CN103072352B - 一种干式变压器用涂覆型复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干式变压器用涂覆型复合材料，其特征是由薄膜层、胶粘剂层、有机或无机纤维纸层复合成五层复合材料后，在复合材料的两面各涂覆一层耐高温环氧树脂制成；所述的薄膜层两面通过胶粘剂层与有机或无机纤维纸层相粘结，所述的耐高温环氧树脂可以浸透有机或无机纤维纸层。本发明还提供了一种干式变压器用涂覆型复合材料的制备方法，包括以下步骤：将薄膜层浸渍胶粘剂后与有机或无机纤维纸层复合成五层复合材料，在制得的复合材料两面均匀涂覆耐高温环氧树脂涂覆液，加热固化后，冷却至室温即得产品。该材料室温贮存期长、耐老化、电气性能优异，适用于干式变压器低压线圈铜(铝)箔绕包层间绝缘。

Description

一种干式变压器用涂覆型复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于绝缘材料技术领域，尤其涉及一种干式变压器用涂覆型复合材料及其制备方法。

背景技术

随着电网供电要求的不断提高以及变压器技术的进步，干式变压器在我国的发展迅速，现已被广泛用于电站、工厂、医院等几乎所有电气上。目前，中国仅树脂绝缘干式变压器年产量已达10000MVA，成为世界上干式变压器产销量最大的国家之一。

干式变压器的不断发展，对于直接影响其寿命的绝缘材料提出了更高的要求，尤其是作为主绝缘的复合材料。传统的DMD、NMN、NHN等复合材料的性能已不能完全满足干式变压器发展的需要，其结构设计上存有以下缺陷：

1.材料本身的吸附性能有限，用作干式变压器层间绝缘时难以与铜（铝）箔紧密粘结在一起，不免有缝隙或气泡产生，难以保证绝缘性能；

2.材料表面缺乏保护，直接面临高温、局部放电、电晕电弧等使用条件，受电热老化的影响，整体性能不断下降，最终影响变压器的使用寿命；

3.复合材料本身的耐热性限制。

因此，传统的复合材料已难以满足干式变压器发展的需要，如何对其进行改进，提出一种新的材料结构设计，是本领域技术人员需要解决的难题。

发明内容

鉴于传统的复合材料已不能满足干式变压器发展的需要，本发明的目的是：提供一种干式变压器用涂覆型复合材料及其制备方法，该材料室温贮存期长、耐老化、电气性能优异，使用工艺性好，能够满足干式变压器低压线圈铜(铝)箔绕包层间绝缘的使用要求。

本发明的内容是：提供一种干式变压器用涂覆型复合材料，其特征是：首先，由薄膜层1、上胶粘剂层2、下胶粘剂层3、上有机或无机纤维纸层4和下有机或无机纤维纸层5复合成五层复合材料A；然后，再在五层复合材料A的两面各涂覆一层上耐高温环氧树脂层6和下耐高温环氧树脂层7制成七层复合材料B。其中，所述的薄膜层1的两面分别通过上、下胶粘剂层2,3与上、下有机或无机纤维纸层4,5相粘结。

优选的，耐高温环氧树脂层可以部分或完全浸透有机或无机纤维纸层。

优选的，构成所述的薄膜层1的薄膜为聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜的任一种。优选聚酯薄膜厚度为0.025~0.35mm、聚酰亚胺薄膜厚度为0.025~0.23mm。更优选聚酯薄膜厚度为0.05~0.25mm、聚酰亚胺薄膜厚度为0.025~0.15mm。

优选的，构成所述的上、下胶粘剂层2,3的胶粘剂各自独立为环氧体系胶粘剂、聚氨酯体系胶粘剂、有机硅体系胶粘剂、聚酯亚胺体系胶粘剂的任一种。优选的，该胶粘剂通过浸涂或喷涂工艺进行涂敷。

