CN103059513A - 一种用于制作高压电机纳米复合主绝缘的浇注料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制作高压电机纳米复合主绝缘的浇注料。该浇注料由纳米粉体、普通粉体、环氧树脂和固化剂组成，其中各组分重量百分比为：纳米粉体1~15%、普通粉体40~65%、环氧树脂30~50%和固化剂2~29%。该浇注料在固化前的粘度适中，用于采用真空浇注工艺制作电压等级不低于3kV的高压电机的纳米复合主绝缘。采用本发明提供的浇注料制作的高压电机纳米复合主绝缘，线膨胀系数不大于35×10^-6/℃，导热系数不低于0.8W/(m·K)，冲击强度不低于20kJ/㎡，热变形温度不低于105℃，击穿场强不低于35kV/mm，在10kV/mm场强下的电寿命不低于1000小时。

Description

一种用于制作高压电机纳米复合主绝缘的浇注料

技术领域

本发明涉及一种用于制作高压电机纳米复合主绝缘的浇注料，具体涉及一种由纳米无机物与环氧树脂复合而成的浇注料。

背景技术

现有高压电机的主绝缘主要由云母、玻璃纤维和粘结树脂等三种材料复合而成，其中云母材料采用的是优质天然白云母，在主绝缘中的重量比含量一般不低于50%；天然白云母具有优良的耐电晕性能，在确保主绝缘的击穿场强和电寿命等方面起关键作用，但天然云母资源如今已日趋枯竭，迫切需要找到其替代品。

现已证实聚合物纳米复合材料的耐电晕性能与云母材料相当，在现有材料中最有可能替代云母制成一种不含云母的纳米复合主绝缘；但在用纳米复合材料来制造高压电机主绝缘之前，我们需要解决纳米复合材料的制备技术以及与之相适应的应用工艺等问题。

现有技术中有两种制作高压电机主绝缘的方法：一是采用多胶粉云母带绕包线棒，然后热压成型；二是先采用少胶云母带绕包线棒，然后通过真空压力的方式输入粘结树脂，最后再加热固化成型；为了在主绝缘中引入云母材料，这两种方法都需要事先将主要含有云母和玻璃纤维补强材料的带状物缠绕在高压电机的线棒上。

采用纳米复合材料来制作不含云母的高压电机主绝缘时，由于不再需要引入云母材料，故可以考虑省略线棒绕包工序，直接采用真空浇注的方法来制作高压电机纳米复合主绝缘，对于高压电机主绝缘制造技术而言，这是一种新的制造方法。

现有的浇注料由于没有考虑到采用真空浇注工艺制作高压电机纳米复合主绝缘的工艺特点和技术要求，存在以下不足：现有的浇注料主要用于制造干式变压器、电抗器、互感器、高压开关等输变电设备，其设计工作场强较低，无需引入具有耐电晕功能的纳米无机物，个别浇注料虽然含少量纳米无机物，但并没有根据高压电机主绝缘的技术要求进行优化，其固化物的击穿场强、耐电老化等关键性能均不能满足高压电机主绝缘的技术要求，不能用于制造不含云母的高压电机主绝缘。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有浇注料的不足，提供一种专供采用真空浇注工艺制作高压电机纳米复合主绝缘使用的浇注料。

本发明的技术方案：

一种用于制作高压电机纳米复合主绝缘的浇注料，由纳米粉体、普通粉体、环氧树脂和固化剂组成，其中各组分重量百分比为：纳米粉体1~15%、普通粉体40~65%、环氧树脂30~50%和固化剂2~29%。

所述纳米粉体为氧化铝粉、二氧化钛粉、二氧化硅粉和氮化硼粉中的一种或多种，所述纳米粉体的粒径为3~100纳米。

所述普通粉体为氧化铝粉、硅微粉和氮化硼粉中的一种或多种，所述普通粉体的粒径为200~1000目。

所述环氧树脂为液态双酚A环氧、液态双酚F环氧、脂肪族环氧和脂环族环氧中的一种或多种。

所述固化剂为甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、桐油酸酐、桐马酸酐、苯酚甲醛树脂、间苯二酚甲醛树脂、邻苯二酚甲醛树脂、双酚A甲醛树脂、联苯二酚甲醛树脂、硼胺络合物、液态芳香胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基醚和二氨基二苯基砜中的一种或多种。

