CN102515626B - 一种干式电力变压器用高导热环氧浇注料及其制备方法 - Google Patents

一种干式电力变压器用高导热环氧浇注料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种干式电力变压器用高导热环氧浇注料及其制备方法。通过采用高导热无机粉体替代现有技术使用的硅微粉作为填料，提高了浇注料的导热系数。本发明通过采取：①选择羟基含量较高的增韧剂，在改善固化物耐冲击韧性的同时，增强无机粉体与基体树脂分子之间的作用力；②优化浇注料配方和混胶脱泡工艺等技术措施，消除了高导热无机粉体由于密度较大容易发生沉降的现象。所得高导热环氧浇注料的导热系数可达1.1～1.3W/(m·K)；冲击强度可达14～22kJ/m2；工件上部的密度与工件下部的密度的偏差不大于±0.5％；弯曲强度为120～140MPa；线膨胀系数为30～50×10-6K-1；热变形温度为105～120℃，击穿场强为26～30kV/mm。

Description

一种干式电力变压器用高导热环氧浇注料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种干式电力变压器用高导热环氧浇注料及其制备方法。
背景技术
干式电力变压器广泛应用于城乡电网配电系统，目前干式电力变压器线圈的绝缘系统主要有浇注型和树脂浸渍型两种绝缘方式。对于浇注型干式变压器，为了降低绝缘层的线膨胀系数、提高绝缘层的热传性能，改善变压器的散热，通常需要在浇注料中添加一定量的无机粉体。
现有浇注型干式电力变压器浇注料中所添加的无机粉体比较单一，主要是硅微粉或称石英粉。硅微粉的优点之一是价格低廉，另一个优点是密度比较小，只有2.21～2.65g/cm3，在浇注料固化过程中粉体不容易因重力作用而发生沉淀；缺点是导热系数比较低，只有5～9W/(m·K)左右，故现有采用硅微粉填充的浇注料的导热系数比较低，只有0.5～0.6W/(m·K)左右，不利于干式电力变压器的散热和降低运行温度。
随着粉体加工技术的发展，相当一批具有更高导热系数的无机粉体的制造成本有了大幅度的降低，例如目前氧化铝粉的售价就已经接近硅微粉，而氧化铝的导热系数高达28～30W/(m·K)。仅从制造成本的角度，已经可以将这些具有更高导热系数的无机粉体应用于干式电力变压器的制造，以提高绝缘层的热传导性能，改善干式变压器的散热，降低干式变压器的温升。
将导热系数更高的无机粉体应用于干式电力变压器浇注料的困难主要在于：这些导热系数比较高的粉体，一般密度都比较大，例如氧化铝的密度为3.97g/cm3，氮化铝的密度为3.26g/cm3，浇注料在固化过程中粉体比较容易发生沉降。这是高导热无机粉体应用于干式电力变压器浇注料需要解决的技术难点之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，提供一种干式电力变压器使用的高导热环氧浇注料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明通过采用高导热无机粉体替代现有技术使用的硅微粉作为填料的方法来提高浇注料的导热系数。为了消除高导热无机粉体由于密度较大容易发生沉降的现象，本发明采取了两个技术措施：一是选择羟基含量较高的增韧剂，在改善固化物耐冲击韧性的同时，加强无机粉体与基体树脂分子之间的作用力；二是优化浇注料的配方和混胶脱泡工艺，控制物料粘度在可操作的范围内且尽可能大一些，进一步减缓高导热无机粉体的沉降。
本发明提供一种干式电力变压器用高导热环氧浇注料，它包括下述以重量份计的组分：液体环氧树脂100份；增韧剂10～20份；固化剂75～100份；促进剂0.2～0.5份；色料0～7份；高导热无机粉体450～550份。
高导热环氧浇注料的制备方法步骤为：
(1)将重量份100份液体环氧树脂、0～7份色料投入第一个薄层脱泡釜中，开动搅拌，升温至90～100℃时投入225～275份的高导热无机粉体，搅拌均匀后减压脱泡，于100～105℃、100～200Pa条件下脱泡至无气泡放出为止，得到A组分；
(2)75～100份将固化剂、10～20份增韧剂投入第二个薄层脱泡釜中，开动搅拌后投入0.2～0.5份促进剂，升温至80～90℃时投入225～275份的高导热无机粉体，搅拌均匀后减压脱泡，于90～95℃、100～200Pa条件下脱泡至无气泡放出为止，得到B组分；
(3)将步骤(1)所得A组分转移到第三个薄层脱泡釜中，开动搅拌，控制物料温度稳定在85～90℃后，再将步骤(2)所得B组分放入第三个脱泡釜中，于80～85℃、100～200Pa条件下搅拌脱泡0.5小时，然后立即用于干式变压器线圈真空浇注成型。
