CN101961935A - 一种耐电晕少胶云母带及其用胶粘剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐电晕少胶云母带及云母带用胶粘剂，云母带包括云母纸层、耐电晕聚酰亚胺薄膜层、黏附在云母纸层和耐电晕聚酰亚胺薄膜层之间的粘胶层，其中，粘胶层由粘胶剂涂覆在无碱玻璃布的二面上形成，粘胶剂由如下重量配比的组分混合而成：数均分子量20000～50000超支化聚酯树脂40～80份；环氧树脂20～40份；有机溶剂50～120份；促进剂0.1～1份；气相法二氧化硅0.2～5份，促进剂为有机羧酸金属盐、乙酰丙酮金属盐或它们的混合物。本发明利用高分子量超支化聚酯树脂与环氧树脂复合形成的胶粘剂，可大大提高胶粘剂的粘接强度从而可以提高云母定量至最高可达180g/m2，显著降低介质损耗和提高击穿电压，因此，本发明云母带适用于兆瓦级风力发电机的绝缘。

Description

一种耐电晕少胶云母带及其用胶粘剂
技术领域
本发明涉及一种特别适用于牵引电机和风力发电机线圈绝缘的耐电晕少胶云母带，本发明还涉及一种云母带用胶粘剂。
背景技术
风力发电(风能)作为可持续发展战略的“低碳”自然资源，具有取之不尽、用之不竭、蕴量巨大、无污染等优点，它是新能源技术中成本降低最快、技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。随着其风力发电机的电机功率的不断提高，作为其主绝缘材料云母带要求也越来越高，特别是对其介质损耗和防电晕功能都提出了更高的要求。提高云母带的耐热等级可以使电器设备的电压提高、电容增大、体积缩小、重量减轻，并能在高温、高载等苛刻条件下长期可靠运动和节约电器设备的成本，提高其耐热等级的关键因素是提高云母带的云母定量，降低胶含量，开发粘接强度更高的胶粘剂是降低胶含量的重要措施，同时还要求胶粘剂具有相容性好、绝缘性能优异、散热性好等特点。
现有技术中，云母带的胶粘剂大多以普通的环氧树脂改性或者普通线性聚酯型树脂为基础，粘接强度不够高、相容性较差，制备的云母带的云母定量较低、易掉粉、击穿电压较小、介损较高，导致电机发热量大、耐老化性能差，难于应用于兆瓦级以上的风力发电机绝缘。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种满足牵引电机和风力发电机线圈绝缘应用要求的耐电晕少胶云母带。
本发明同时还要提供一种粘接强度高的云母带用胶粘剂。
为解决以上技术问题，本发明所采用的一种技术方案是：一种耐电晕少胶云母带，其包括云母纸层、耐电晕聚酰亚胺薄膜层、黏附在所述云母纸层和耐电晕聚酰亚胺薄膜层之间的粘胶层，其中，粘胶层由粘胶剂涂覆在无碱玻璃布的二面上形成，粘胶剂由如下重量配比的组分混合而成：数均分子量20000～50000超支化聚酯树脂40～80份；环氧树脂20～40份；有机溶剂50～120份；促进剂0.1～1份；气相法二氧化硅0.2～5份，所述促进剂为有机羧酸金属盐、乙酰丙酮金属盐或它们的混合物。
根据本发明，耐电晕少胶云母带可采用常规的制备工艺制备，优选按照如下步骤制备：首先，通过刮涂、浸涂或喷涂方式将所述粘胶剂涂覆到无碱玻璃布的两面上；其次，将云母纸与涂覆了粘胶剂的玻璃布的一面贴合，再在玻璃布的另一面贴合耐电晕聚酰亚胺薄膜得到云母纸、玻璃布和耐电晕聚酰亚胺薄膜的贴合物；最后，将云母纸、玻璃布和耐电晕聚酰亚胺薄膜的贴合物在90℃～120℃下烘烤5～10分钟，切片即得云母带。
优选地，所述云母纸中云母含量为110～180g/m2。
根据本发明，超支化聚酯树脂是已知的，但优选按照如下制备方法获得的超支化聚酯树脂：使二元羧酸与三元醇在催化剂对甲苯磺酸的存在下，在150℃～220℃的微波反应器中反应3～8小时即得，所述二元羧酸为选自对苯二甲酸、葵二酸及间苯二甲酸中的一种或多种的组合，所述三元醇为选自三羟甲基丙烷、甘油以及三羟乙基异氰尿酸酯中的一种或多种的组合，所述二元羧酸与三元醇的投料摩尔比为1∶1～1.1，对甲苯磺酸的加入质量为所述二元羧酸与三元醇总质量的0.5％～2.0％。在一个具体的实施方案中，微波反应器的功率可以为900～1200瓦。
