CN101903482A

CN101903482A - 固定卷绕物体的方法

Info

Publication number: CN101903482A
Application number: CN200880121669.9A
Authority: CN
Inventors: F-R·贝姆; M·赫尔姆
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-12-01
Also published as: KR20100103598A; JP2011510482A; RU2010129906A; US20090156712A1; ES2395597T3; EP2222806B9; EP2222806A1; WO2009079542A1; BRPI0819524A2; EP2222806B1

Abstract

本发明涉及一种用浸渍组合物固定具有电气设备线绕组的卷绕物体的方法，所述方法包括以下步骤a)通过施用组合物来浸渍所述卷绕物体，所述组合物包含(A)5至95重量％，优选5至60重量％的至少一种具有亲核基团的树脂，所述亲核基团选自OH、NHR、SH、羧酸酯基和CH-酸性基团，(B)0至70重量％，任选1至50重量％的至少一种包含酰胺基的树脂，和(C)0至95重量％，任选0.1至40重量％的至少一种有机溶剂和/或水，其中组分(A)和/或组分(B)的树脂包含α-羧基-β-氧代环烷基羧酸酰胺基，所述重量百分比是按所述涂料组合物的总重量计的，和b)将所述施用的浸渍组合物固化。本发明的方法提供对卷绕物体的优异粘合性以及优异的收缩性和渗透性。

Description

固定卷绕物体的方法

发明领域

本发明涉及固定卷绕物体的方法，具体地讲涉及固定电气设备中线绕组的方法，从而提供对卷绕物体的优异渗透性。

发明背景

电气设备例如转子、定子或变压器通常由周围卷绕有箔材或线材例如铜箔或铜线的金属芯组成。为了固定卷绕物体并保持它们的功能，通常使用自由基可聚合化合物来浸渍这些三维组件中的绕组，然后将其固化。通过在高于100℃的温度下在烘箱中进行加热或者通过感应加热来实现固化。

称作浸渍树脂或浸渍试剂的自由基可聚合化合物包含例如溶解于不饱和芳族或脂族自由基可聚合单体的不饱和聚酯树脂，这些单体为例如苯乙烯或己二醇二丙烯酸酯。此类单体通常具有极高的蒸汽压，使得其大部分在热固化过程中逸出。由此引发了环境问题；包含苯乙烯的材料具有例如难闻的气味和相对较高的毒性。因此需要进行处理，例如通过随后的焚烧。

已知固化所需热量可通过将电流施加到浸渍过的导电绕组上来产生。

还已知组合利用热量和高能辐射例如紫外线辐射来固化涂覆的卷绕电气物体，如例如DE-A 4022235和US 5,466,492中所公开。

已知基于α-羧基-β-环戊酸乙酯反应产物的反应体系用于制备防腐涂层，参见DE-A 10260299和DE-A 10260269。WO 2007/019434公开了基于特定树脂的线材涂料组合物可显著提高施釉速度。还可使用多元醇/异氰酸酯体系来浸渍卷绕电气物体。本领域技术人员已知的双组分(2K)多元醇/异氰酸酯材料是已知的。然而，由于封端异氰酸的有害低分子产物散发会危害健康并且浸渍质量极低，因此不能使用封端异氰酸。

发明概述

本发明提供用浸渍组合物来固定具有电气设备线绕组的卷绕物体的方法，该方法包括以下步骤

a)通过施用包含如下组分的组合物来浸渍所述卷绕物体

(A)5至95重量％，优选5至60重量％的至少一种具有亲核基团的树脂，所述亲核基团选自OH、NHR、SH、羧酸酯基和CH-酸性基团，

(B)0至70重量％，优选1至50重量％的至少一种包含酰胺基的树脂，以及

(C)0至95重量％，任选0.1至40重量％的至少一种有机溶剂和/或水，

其中组分(A)和/或组分(B)的树脂包含α-羧基-β-氧代环烷基羧酸酰胺基，所述重量百分比是按涂料组合物的总重量计的，和

b)将施用的浸渍组合物固化。

本发明的方法提供对卷绕物体的优异粘合性以及优异的收缩性和对卷绕物体的优异渗透性。在本发明的方法中，浸渍组合物可以单组分(1K)材料形式使用，从而避免了危害健康的小分子产物散发。