所述高导热无机粉体为300～800目的氧化铝粉、氮化铝粉和氮化硼粉中的一种或多种。
所述液体环氧树脂为分子中具有两个及两个以上环氧基的液体树脂，具体为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂肪族环氧树脂和脂环族环氧树脂中的一种或多种。
所述增韧剂为分子中具有三个以上羟基的多元醇低聚物或脂肪族环氧树脂的水解物，具体为脂肪族聚醚多元醇、芳香族聚醚多元醇、均苯四甲酸酐三缩四乙二醇酯、偏苯三甲酸酐三缩四乙二醇酯、乙二醇缩水甘油醚水解物、丙二醇二缩水甘油醚水解物、一缩二乙二醇二缩水甘油醚水解物和二缩三乙二醇二缩水甘油醚水解物中的一种或多种。
所述固化剂为甲基四氢化邻苯二甲酸酐、甲基六氢化邻苯二甲酸酐和甲基耐迪克酸酐中的一种。
所述固化促进剂为N，N′-二甲基苄胺、2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)和液体咪唑中的一种。
所述色料为氧化铁红、氧化铁黑、氧化铁绿、氧化铁蓝、炭黑、石墨、大红粉、有机红、酞青蓝和酞青绿中的一种或多种。
本发明所述的干式电力变压器用高导热环氧浇注料经130～150℃固化5～12h后，固化物的导热系数可达1.1～1.3W/(m·K)，应用于干式电力变压器线圈的浇注成型可以降低变压器的温升。
具体实施方式
下面以实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例：1：
浇注料配方：CYD127环氧树脂100kg；乙二醇缩水甘油醚水解物15kg；甲基四氢化邻苯二甲酸酐85kg；促进剂DMP-300.25kg；氧化铁红4kg；300目氧化铝粉体520kg。
制备方法：
(1)将100kg CYD127环氧树脂、4kg氧化铁红投入第一个薄层脱泡釜中，开动搅拌，升温至80～90℃时投入260kg 300目的氧化铝粉体，搅拌均匀后减压脱泡，于100～105℃、100～200Pa条件下脱泡至无气泡放出为止，得到A组分；
(2)将85kg甲基四氢化邻苯二甲酸酐、15kg乙二醇缩水甘油醚水解物投入第二个薄层脱泡釜中，开动搅拌后投入0.25kg促进剂DMP-30，升温至80～90℃时投入260kg 300目的氧化铝粉体，搅拌均匀后减压脱泡，于90～95℃、100～200Pa条件下脱泡至无气泡放出为止，得到B组分；
(3)将步骤(1)所得A组分转移到第三个薄层脱泡釜中，开动搅拌，控制物料温度稳定在85～90℃后，再将步骤(2)所得B组分放入第三个脱泡釜中，在80～85℃、100～200Pa条件下搅拌脱泡0.5小时，然后立即用于干式变压器线圈真空浇注成型。
取上述步骤(3)所得浇注料经150℃固化5小时后，固化物的导热系数为1.15W/(m·K)；工件上部密度为2.421g/cm3，工件下部密度为2.428g/cm3；冲击强度为16kJ/m2；弯曲强度130MPa；热变形温度为110℃；击穿场强为28kV/mm；线膨胀系数为42×10-6K-1。
实施例2：
浇注料配方：DER383环氧树脂100kg；均苯四甲酸酐三缩四乙二醇酯5kg；乙二醇缩水甘油醚水解物10kg；甲基四氢化邻苯二甲酸酐85kg；促进剂DMP-300.23kg；氧化铁绿5kg；400目氧化铝粉体510kg。
制备方法：
(1)将100kg DER383环氧树脂、5kg氧化铁绿投入第一个薄层脱泡釜中，开动搅拌，升温至80～90℃时投入255kg 400目的氧化铝粉体，搅拌均匀后减压脱泡，于100～105℃、100～200Pa条件下脱泡至无气泡放出为止，得到A组分；
(2)将甲基四氢化邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐三缩四乙二醇酯、乙二醇缩水甘油醚水解物依次投入第二个薄层脱泡釜中，开动搅拌后投入促进剂DMP-30，升温至80～90℃时投入255kg 400目的氧化铝粉体，搅拌均匀后减压脱泡，于90～95℃、100～200Pa条件下脱泡至无气泡放出为止，得到B组分；
(3)将步骤(1)所得A组分转移到第三个薄层脱泡釜中，开动搅拌，控制物料温度稳定在85～90℃后，再将步骤(2)所得B组分放入第三个脱泡釜中，于80～85℃、100～200Pa条件下搅拌脱泡0.5小时，然后立即用于干式变压器线圈真空浇注成型。
取上述步骤(3)所得浇注料经140℃固化8小时后，固化物的导热系数为1.25W/(m·K)；工件上部密度为2.425g/cm3，工件下部密度为2.427g/cm3；冲击强度为18kJ/m2；弯曲强度135MPa；热变形温度为118℃；击穿场强为29kV/mm；线膨胀系数为38×10-6K-1。