根据本发明，环氧树脂包括但不限于常规的各种环氧树脂。优选地，环氧树脂为环氧当量小于200g/mol的双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂。
根据本发明，粘胶剂中的有机溶剂可以为甲苯、二甲苯、丁酮、丁醇、丙酮及乙酸乙酯中的一种或多种的混合溶剂。
本发明采取的另一技术方案是：一种云母带用粘胶剂，其由如下重量配比的组分混合而成：数均分子量20000～50000超支化聚酯树脂40～80份；环氧树脂20～40份；有机溶剂50～120份；促进剂0.1～1份；气相法二氧化硅0.2～5份，所述有机溶剂为选自甲苯、二甲苯、丁酮、丁醇、丙酮及乙酸乙酯中的一种或多种的混合溶剂，所述促进剂为有机羧酸金属盐、乙酰丙酮金属盐或它们的混合物。其中所述的超支化聚酯树脂、环氧树脂的定义同上。
根据本发明的粘胶剂用于云母带中时，优选与无碱玻璃布组合使用构成粘胶层。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下优点：
已有的云母带胶粘剂普遍粘接强度不高，导致云母带中云母定量低、所制备的线圈绝缘材料介损和击穿电压低，而难于应用于兆瓦级以上风发电机的绝缘。本发明利用高分子量超支化聚酯树脂与环氧树脂复合形成的胶粘剂，可大大提高胶粘剂的粘接强度从而可以提高云母定量至最高可达180g/m2，显著降低介质损耗和提高击穿电压，因此，本发明云母带适用于兆瓦级风力发电机的绝缘结构中。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明进行详细的说明，但本发明并不限于这些实施例。
下面各实施例中，作为原料的环氧树脂、云母纸、聚酰亚胺薄膜、无碱玻璃布和相关化工材料均为市售。
实施例1
按照本实施例的耐电晕少胶云母带通过如下步骤得到：
1、制备粘胶剂
(1)、合成超支化聚酯树脂：将0.1mol对苯二甲酸、0.1mol三羟甲基丙烷和1.5g对甲苯磺酸放入三口烧瓶中，接上分水器、温度计和搅拌装置，把电脑微波反应器的温度控制在150℃，功率设置为900瓦的条件下反应8小时，获得数均分子量为21500的超支化聚酯树脂。
(2)、配制粘胶剂：取步骤(1)所得超支化聚酯树脂40重量份、双酚A型环氧树脂(商业代号为E51)25份、丙酮30份、丁醇30份、乙酰丙酮铝0.1份、气相二氧化硅(又称气相白炭黑)0.2份混合均匀，即得。
2、制作云母带
(1)、无碱玻璃布(厚度为0.03mm)的上胶：在常温常压条件下采用刮涂工艺给玻璃布的两侧进行上胶。
(2)、将云母含量为110g/m2的云母纸贴合到上胶的玻璃布上，再在玻璃布的另一面贴合耐电晕聚酰亚胺薄膜得到三者的贴合物；
(3)、将贴合物置于90℃下烘烤约10分钟左右，切片即得本实施例的耐电晕少胶云母带，其技术指标如表1所示。
实施例2
按照本实施例的耐电晕少胶云母带通过如下步骤得到：
1、制备粘胶剂
(1)、合成超支化聚酯树脂：将0.1mol间苯二甲酸、0.1mol甘油和3.0g对甲苯磺酸放入三口烧瓶中，接上分水器、温度计和搅拌装置，把电脑微波反应器的温度控制在170℃，功率设置为900瓦的条件下反应6小时，获得数均分子量为23000的超支化聚酯树脂。
(2)、配制粘胶剂：取步骤(1)所得超支化聚酯树脂60份、双酚A型环氧树脂(商业代号为E54)20份、丙酮10份、丁醇30份、二甲苯80份，乙酰丙酮铬1.0份、气相二氧化硅1.2份混合均匀，即得。
2、制作云母带
(1)、无碱玻璃布(厚度为0.035mm)的上胶：在常温常压条件下采用浸涂工艺给玻璃布的两侧进行上胶。
(2)、将云母含量为130g/m2的云母纸贴合到上胶的玻璃布上，再在玻璃布的另一面贴合耐电晕聚酰亚胺薄膜得到三者的贴合物；