本发明的浇注料的生产工艺与传统的纳米复合树脂的生产工艺相同，包括纳米分散、真空脱泡等工序。

本发明的浇注料的用途：该浇注料用于采用真空浇注工艺制作电压等级不低于3kV的高压电机的纳米复合主绝缘。

本发明的优点：本发明的浇注料在固化前的粘度适中，适合于采用真空浇注工艺制作不含云母的高压电机纳米复合主绝缘，采用本发明提供的浇注料制作的高压电机纳米复合主绝缘综合性能优异，其线膨胀系数不大于35×10^-6/℃，导热系数不低于0.8W/(m·K)，冲击强度不低于20 kJ/㎡，热变形温度不低于105℃，击穿场强不低于35kV/mm，在10kV/mm场强下的电寿命不低于1000小时。

具体实施方式

实施例：

下面以制作100kg本发明的浇注料为例，浇注料各组分重量百分比为：纳米粉体（粒径为20纳米的二氧化硅粉）2%、普通粉体（粒径为300目的氧化铝粉）55%、环氧树脂（28kg CYD127双酚A环氧+7kg 732脂肪族环氧）35%和固化剂（液态芳香胺）8%。

制备浇注料的具体步骤为：

将28kg CYD127双酚A环氧、7kg 732脂肪族环氧投入纳米分散罐中，开动搅拌后投入2kg 粒径为20纳米的二氧化硅粉体，搅拌15分钟后启动间歇式高剪力分散机，高速分散两次，每次累计分散0.5小时；将经高速分散的物料转移到薄层脱泡釜中，升温至100～105℃，搅拌下投入55kg粒径为300目的氧化铝粉，搅拌均匀后启动真空泵减压脱泡，于100～200Pa条件下保持至无气泡放出为止，然后加入8kg液态芳香胺固化剂，搅拌0.5小时后放料，即制得浇注料。

上述实施例所得浇注料在固化前于100℃下的运动粘度为1800mPa·s，在100℃下的可使用期不少于1小时。

取上述实施例所得浇注料，采用真空浇注工艺制作单面绝缘厚度为3.5毫米的模拟铝排试样，经160℃固化8小时后，其主绝缘的线膨胀系数为32×10^-6/℃，导热系数为0.85W/(m· K)，冲击强度为23kJ/㎡，热变形温度为140℃，击穿场强为40kV/mm，在10kV/mm场强下的电寿命不低于1200小时。

关于采用真空浇注工艺制作高压电机模拟铝排试样的具体工艺步骤及工艺参数，如：模拟铝排的尺寸要求、模具的尺寸要求、真空脱气、真空浇注、升温固化、冷却卸模等工序细节，为同行业人员所熟知，此处不再赘述，但本发明所公开的技术方案以及该浇注料的用途应当属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于制作高压电机纳米复合主绝缘的浇注料，其特征在于所述浇注料由纳米粉体、普通粉体、环氧树脂和固化剂组成，其中各组分重量百分比为：纳米粉体1~15%、普通粉体40~65%、环氧树脂30~50%和固化剂2~29%；

所述纳米粉体为氧化铝粉、二氧化钛粉、二氧化硅粉和氮化硼粉中的一种或多种，所述纳米粉体的粒径为3~100纳米；

所述普通粉体为氧化铝粉、硅微粉和氮化硼粉中的一种或多种，所述普通粉体的粒径为200~1000目；

所述环氧树脂为液态双酚A环氧、液态双酚F环氧、脂肪族环氧和脂环族环氧中的一种或多种；

所述固化剂为甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、桐油酸酐、桐马酸酐、苯酚甲醛树脂、间苯二酚甲醛树脂、邻苯二酚甲醛树脂、双酚A甲醛树脂、联苯二酚甲醛树脂、硼胺络合物、液态芳香胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基醚和二氨基二苯基砜中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的浇注料的用途，其特征在于所述的浇注料用于采用真空浇注工艺制作电压等级不低于3kV的高压电机的纳米复合主绝缘。