发明详述

通过阅读下列发明详述，本领域的技术人员将更容易了解本发明的特点和优点。应当理解，为清楚起见，在参照不同实施方案的上文和下文中所描述的本发明的那些特点可在单个实施方案中以组合的方式给出。反之，为简化起见，在参照单个实施方案中描述的本发明的多个特点也可以分别给出，或以任何子组合给出。此外，单数所指的内容也可以包括复数(例如，“一个”和“一种”可以指一个、或者一个或多个)，除非上下文特别地另外指明。

可使用略微高于或低于指定范围的变化，以获得与所述范围内值基本上相同的结果。而且，公开的这些范围均应视为连续的范围，包括最大值和最小值之间的每一个值。

此方法的特点在于通过浸没浸渍、流涂、真空浸渍、真空压力浸渍、或滴流浸渍对卷绕物体进行浸渍，以及在热固化的同时或热固化之后通过高能辐射对浸渍过的卷绕物体进一步固化。

在施用之前，或优选地在施用之后，可通过使电流通过卷绕物体来产生高温。以这种方式，浸渍后立即开始交联。浸渍试剂被固定在绕组(线圈)内部，不再能够流出。

为了确保良好的渗透性，通过由电流或由独立热源例如烘箱提供加热来预热要浸渍的物体可能是有利的。可在浸渍期间或者优选地在浸渍之前进行加热。然而应该选择温度以使浸渍试剂可具有良好的流动性。如果使用极低粘度的材料，甚至可以发生胶凝作用。以这种方式，可避免从卷绕物体上滴落和流下。这样可减少材料损失并且几乎不会产生缺陷，所述缺陷包括例如基板中形成的空隙。

根据本发明，为了获得对卷绕物体的良好渗透性，还可加热浸渍树脂。

浸渍后，加热物体以固化浸渍树脂。用于交联(固化)的热量可通过使电流通过绕组产生，然而也可使用烘箱或红外线(IR)或近红外线(NIR)辐射。余下的固化反应通过热处理继续进行，热处理可在线执行或连续执行，其中温度(物体温度)例如在反应时间内在约80℃至180℃的范围内，反应时间根据固化体系的不同而变化，例如在1分钟至180分钟内变化。如果采用NIR辐射，则固化时间可以更短，例如小于1分钟。温度可例如通过流过的电流量来简单控制。未对任何固体部分进行加热，因而能量消耗仍然较低。

本发明的浸渍组合物可用作水基或溶剂基涂料组合物。

本发明的浸渍组合物包含以下组分

(B)0至70重量％，优选1至50重量％的至少一种包含酰胺基的树脂，和

其中组分(A)和/或组分(B)的树脂包含α-羧基-β-氧代环烷基羧酸酰胺基，所述重量百分比是按浸渍组合物的总重量计的。

本领域的技术人员已知的可用作卷绕电气物体浸渍材料的自由基可聚合化合物的组分A)的用量范围为5至95重量％，优选5至60重量％，所述重量百分比是按浸渍组合物的总重量计的。

自由基可聚合化合物的实例通常为辐射可固化的、具体地讲为可紫外线固化的化合物，该化合物基于单体、低聚物、聚合物、共聚物、或它们组合，具有一个或多个烯属双键，例如丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，还包括具有一个或多个乙烯基或烯丙基双键的化合物，如例如EP-A 0 643 467中所述。