(3)、将贴合物置于100℃下烘烤约8分钟左右，切片即得本实施例的耐电晕少胶云母带，其技术指标如表1所示。
实施例3
按照本实施例的耐电晕少胶云母带通过如下步骤得到：
1、制备粘胶剂
(1)、合成超支化聚酯树脂：将0.05mol间苯二甲酸、0.05mol葵二酸、0.08mol甘油、0.03mol三羟甲基丙烷和5.0g对甲苯磺酸放入三口烧瓶中，接上分水器、温度计和搅拌装置，把电脑微波反应器的温度控制在190℃，功率设置为1000瓦的条件下反应5小时，即可获得数均分子量为35000的超支化聚酯树脂。
(2)、配制粘胶剂：取步骤(1)所得超支化聚酯树脂80份、双酚A型环氧树脂(商业代号为CYD128)40份、丙酮10份、丁醇30份、甲苯40份，异辛酸铬0.5份、填料气相二氧化硅5份混合均匀，即可得。
2、制作云母带
(1)、无碱玻璃布(厚度为0.04mm)的上胶：在常温条件下采用喷涂工艺给玻璃布的两侧进行上胶。
(2)、将云母含量为120g/m2的云母纸贴合到上胶的玻璃布上，再在玻璃布的另一面贴合耐电晕聚酰亚胺薄膜得到三者的贴合物；
(3)、将贴合物置于120℃下烘烤约5分钟左右，切片即得本实施例的耐电晕少胶云母带，其技术指标如表1所示。
实施例4
按照本实施例的耐电晕少胶云母带通过如下步骤得到：
1、制备粘胶剂
(1)、合成超支化聚酯树脂：将0.02mol间苯二甲酸、0.08mol葵二酸、0.07mol三羟乙基异氰尿酸酯、0.03mol三羟甲基丙烷和4.0g对甲苯磺酸放入三口烧瓶中，接上分水器、温度计和搅拌装置，把电脑微波反应器的温度控制在220℃，功率设置为1000瓦的条件下反应4小时，即可获得数均分子量为50000的超支化聚酯树脂。
(2)、配制粘胶剂：取步骤(1)所得超支化聚酯树脂50份、酚醛型环氧树脂(商业代号为F44)30份、丙酮40份、乙酸乙酯20份，异辛酸钴0.8份、气相二氧化硅3份混合均匀，即得。
2、制作云母带
(1)、无碱玻璃布(厚度为0.03mm)的上胶：同实施例1；
(2)、将云母含量为160g/m2的云母纸贴合到上胶的玻璃布上，再在玻璃布的另一面贴合耐电晕聚酰亚胺薄膜得到三者的贴合物；
(3)、将贴合物置于110℃下烘烤约6分钟左右，切片即得本实施例的耐电晕少胶云母带，其技术指标如表1所示。
实施例5
按照本实施例的耐电晕少胶云母带通过如下步骤得到：
1、制备粘胶剂
(1)、合成超支化聚酯树脂：将0.02mol间苯二甲酸、0.08mol葵二酸、0.1mol三羟乙基异氰尿酸酯和4.0g对甲苯磺酸放入三口烧瓶中，接上分水器、温度计和搅拌装置，把电脑微波反应器的温度控制在220℃，功率设置为1200瓦的条件下反应3小时，即可获得数均分子量为46000的超支化聚酯树脂。
(2)、配制粘胶剂：取步骤(1)所得超支化聚酯树脂70份、酚醛型环氧树脂(商业代号为F51)30份、丁酮40份、二甲苯40份，异辛酸钴0.2份和乙酰丙酮铝0.3份、气相二氧化硅2份混合均匀，即得。
2、制作云母带
(1)、无碱玻璃布(厚度为0.03mm)的上胶：同实施例2；
(2)、将云母含量为180g/m2的云母纸贴合到上胶的玻璃布上，再在玻璃布的另一面贴合耐电晕聚酰亚胺薄膜得到三者的贴合物；
(3)、将贴合物置于100℃下烘烤约7分钟左右，切片即得本实施例的耐电晕少胶云母带，其技术指标如表1所示。
表1耐电晕少胶云母带的技术指标
Figure BSA00000211795700061
以实施例2所制备的云母带为例，将其应用于风力发电机的绝缘。采用的风力发电机的线棒为960V级线棒，将云母带按照一层半叠包工艺(膜朝内)，再采用吴江市太湖绝缘材料有限公司提供的T5462-1D聚酰亚胺薄膜少胶云母带按照两层半叠包工艺(膜朝外)后，在120℃条件下烘烤4小时，然后放入浸漆罐中，抽真空在100Pa以下保持2小时，然后加入吴江市太湖绝缘材料有限公司提供的T1149-2绝缘漆，再加压至0.55MPa，保持5小时，从浸漆罐中取出线棒。然后经130℃2小时、140℃2小时、170℃10小时固化后，按照相应的国家标准测试其介损和击穿电压，如表2所示。