优选的，构成所述的上、下有机或无机纤维纸层4,5的有机或无机纤维纸各自独立为聚酯纤维非织布、聚芳酰胺纤维纸、聚砜酰胺纤维纸、无碱玻璃布的一种。

优选的，构成所述的上、下有机或无机纤维纸层4,5的有机或无机纤维纸可以相同或不同。

所述的五层复合材料A的厚度为0.08-1.0mm，优选0.08-0.55mm，更优选0.10-0.36mm，最优选0.12-0.22mm。

上、下耐高温环氧树脂层6,7通过浸涂或喷涂耐高温环氧树脂涂覆液的方式进行涂覆后，加热固化形成。

优选的，耐高温环氧树脂涂覆液组成配比为：环氧树脂：30~50wt%；复合固化剂：12~27 wt %；固化促进剂0-10 wt %，溶剂：30~45 wt %。

所述的环氧树脂优选604环氧树脂、6101环氧树脂、128环氧树脂中的一种或一种以上的混合物。

所述的复合固化剂优选酚醛树脂和芳族二胺的混合物，进一步优选酚醛树脂和二氨基二苯砜的混合物；更优选1411酚醛树脂和4,4ˊ-二氨基二苯砜的混合物。

所述的固化促进剂优选为咪唑或其衍生物、叔胺类衍生物、磷类衍生物等，如：咪唑、2-甲基咪唑、三乙胺、苄基二甲胺、三苯基膦等。

所述的溶剂为甲苯、乙醇、丙酮中的一种或一种以上的混合物。

更优选的，耐高温环氧树脂涂覆液组成配比为：604环氧树脂：20~30 wt %；6101环氧树脂：12~20 wt %；128环氧树脂：0~8 wt %；1411酚醛树脂：10~18 wt %；4,4ˊ-二氨基二苯砜：2~9 wt %；2-甲基咪唑0-5 wt %；三苯基膦0-3 wt %；丙酮：30~45 wt %。

进一步优选，耐高温环氧树脂涂覆液组成配比为：604环氧树脂：25~28 wt %；6101环氧树脂：15~18 wt %；128环氧树脂：4~6 wt %；1411酚醛树脂：12~15 wt %；4,4ˊ-二氨基二苯砜：2~5 wt %；2-甲基咪唑1-3 wt %；三苯基膦1-2 wt %；丙酮：35~40 wt %。

最优选，耐高温环氧树脂涂覆液组成配比为：604环氧树脂：20~30 wt %；6101环氧树脂：12~20 wt %；128环氧树脂：0~8 wt %；1411酚醛树脂：10~18 wt %；4,4ˊ-二氨基二苯砜：2~9 wt %；丙酮：30~45 wt %。

耐高温环氧树脂涂覆液的制备方法为：按前述配量比混合上述原料，在常温至100℃搅拌均匀即可。

本发明还提供了一种干式变压器用涂覆型复合材料的制备方法，包括以下步骤：将薄膜层1涂覆上、下胶粘剂层2,3后再与上、下有机或无机纤维纸层4,5复合成五层复合材料A，再在制得的五层复合材料A两面均匀涂覆耐高温环氧树脂涂覆液形成上、下耐高温环氧树脂层6,7制成七层复合材料B，再在110~170℃下固化处理1~10min，而后自然冷却至室温即得产品。

优选的，固化温度为：130~150℃。

优选的，固化时间为：1-5min。

所述的七层复合材料B的厚度为0.1-1.2mm，优选0.10-0.60mm，更优选0.12-0.40mm，最优选0.15-0.25mm。

本发明还提供了一种干式变压器，其包含前述的干式变压器用涂覆型复合材料。

本发明的优点是：

1.在干式变压器成型时，复合材料表面的树脂层与铜（铝）箔直接接触，在高温固化时紧密粘结，且整体平整均匀，充分保证了绝缘性能；

2.材料表面受耐高温树脂层的保护，在苛刻的使用条件下，机械、电气等性能稳定，延长了材料的使用寿命；

3.提升了复合材料的耐热等级。

附图说明

图1为本发明提供的一种干式变压器用涂覆型复合材料的结构示意图

具体实施方式

结合附图对本发明进行具体描述，其中，1为薄膜层，2为上胶粘剂层、3为下胶粘剂层，4为上有机或无机纤维纸层、5为下有机或无机纤维纸层，6为上耐高温环氧树脂层、7为下耐高温环氧树脂层，A为五层复合结构，B为七层复合结构。本发明所用原材料均可从市场上购得，主要步骤如下：