尤其适用于本发明的自由基可聚合化合物是包含用作活性稀释剂的烯属不饱和聚酯和烯属不饱和单体的那些自由基可聚合化合物，如例如EP-A-0 134 513中所述。

下列树脂也可用作组分(A)，例如聚酯、以及具有含氮杂环的聚酯，例如具有缩合到分子中的酰亚胺、乙内酰脲和苯并咪唑结构的聚酯。该聚酯具体地讲为脂族、芳族和/或脂环族多元羧酸及其酸酐、多元醇以及包含聚酯氨基的化合物(就包含酰亚胺的聚酯而言)任选地与一定比例的单官能团化合物(例如一元醇)的缩合产物。饱和聚酯酰亚胺优选基于还可包含多元醇的对苯二甲酸聚酯，以及作为额外二元羧酸组分的二氨基二苯甲烷、偏苯三酸酸酐与二醇加成的反应产物。此外，也可使用不饱和聚酯树脂和/或聚酯酰亚胺以及聚丙烯酸酯。下列物质也可用作组分A：聚酰胺例如芳族、脂族和芳族-脂族热塑性聚酰胺，以及例如偏苯三酸酸酐和二苯甲烷二异氰酸酯制得的此类聚酰胺酰亚胺。

组分B)的树脂的用量可以在0至70重量％的范围内，优选1至50重量％，所述重量百分比是按浸渍组合物的总重量计的。组分B)的树脂可以包含α-羧基-β-氧代环烷基羧酸酰胺基。优选将α-羧基-β-氧代环烷基羧酸酰胺基加入到末端位置。上述α-羧基优选被烷基-或芳基-酯化。一方面，此类α-羧基-β-氧代环烷基羧酸酰胺可以由相应的羧酸或其反应性衍生物，例如羧酰卤基团、羧酸酸酐基团等与胺基反应来制备。在由胺和羧酸进行的合成期间，使用酰胺化助剂诸如二环己基碳二亚胺也是有利的。继而可通过例如在碱性条件下与卤代甲酸酯反应，随后选择性皂化，来获得α-羧基-β-氧代环烷基羧酸。继而可通过例如由1，n-羧酸二酯与碱反应将醇裂解，合成得到1-羧基-2-氧代环烷烃。另一方面，所述α-羧基-β-氧代环烷基羧酸酰胺可通过所述1-羧基-2-氧代环烷烃与异氰酸酯在碱性条件下的反应来获得。可由例如戊二酸二烷基酯、戊二酸二芳基酯、己二酸二烷基酯、己二酸二芳基酯、庚二酸二烷基酯、庚二酸二芳基酯、辛二酸二烷基酯、辛二酸二芳基酯、以及它们的烷基-、芳基-、烷氧基-、芳氧基-、烷基羧基-、芳基羧基-、卤代-，以及其他取代的衍生物，尤其优选由己二酸二甲酯和己二酸二乙酯，获得所述1-羧基-2-氧代环烷烃。

上述异氰酸酯可以是例如亚丙基二异氰酸酯、三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、3，3，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1，3-环戊基二异氰酸酯、1，4-环己基二异氰酸酯、1，2-环己基二异氰酸酯、1，3-亚苯基二异氰酸酯、1，4-亚苯基二异氰酸酯、2，5-甲代亚苯基二异氰酸酯、2，6-甲代亚苯基二异氰酸酯、4，4′-亚联苯基二异氰酸酯、1，5-亚萘基二异氰酸酯、1，4-亚萘基二异氰酸酯、4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯、2，4′-二苯甲烷二异氰酸酯、由苯胺、甲醛和COCl₂的反应获得的官能度＞2的多核异氰酸酯、4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯、2，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、三异氰酸壬酯、或由这些异氰酸酯(例如脲二酮、异氰脲酸酯等)构成的低聚物或聚合物。

还可过量使用得自所述异氰酸酯，或可由与乙二醇、丙二醇、丁二醇、1，3-丙二醇、己二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇以及其它二醇、三醇、四醇、多羟基化合物或者其它氨基醇、二胺、三胺和多胺的反应获得的尿烷或尿素。

上述用于酰胺化的胺可以是脂族伯二胺诸如乙二胺、丙二胺、四亚甲基二胺、五亚甲基二胺、六亚甲基二胺，环脂族二胺诸如4，4’-二氨基双环己基甲烷或其它三胺，并且还可能使用仲胺。所述胺还可以是芳胺，诸如二氨基二苯甲烷、苯二胺、官能度＞2的多核芳胺、甲苯二胺或相应的衍生物。还可使用在分子中具有其它官能团的胺，例如氨基醇诸如单乙醇胺和/或单丙醇胺，或氨基酸诸如甘氨酸、氨基丙酸、氨基己酸或氨基苯甲酸、以及它们的酯。

