韓永進

（上海電纜研究所有限公司 中央研究院，特種電纜技術(shù)國家重點實驗室，上海200093）

0 引 言

聚酰亞胺具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐老化性能、耐溶劑性能和絕緣性能，廣泛應(yīng)用于H級和C級漆包線絕緣漆。隨著科技的進步，人們對漆包線的耐高溫和耐老化性能要求越來越高，因此，有必要對漆包線的溫度指數(shù)進行評定。目前，漆包線溫度指數(shù)的評定方法主要有常規(guī)法和快速法兩種。常規(guī)法準確可靠，但需要在3～5個恒定溫度下做老化試驗，試驗周期較長；快速法通過恒溫壽命試驗和動態(tài)熱重試驗測定漆包線的溫度指數(shù)，具有試樣少，周期較短的優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于漆包線溫度指數(shù)評定［1?3］。

GB／T 4074.8—2009［4］中規(guī)定的溫度指數(shù)評定方法適用于導(dǎo)體直徑為0.800～1.500 mm的漆包線，而對于導(dǎo)體直徑更小的的漆包線并未作出規(guī)定，因此開展相關(guān)研究十分必要［5］。本工作以小規(guī)格聚酰亞胺漆包線為研究對象，采用快速法對其進行溫度指數(shù)評定，探討快速法在小規(guī)格聚酰亞胺漆包線溫度指數(shù)評定中的適用性。

1 試驗部分

1.1 樣品制備

聚酰亞胺漆包線，導(dǎo)體直徑為0.20 mm和0.30 mm，二級漆膜，220級。對每個規(guī)格的漆包線，制備21個以上扭絞對試樣，備用。

1.2 試驗儀器

STPH?101型熱老化烘箱；JTGN?0.1 kVA／2 kV型漆包線工頻耐壓試驗儀；TG209F1型熱重分析儀；FA2004B型分析天平，可讀性0.1 mg。

1.3 試驗方法

1.3.1 恒溫壽命試驗

將絞線對試樣在125℃±5℃的烘箱中干燥2 h，冷卻后逐個稱取其質(zhì)量。然后將絞線對置于310℃下進行恒溫老化試驗，每個周期的老化時間為24 h，每個周期老化后對試樣進行500 V，1 s的耐電壓試驗直至試樣全部失效。記錄每個絞線對的失效時間和質(zhì)量，以及除去漆膜后裸導(dǎo)體的質(zhì)量。

1.3.2 動態(tài)熱重試驗

制備漆包線的漆膜并在125℃±5℃的條件下烘干2 h，采用TG209F1型熱重分析儀（TGA）對漆膜進行熱重分析，升溫速率分別為2，4，6 K／min，空氣氣氛，空氣流量為50 mL／min。

1.3.3 計 算

漆包線絞線對恒溫老化失效后，按式（1）計算平均壽命，由式（2）計算試樣失重百分數(shù)。

式中：Lh為試樣平均壽命（h）；Li為第i個試樣失效時的老化總小時數(shù)減去12 h（h）；n為試樣個數(shù)。

式中：Cf為試樣失重百分數(shù)；ΣW0為試樣初始質(zhì)量之和（mg）；ΣWn為失效試樣質(zhì)量之和（mg）；ΣWc為試樣裸導(dǎo)體質(zhì)量之和（mg）。

漆包線漆膜的活化能由式（3）得到，并由式（4）可得到漆包線在20 000 h下的溫度指數(shù)。

式中：Ef為活化能（cal／mol）；β為升溫速率（K／h）；θ為動態(tài)溫度（K）；a為常數(shù)。

式中：T20000為壽命20 000 h對應(yīng)的溫度（℃）；Ef為活化能（cal／mol）；Lh為恒溫壽命試驗的平均老化時間（h）；Th為恒溫壽命試驗的老化溫度（K）。

2 結(jié)果與討論

2.1 恒溫壽命試驗

按照試驗方法將21個漆包線絞線對試樣在310℃下恒溫老化，直至全部絞線對耐壓失效。由式（1）和式（2）計算試樣的平均壽命和失重百分數(shù)，結(jié)果見表1。

表1 恒溫壽命試驗數(shù)據(jù)

由表1可知，經(jīng)過310℃的老化后，0.20 mm和0.30 mm聚酰亞胺漆包線的的平均壽命分別為231.7，211.5 h，老化后失重百分數(shù)的平均值為16.4%和17.8%，0.5Cf的取值均為10%（以失重5%為進位單位）。

2.2 動態(tài)熱重試驗

試驗考察了漆包線漆膜在2，4，6 K／min等3個不同升溫速率下的熱重行為，不同升溫速率下漆膜的熱失重曲線見圖1。

圖1 聚酰亞胺漆膜在不同升溫速率下的熱失重曲線

由圖1可知：聚酰亞胺漆膜具有良好的耐熱性，起始失重溫度達到了400℃，只有一個失重臺階。由熱失重曲線可得到不同升溫速率下聚酰亞胺漆膜在失重0.5Cf時的溫度，結(jié)果見表2。

表2 不同升溫速率下漆膜失重0.5C f時的溫度

2.3 溫度指數(shù)

根據(jù)式（3），設(shè)Y＝lgβ，X＝1／θ，b＝－Ef／4.348，通過最小二乘法可計算得到聚酰亞胺漆膜活化能，結(jié)果見表3。

由表3可知：0.20 mm漆包線漆膜的活化能為30 469 cal／mol，0.30 mm漆包線漆膜的活化能為32 740 cal／mol。相關(guān)系數(shù)的絕對值接近于1，表明變量的線性相關(guān)性較高。

表3 不同規(guī)格聚酰亞胺漆包線膜活化能的計算

根據(jù)活化能以及漆包線恒溫壽命試驗的老化時間和老化溫度，由式（4）可得到聚酰亞胺漆包線在20 000 h下的溫度指數(shù)，結(jié)果見表4。

表4 聚酰亞胺漆包線的溫度指數(shù)

由表4可知：0.20，0.30 mm的聚酰亞胺漆包線的溫度指數(shù)分別為225，229，這與該漆包線的溫度指數(shù)等級一致。

3 結(jié)束語

參照GB／T 4074.8—2009對0.20，0.30 mm的聚酰亞胺漆包線進行了快速法溫度指數(shù)評定，其溫度指數(shù)與該聚酰亞胺漆包線的溫度指數(shù)等級相一致，說明快速法在小規(guī)格聚酰亞胺漆包線的溫度指數(shù)評定中具有較好的適用性。