表2实施例2云母带应用于风力发电机绝缘的电气性能
Figure BSA00000211795700062
从表2可见，本发明所制备的云母带应用于风力发电机领域展现出优异的电气绝缘性能，其常态的介损均小于0.76％，155℃的介损小于3％，并且击穿电压达到46.8kV。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐电晕少胶云母带，其包括云母纸层、耐电晕聚酰亚胺薄膜层、黏附在所述云母纸层和耐电晕聚酰亚胺薄膜层之间的粘胶层，其特征在于：所述粘胶层由粘胶剂涂覆在无碱玻璃布的二面上形成，所述粘胶剂由如下重量配比的组分混合而成：数均分子量20000～50000超支化聚酯树脂40～80份；环氧树脂20～40份；有机溶剂50～120份；促进剂0.1～1份；气相法二氧化硅0.2～5份，所述促进剂为有机羧酸金属盐、乙酰丙酮金属盐或它们的混合物。
2.根据权利要求1所述的耐电晕少胶云母带，其特征在于：所述云母带通过如下步骤制备：首先，通过刮涂、浸涂或喷涂方式将所述粘胶剂涂覆到无碱玻璃布的两面上；其次，将云母纸与涂覆了粘胶剂的玻璃布的一面贴合，再在玻璃布的另一面贴合耐电晕聚酰亚胺薄膜得到云母纸、玻璃布和耐电晕聚酰亚胺薄膜的贴合物；最后，将云母纸、玻璃布和耐电晕聚酰亚胺薄膜的贴合物在90℃～120℃下烘烤5～10分钟，切片即得所述云母带。
3.根据权利要求1所述的耐电晕少胶云母带，其特征在于：所述云母纸中云母含量为110～180g/m2。
4.根据权利要求1所述的耐电晕少胶云母带，其特征在于：所述超支化聚酯树脂的制备过程为：使二元羧酸与三元醇在催化剂对甲苯磺酸的存在下，在150℃～220℃的微波反应器中反应3～8小时即得，所述二元羧酸为选自对苯二甲酸、葵二酸及间苯二甲酸中的一种或多种的组合，所述三元醇为选自三羟甲基丙烷、甘油以及三羟乙基异氰尿酸酯中的一种或多种的组合，所述二元羧酸与三元醇的投料摩尔比为1∶1～1.1，对甲苯磺酸的加入质量为所述二元羧酸与三元醇总质量的0.5％～2.0％。
5.根据权利要求4所述的耐电晕少胶云母带，其特征在于：所述微波反应器的功率为900～1200瓦。
6.根据权利要求1所述的耐电晕少胶云母带，其特征在于：所述的环氧树脂为环氧当量小于200g/mol的双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂。
7.根据权利要求1所述的耐电晕少胶云母带，其特征在于：所述的有机溶剂为甲苯、二甲苯、丁酮、丁醇、丙酮及乙酸乙酯中的一种或多种的混合溶剂。
8.权利要求1至7中任一项所述的耐电晕少胶云母带应用于风力发电机线圈的结缘结构的用途。
9.一种云母带用粘胶剂，其特征在于：所述粘胶剂由如下重量配比的组分混合而成：数均分子量20000～50000超支化聚酯树脂40～80份；环氧树脂20～40份；有机溶剂50～120份；促进剂0.1～1份；气相法二氧化硅0.2～5份，所述有机溶剂为选自甲苯、二甲苯、丁酮、丁醇、丙酮及乙酸乙酯中的一种或多种的混合溶剂，所述促进剂为有机羧酸金属盐、乙酰丙酮金属盐或它们的混合物。
10.根据权利要求9所述的云母带用粘胶剂，其特征在于：所述超支化聚酯树脂的制备过程为：使二元羧酸与三元醇在催化剂对甲苯磺酸的存在下，在150℃～220℃的微波反应器中反应3～8小时即得，所述二元羧酸为选自对苯二甲酸、葵二酸及间苯二甲酸中的一种或多种的组合，所述三元醇为选自三羟甲基丙烷、甘油以及三羟乙基异氰尿酸酯中的一种或多种的组合，所述二元羧酸与三元醇的投料摩尔比为1∶1～1.1，对甲苯磺酸的加入质量为所述二元羧酸与三元醇总质量的0.5％～2.0％。
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