线。
随着电力电子技术的高速发展，变频调速技术的应用也愈来愈广泛。上世纪八十年代后五年，世界变频调速传动的年增长率为13～14％，而直流传动年平均增长率只有3～4％。近几年来交流变频调速仍然高速发展，通用变频器约以11％的速度增加。变频电机最显著的优点是节电，可使电动机节电约30％。此外，它还有电机容量大、体积小、价格低、调速特性好等优点。因此，变频调速在冶金、矿山、石油、石化、机械、轻工、建材、医药、造纸、电力、铁路、运输、化工、电梯、家电等领域均有广阔的应用前景，并将逐步取代直流调速，是我国在“十五”期间重点推广的十大高新技术之一。
变频电机用漆包线，以美国Phelps Dodge公司的专用产品最为著称。据介绍，美国变频电机的产量已占交流电机产量的70～80％。我国变频电机用漆包线的研究生产还刚刚起步。据专家估计，5年内我国变频电机的产量约占交流电机产量的20～25％，10年内变频电机的产量将占交流电机产量的50％左右。
据统计，近年来我国交流电机的年产量约为6×107kW，预计2010年产量约为8.4×107kW，交流电机用电磁线的总用线量在8.4万吨/年左右。如其中有10％采用复合纳米坚韧耐磨漆包线，则我国变频电机用复合纳米坚韧耐磨漆包线的需求量约为8400吨左右。
（2）变压器的需求量
变压器的产需量与电力工业的发展密切相关。近年来我国变压器的新增容量及对电磁线的用量见附表3
附表3
近年来我国变压器的产量及电磁线的需用量
年份 变压器容量
（万千伏安） 单位电线量
（吨/万千伏安） 电磁线用量
（吨）
1994 13034.10 5.5 71687.55
1995 12332.00 5.5 67826.00
1996 12635.20 5.5 69493.60
1997 12355.30 5.5 67954.15
1998 12200.00 5.5 67100.00
1999 17719.20 5.5 97455.60
2000 21670.39 5.5 119187.00
2001 26017.94 5.5 143090.67
2002 29646.00 5.5 163053.00
2003 33500.00 5.5 184250.00
从上表中可以看出，在从1994年到2003年的十年间，我国变压器的产量翻了一番多。特别是自1998年国家大力实施城乡电网改造工程以来，输变电用变压器的增长非常迅猛。2003年生产变压器总量为33500万千伏安，变压器用电磁线约为18.4万吨，是1998年的2.75倍。预计2010年变压器用线量约为25万吨，如其中有5％采用复合纳米坚韧耐磨漆包线，则2010年我国变压器用复合纳米坚韧耐磨漆包线的需求量约为1.75万吨。
（3）家用电器的需求量
随着我国国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，我国老百姓的口袋里的钱愈来愈多，购买能力不断增强，对家用电器的需求也愈来愈大，也为漆包线提供了一个极好的市场空间。家用电器的主要产品为电视机、电风扇、电冰箱、空调机、微波炉、洗衣机和吸尘器等。我国上述产品2003年对漆包线的需求量约为25万吨，估计2010年上述产品对漆包线的需求量约为35万吨，如其中5％采用复合纳米坚韧耐磨漆包线，则2010年我国家用电器用复合纳米坚韧耐磨漆包线的需求量约为1.75万吨。
综上所述，到“十一五”末（2010年）我国复合纳米坚韧耐磨漆包线的总需求量约为3.84万吨左右
美国Phelps Dodge公司于上世纪90年代末期在THEIC改性聚酯／聚酰胺酰亚胺线的基础上，先后研制出两种坚韧耐磨的漆包线，即双涂层的PTZ TW线和三涂层的TZQ TW线。这两种漆包线的相同之处都是以THEIC改性聚酯为底涂层，以加有含氟有机聚合物增韧剂的聚酰胺酰亚胺为表面涂层。所不同的是，三涂层TZQ TW线其底表涂层之间有一中间涂层，由含有氧化物微细粉粒的聚酰胺酰亚胺构成。
在聚酰胺酰亚胺表涂层中加入含氟有机聚合物的主要目的是增强漆膜的坚韧性。随着增韧剂量的增加，漆包线的往复刮漆次数能成倍的提高，同时由于加入含氟聚合物使漆膜具有自润滑性，可在一定范围内降低线的表面摩擦系数。
由于三涂层TZQ TW线的中间涂层中含有氧化物微细粉粒，而且涂层又较厚，这就使整个漆膜的硬度和坚韧性得到进一步加强，所以其耐磨性要比双涂层的PTZ TW线高一倍以上。以Φ1.0mm漆膜厚度同为0.08mm的漆包线为例，普通的THEIC改性聚酯／聚酰胺酰亚胺线、双涂层PTZ TW线、三涂层TZQ TW线的往复刮漆次数分别为60～100次、200～300次和500～800次，可明显地看出坚韧耐磨漆包线在耐磨性方面的突出优势。