还可将α-羧基-β-氧代环烷基羧酸酰胺基直接掺入到组分A)中。这可通过例如使组分A)中的树脂与二异氰酸酯或多异氰酸酯以及至少一种羧基-β-氧代环烷烃的反应来实现。

对于组分C)，组合物可以包含水和/或一种或多种本领域已知的低挥发性的有机溶剂例如丁醇、乙酸酯，所述水和/或有机溶剂的含量在0至95重量％，任选0.1至40重量％，优选0至40重量％的范围内，所述重量百分比是按浸渍组合物的总重量计的。

本领域技术人员已知的常规添加剂和助剂可用于该方法的浸渍组合物中，例如增量剂、增塑组分、促进剂，例如金属盐、取代的胺、稳定剂、消泡剂和流量控制剂，还有催化剂，例如钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、钛酸甲酚酯及其聚合形式、二月桂酸二丁基锡。

涂料组合物可以包含颜料和/或填料，例如基于SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、Cr₂O₃的颜料和/或填料，例如着色无机颜料和/或有机颜料，诸如二氧化钛或炭黑，以及效应颜料，诸如金属薄片颜料和/或珠光颜料。

常规添加剂和助剂以及颜料和/或填料可以本领域技术人员已知的用量用于组合物中，例如在0至40重量％，优选0.1至30重量％范围内，所述重量百分比是按浸渍组合物的总重量计的。

该涂层组合物此外还可包含单体和/或聚合形式的元素-有机化合物。聚合形式的有机-元素化合物的实例包括例如DE-A 198 41 977中所述类型的无机-有机杂化聚合物。单体形式的有机-元素化合物的实例包括原钛酸酯和/或原锆酸酯，诸如钛酸壬酯和锆酸壬酯、钛酸鲸蜡酯和锆酸鲸蜡酯、钛酸硬脂基酯和锆酸硬脂基酯、钛酸三乙醇胺酯和锆酸三乙醇胺酯、钛酸二乙醇胺酯和锆酸二乙醇胺酯、乙酰丙酮钛酸酯和乙酰丙酮锆酸酯、乙酰乙酸酯钛酸酯和乙酰乙酸酯锆酸酯、钛酸四异丙酯和锆酸四异丙酯、钛酸甲苯酯和锆酸甲苯酯、钛酸四丁酯和锆酸四丁酯以及四乳酸钛，铪和硅化合物例如四丁醇铪和硅酸四乙酯和/或各种有机硅树脂。其他的此类聚合形式和/或单体形式的有机-元素化合物的含量可为例如0至70重量％，所述重量百分比是按浸渍组合物的总重量计的。

本领域技术人员已知的是，本发明的组合物可通过将独立组分简单混合在一起进行制备。例如，可通过将组分A)的树脂与水混合来制备树脂分散体。然后例如在搅拌下、任选地在输入热量和分散剂下加入另外的组分以制备稳定的分散体或溶液。还可制备树脂和有机溶剂的混合物。然后例如在搅拌下添加另外的组分。

根据本发明方法的应用可以如下方式进行：

以浸没浸渍方式：在该方法中，将要浸渍的物体浸没在浸渍树脂内一段时间(例如通过初步测试确定的时间)，或者以连续方法使要浸渍的物体通过浸渍树脂。

以流涂方式：在这种情况下，将要浸渍的物体置于浸渍容器中，之后在浸渍容器中填充浸渍试剂以浸没基板。

以真空浸渍和真空压力浸渍方式：当使用该方法时，首先将要浸渍的物体在真空器皿中抽真空。一旦获得所需的真空，将浸渍试剂从存储容器中转移到真空器皿，然后任选地用压力将浸渍试剂施用到基板上。