Claims (1)

1.一种热环氧浇注料的制备方法，其特征在于热环氧浇注料包括下述以重量份计的组分：液体环氧树脂100份；增韧剂10～20份；固化剂75～100份；促进剂0.2～0.5份；色料0～7份；高导热无机粉体450～550份；
环氧浇注料的制备方法步骤为：
（1）将重量份100份液体环氧树脂、0～7份色料投入第一个薄层脱泡釜中，开动搅拌，升温至90～100℃时投入225～275份的高导热无机粉体，搅拌均匀后减压脱泡，于100～105℃、100～200Pa条件下脱泡至无气泡放出为止，得到A组分；
（2）75～100份将固化剂、10～20份增韧剂投入第二个薄层脱泡釜中，开动搅拌后投入0.2～0.5份促进剂，升温至80～90℃时投入225～275份的高导热无机粉体，搅拌均匀后减压脱泡，于90～95℃、100～200Pa条件下脱泡至无气泡放出为止，得到B组分；
（3）将步骤（1）所得A组分转移到第三个薄层脱泡釜中，开动搅拌，控制物料温度稳定在85～90℃后，再将步骤（2）所得B组分放入第三个脱泡釜中，于80～85℃、100～200Pa条件下搅拌脱泡0.5小时，然后立即用于干式变压器线圈真空浇注成型；
所述高导热无机粉体为300～800目的氧化铝粉、氮化铝粉和氮化硼粉中的一种或多种；
所述液体环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂肪族环氧树脂和脂环族环氧树脂中的一种或多种；
所述增韧剂为脂肪族聚醚多元醇、芳香族聚醚多元醇、均苯四甲酸酐三缩四乙二醇酯、偏苯三甲酸酐三缩四乙二醇酯、乙二醇缩水甘油醚水解物、丙二醇二缩水甘油醚水解物、一缩二乙二醇二缩水甘油醚水解物和二缩三乙二醇二缩水甘油醚水解物中的一种或多种；
所述固化剂为甲基四氢化邻苯二甲酸酐、甲基六氢化邻苯二甲酸酐和甲基耐迪克酸酐中的一种；
所述促进剂为N，N′-二甲基苄胺、2，4，6-三（二甲胺基甲基）苯酚和液体咪唑中的一种；
所述色料为氧化铁红、氧化铁黑、氧化铁绿、氧化铁蓝、炭黑、石墨、大红粉、有机红、酞青蓝和酞青绿中的一种或多种。
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