漆包线的动态力学特性和衰减全反射红外光谱的测定结果显示，加有含氟有机聚合物添加剂的改性聚酰胺酰亚胺涂层，其裂解产生N=C=O基团的温度高于普通聚酰胺酰亚胺约25℃，因此证明坚韧耐磨漆包线具有更高的热稳定性。实测线的耐热性高于200级。
近年来，纳米材料科技的发展为坚韧耐磨漆包线的改进和提高创造了条件，研制均相、透明和涂敷性更好的纳米漆不仅有利于坚韧耐磨漆包线的生产，而且能使漆包线的性能更优良并可能产生新的特性（如抗高频脉冲性能）。目前，我国还没有一家企业或研究机构在研制、开发此产品，但上海电缆研究所研制成功的变频电机用耐电晕漆包线与该产品的产品结构（三涂层）及性能接近。
复合纳米坚韧耐磨漆包线主要用于电机（特别是变频电机）、变压器及家用电器的线圈。下面就上述三大类产品中复合纳米坚韧耐磨漆包线的需求量预测如下：
（1）变频电机的需求量
由于三涂层TZQ TW线的中间涂层中含有纳米级的氧化物超微细粉粒，不仅加强了漆膜的坚韧性和耐磨性，它的“屏蔽”作用也使其具有突出的抵抗高频和瞬间脉冲尖峰电压的能力。在相同漆膜厚度的情况下，其抗脉冲试验的寿命是普通THEIC改性聚酯／聚酰胺酰亚胺线漆包线的100倍。因此，复合纳米坚韧耐磨漆包线也主要用于变频电机用抗高频脉冲漆包线。
随着电力电子技术的高速发展，变频调速技术的应用也愈来愈广泛。上世纪八十年代后五年，世界变频调速传动的年增长率为13～14％，而直流传动年平均增长率只有3～4％。近几年来交流变频调速仍然高速发展，通用变频器约以11％的速度增加。变频电机最显著的优点是节电，可使电动机节电约30％。此外，它还有电机容量大、体积小、价格低、调速特性好等优点。因此，变频调速在冶金、矿山、石油、石化、机械、轻工、建材、医药、造纸、电力、铁路、运输、化工、电梯、家电等领域均有广阔的应用前景，并将逐步取代直流调速，是我国在“十五”期间重点推广的十大高新技术之一。
变频电机用漆包线，以美国Phelps Dodge公司的专用产品最为著称。据介绍，美国变频电机的产量已占交流电机产量的70～80％。我国变频电机用漆包线的研究生产还刚刚起步。据专家估计，5年内我国变频电机的产量约占交流电机产量的20～25％，10年内变频电机的产量将占交流电机产量的50％左右。
据统计，近年来我国交流电机的年产量约为6×107kW，预计2010年产量约为8.4×107kW，交流电机用电磁线的总用线量在8.4万吨/年左右。如其中有10％采用复合纳米坚韧耐磨漆包线，则我国变频电机用复合纳米坚韧耐磨漆包线的需求量约为8400吨左右。
（2）变压器的需求量
变压器的产需量与电力工业的发展密切相关。近年来我国变压器的新增容量及对电磁线的用量见附表3
附表3
近年来我国变压器的产量及电磁线的需用量
年份 变压器容量
（万千伏安） 单位电线量
（吨/万千伏安） 电磁线用量
（吨）
1994 13034.10 5.5 71687.55
1995 12332.00 5.5 67826.00
1996 12635.20 5.5 69493.60
1997 12355.30 5.5 67954.15
1998 12200.00 5.5 67100.00
1999 17719.20 5.5 97455.60
2000 21670.39 5.5 119187.00
2001 26017.94 5.5 143090.67
2002 29646.00 5.5 163053.00
2003 33500.00 5.5 184250.00
从上表中可以看出，在从1994年到2003年的十年间，我国变压器的产量翻了一番多。特别是自1998年国家大力实施城乡电网改造工程以来，输变电用变压器的增长非常迅猛。2003年生产变压器总量为33500万千伏安，变压器用电磁线约为18.4万吨，是1998年的2.75倍。预计2010年变压器用线量约为25万吨，如其中有5％采用复合纳米坚韧耐磨漆包线，则2010年我国变压器用复合纳米坚韧耐磨漆包线的需求量约为1.75万吨。
（3）家用电器的需求量
随着我国国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，我国老百姓的口袋里的钱愈来愈多，购买能力不断增强，对家用电器的需求也愈来愈大，也为漆包线提供了一个极好的市场空间。家用电器的主要产品为电视机、电风扇、电冰箱、空调机、微波炉、洗衣机和吸尘器等。我国上述产品2003年对漆包线的需求量约为25万吨，估计2010年上述产品对漆包线的需求量约为35万吨，如其中5％采用复合纳米坚韧耐磨漆包线，则2010年我国家用电器用复合纳米坚韧耐磨漆包线的需求量约为1.75万吨。
综上所述，到“十一五”末（2010年）我国复合纳米坚韧耐磨漆包线的总需求量约为3.84万吨左右