以滴流浸渍方式：当浸渍转子时，优选该方法。在这种情况下，物体并没有浸没在浸渍试剂中，而是使用喷嘴将可聚合化合物施用到基板上。基板可在例如施用期间旋转。

本发明的组合物可用于若干应用领域。这些组合物尤其可用于固定卷绕物体，例如卷绕基板，特别是诸如电气器件(如转子、定子或变压器)中电磁线的卷绕线材，或电气部件中的卷绕金属箔，或基于玻璃纤维、塑料纤维或塑料薄膜的卷绕基板，并且还可以用于浸渍织物。

实施例

实施例1

现有技术的浸渍组合物的应用

使用如下可商购获得的浸渍组合物：

实施例1.1：2K聚氨酯冷固化填充的浇注树脂(CE12)

实施例1.2：1K不饱和聚酯浸渍树脂(

4012)

实施例1.1的材料以10∶2的比例与可商购获得的基于二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)的低聚物硬化剂混合。将混合物在室温下固化24小时，然后在80℃下固化5小时。

实施例1.2的材料在150℃下固化1小时。

实施例2

本发明浸渍组合物的应用

将100份亚甲基二苯基二异氰酸酯的低聚衍生物和2-氧代-环戊基羧酸乙酯的加合物与200份蓖麻油混合，然后将130份基于SiO₂的无机填料分散到混合物中，然后加入4份添加剂包和4份固化催化剂。该组合物在150℃下固化1小时。

结果

根据上述实施例中给出的固化参数，在铝封盖(5cm直径)中将实施例1.1、1.2和2的材料固化，制备了用于以下研究的样品。通过研究从铝封盖上移除固化材料的能力来测量对封盖的粘附力。根据DIN EN ISO868来测量肖氏D-硬度；根据ISO 3521来测量收缩量。

结果在表1中示出。

表1

	实施例1.1	实施例1.2	实施例2
				对封盖的粘附力	中等	中等	良好
肖氏-D硬度	21	79	23
				收缩量	4％	11％	1.5％

Claims

1.用浸渍组合物固定卷绕物体的方法，所述方法包括以下步骤

a)通过施用组合物来浸渍所述卷绕物体，所述组合物包含

(A)5至95重量％的至少一种具有亲核基团的树脂，所述亲核基团选自OH、NHR、SH、羧酸酯基和CH-酸性基团，

(B)0至70重量％的至少一种包含酰胺基的树脂，和

(C)0至95重量％的至少一种有机溶剂和/或水，

其中组分(A)和/或组分(B)的树脂包含α-羧基-β-氧代环烷基羧酸酰胺基，所述重量百分比是按涂料组合物的总重量计的，以及

b)固化所施用的浸渍组合物。

2.根据权利要求1的方法，其中施用组合物，该组合物包含

(A)5至60重量％的至少一种具有亲核基团的树脂，所述亲核基团选自OH、NHR、SH、羧酸酯基和CH-酸性基团，

(B)1至50重量％的至少一种包含酰胺基的树脂，和

(C)0至40重量％的至少一种有机溶剂和/或水，

其中组分(A)和/或组分(B)的树脂包含α-羧基-β-氧代环烷基羧酸酰胺基，所述重量百分比是按所述涂料组合物的总重量计的。

3.根据权利要求1和2的方法，其中通过浸没浸渍、流涂、真空浸渍、真空压力浸渍或滴流浸渍来浸渍所述卷绕物体。

4.根据权利要求1至3的方法，其中通过与热固化同时进行或在热固化之后进行的高能辐射来固化所述浸渍的卷绕物体。

5.根据权利要求1至4的方法，其中通过在施用之前或施用之后使电流通过所述卷绕物体来产生高温。

6.根据权利要求1至5的方法，其中通过由电流或烘箱提供加热来预热所述卷绕物体。

7.根据权利要求1至6的方法，其中作为反应稀释剂的烯属不饱和聚酯和烯属不饱和单体和/或具有缩合到分子中的酰亚胺、乙内酰脲和苯并咪唑结构的聚酯用作组分A)。

8.根据权利要求1至7的方法，其中包含加在末端位置的α-羧基-β-氧代环烷基羧酸酰胺基的树脂用作组分B)。

9.用权利要求1至8的方法固定的卷绕物体。