1.将薄膜层1浸涂或喷涂上、下胶粘剂2，3后与上、下有机或无机纤维纸层4，5复合成五层复合材料A；

2.按下述重量比制备耐高温环氧树脂涂覆液：

604环氧树脂：20~30%；6101环氧树脂：12~20%；128环氧树脂：0~8%；1411酚醛树脂：10~18%；4,4ˊ-二氨基二苯砜：2~9%；2-甲基咪唑0-5 wt %；三苯基膦0-3 wt %；丙酮：30~45%。

3.将制得的五层复合材料A涂覆耐高温环氧树脂涂覆液形成上、下耐高温环氧树脂层6,7以制备七层复合材料B，再在110~170℃下固化处理1~10min，自然冷却或强制对流冷却至室温即得产品。

实施例1

1. 将聚酯薄膜浸渍环氧体系胶粘剂后与聚酯纤维非织布两面复合成五层复合材料A；

2. 按下述重量比制备耐高温环氧树脂涂覆液：

604环氧树脂：24%；6101环氧树脂：13%；128环氧树脂：2%；1411酚醛树脂：13%；4,4ˊ-二氨基二苯砜：6%；丙酮：42%。

3. 将制得的五层复合材料A浸涂上述耐高温环氧树脂涂覆液，使耐高温环氧树脂涂覆在上、下有机或无机纤维纸层上形成七层复合材料B，在140℃下烘焙处理2.5min，冷却至室温即得产品。

该产品对应的技术指标见表1：

表1  实施例1制备的复合材料的技术指标

实施例2

1. 将聚酰亚胺薄膜浸渍聚氨酯体系胶粘剂后与聚酯纤维非织布两面复合成五层复合材料A；

2. 按下述重量比制备耐高温环氧树脂涂覆液：

604环氧树脂：28%；6101环氧树脂：13%；128环氧树脂：0%；1411酚醛树脂：13%；4,4ˊ-二氨基二苯砜：4%；丙酮：42%。

3. 将制得的五层复合材料A浸涂上述耐高温环氧树脂涂覆液，使耐高温环氧树脂涂覆在上、下有机或无机纤维纸层上形成七层复合材料B，在135℃下烘焙处理3.5min，冷却至室温即得产品。

该产品对应的技术指标见表2：

表2  实施例2制备的复合材料的技术指标

实施例3

1. 将聚酰亚胺薄膜浸渍聚酯亚胺体系胶粘剂后与聚芳酰胺纤维纸两面复合成五层复合材料A；

2. 按下述重量比制备耐高温环氧树脂涂覆液：

604环氧树脂：21%；6101环氧树脂：15%；128环氧树脂：5%；1411酚醛树脂：15%；4,4ˊ-二氨基二苯砜：5%；丙酮：39%。

3. 将制得的五层复合材料A浸涂上述耐高温环氧树脂涂覆液，使耐高温环氧树脂涂覆在上、下有机或无机纤维纸层上形成七层复合材料B，在145℃下烘焙处理2min，冷却至室温即得产品。

该产品对应的技术指标见表3：

表3  实施例3制备的复合材料的技术指标

实施例4

1. 将聚酰亚胺薄膜浸渍环氧体系胶粘剂后与无碱玻璃布两面复合成五层复合材料A；

2. 按下述重量比制备耐高温环氧树脂涂覆液：

604环氧树脂：26%；6101环氧树脂：14%；128环氧树脂：1%；1411酚醛树脂：14%；4,4ˊ-二氨基二苯砜：7%；丙酮：38%。

3. 将制得的五层复合材料A浸涂上述耐高温环氧树脂涂覆液，使耐高温环氧树脂涂覆在上、下有机或无机纤维纸层上形成七层复合材料B，在150℃下烘焙处理1.5min，冷却至室温即得产品。

该产品对应的技术指标见表4：

表4  实施例4制备的复合材料的技术指标

实施例5

1. 将聚酰亚胺薄膜一面喷涂环氧体系胶粘剂后与聚砜酰胺纤维纸复合，另一面喷涂聚氨酯体系胶粘剂后与聚芳酰胺纤维纸复合，形成五层复合材料A；

2. 按下述重量比制备耐高温环氧树脂涂覆液：

604环氧树脂：25%；6101环氧树脂：15%；128环氧树脂：3%；1411酚醛树脂：12%；4,4ˊ-二氨基二苯砜：5%；丙酮：40%。

3. 将制得的五层复合材料A浸涂上述耐高温环氧树脂涂覆液，使耐高温环氧树脂涂覆在上、下有机或无机纤维纸层上形成七层复合材料B，在150℃下烘焙处理2min，冷却至室温即得产品。

该产品对应的技术指标见表5：

表5  实施例5制备的复合材料的技术指标

实施例6

1. 将聚酰亚胺薄膜浸渍聚氨酯体系胶粘剂后与无碱玻璃布两面复合成五层复合材料A；

2. 按下述重量比制备耐高温环氧树脂涂覆液：

604环氧树脂：28%；6101环氧树脂：13%；128环氧树脂：2%；1411酚醛树脂：13%；4,4ˊ-二氨基二苯砜：4%；2-甲基咪唑3 %；三苯基膦2%；丙酮：35%。

3. 将制得的五层复合材料A浸涂上述耐高温环氧树脂涂覆液，使耐高温环氧树脂涂覆在上、下有机或无机纤维纸层上形成七层复合材料B，在150℃下烘焙处理2min，冷却至室温即得产品。

该产品对应的技术指标见表6：

表6  实施例6制备的复合材料的技术指标

从上面的实施例可以看出：本发明的结构合理、生产工艺简单，无需改造设备，制得的产品具有优异的电气性能、粘结性能和耐热性能，能够满足干式变压器低压线圈铜(铝)箔绕包层间绝缘的应用要求。

值得指出的是：以上实施例只适用于对本发明作进一步的说明，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种干式变压器用涂覆型复合材料，其特征是：首先，由薄膜层(1)、上胶粘剂层(2)、下胶粘剂层(3)、上有机或无机纤维纸层(4)和下有机或无机纤维纸层(5)复合成五层复合材料(A)；然后，再在五层复合材料(A)的两面各涂覆上耐高温环氧树脂层(6)和下耐高温环氧树脂层(7)制成七层复合材料(B)；其中，所述的薄膜层(1)的两面分别通过上、下胶粘剂层(2，3)与上、下有机或无机纤维纸层(4，5)相粘结；耐高温环氧树脂层部分或完全浸透有机或无机纤维纸层；

其中，上、下耐高温环氧树脂层(6，7)通过浸涂或喷涂耐高温环氧树脂涂覆液的方式进行涂覆后，加热固化形成，

构成所述的薄膜层(1)的薄膜为聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜的任一种，

构成所述的上、下胶粘剂层(2，3)的胶粘剂各自独立为有机硅体系胶粘剂、聚酯亚胺体系胶粘剂的任一种，

构成所述的上、下有机或无机纤维纸层(4，5)的有机或无机纤维纸各自独立为聚砜酰胺纤维纸、无碱玻璃布的一种。

所述的耐高温环氧树脂涂覆液组成配比为：604环氧树脂：25～28wt％；6101环氧树脂：15～18wt％；128环氧树脂：4～6wt％；1411酚醛树脂：12～15wt％；4，4′-二氨基二苯砜：2～5wt％；2-甲基咪唑1-3wt％；三苯基膦1-2wt％；丙酮：35～40wt％，前述原料之和为100wt％。

2.权利要求1所述的干式变压器用涂覆型复合材料的制备方法，包括以下步骤：将薄膜层(1)涂覆上、下胶粘剂层(2，3)后再与上、下有机或无机纤维纸层(4，5)复合成五层复合材料(A)，再在制得的五层复合材料(A)两面均匀涂覆耐高温环氧树脂涂覆液形成上、下耐高温环氧树脂层(6，7)制成七层复合材料(B)，再在110～170℃下固化处理1～10min，而后自然冷却至室温即得产品。

3.一种干式变压器，其包含权利要求1所述的干式变压器用涂覆型复合材料。