CN103087476A - 一种用于制作高压电机纳米复合主绝缘的浸渍树脂 - 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浸渍树脂。该浸渍树脂由纳米粉体、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5~30%、环氧树脂40~85%和固化剂2~55%。该浸渍树脂在固化前的粘度适中，适合于对无碱玻璃布带进行浸渍处理，用于采用VPI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。采用本发明提供的浸渍树脂与无碱玻璃布带配合制作的高压电机纳米复合主绝缘，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浸渍树脂

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浸渍树脂，具体涉及一种由纳米无机物与环氧树脂复合而成的浸渍树脂。

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（即浸渍树脂），最后再加热固化成型，同业人员称之为VPI工艺；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线棒上。

如果沿用上述现有技术中的VPI工艺来制作不含云母的纳米复合主绝缘，由于不再需要引入云母，只需保留玻璃纤维补强材料，故在线棒绕包工序中可以直接使用无碱玻璃布带来对线棒进行绕包操作，无需使用少胶云母带；由于无碱玻璃布带对树脂的渗透性远优于少胶云母带，因而在后续的真空压力浸渍工序中，我们可以适当降低对所用浸渍树脂流动性和渗透性的要求，即：可以适当增大所用浸渍树脂的粘度，以便引入具有耐电晕功能的纳米无机物。

现有的浸渍树脂由于没有考虑到上述纳米复合主绝缘组成材料和应用工艺方面的变化，存在以下不足：现有的浸渍树脂由于受到低粘度要求的限制，不能引入具有耐电晕功能的纳米无机物，个别浸渍树脂虽然含有少量纳米无机物，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纳米复合主绝缘。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种专供采用VPI工艺制作高压电机纳米复合主绝缘使用的浸渍树脂。

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浸渍树脂，由纳米粉体、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5~30%、环氧树脂40~85%、固化剂2~55%。

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3~300纳米。

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、联苯二酚甲醛树脂和硼胺络合物中的一种或多种。

本发明的浸渍树脂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。

本发明的浸渍树脂的用途：该浸渍树脂用于采用VPI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。

本发明的优点是：本发明的浸渍树脂在固化前的粘度适中，适合于对无碱玻璃布带进行浸渍处理，适合于采用VPI工艺制作不含云母的高压电机纳米复合主绝缘；采用本发明提供的浸渍树脂与无碱玻璃布带配合制作的高压电机纳米复合主绝缘，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本发明的纳米复合浸渍树脂为例，纳米复合浸渍树脂各组分重量百分比为：纳米粉体（粒径为 20纳米的氧化铝粉体）14%、环氧树脂（70kg 332双酚A环氧+12kg DYD脂肪族环氧）82%和固化剂（硼胺络合物）4%。

制备纳米复合浸渍树脂的具体步骤为：

将70kg 332双酚A环氧、12kg DYD脂肪族环氧和4kg硼胺络合物投入薄层脱泡釜中，开动搅拌后投入14kg粒径为 20纳米的氧化铝粉体，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，然后关闭高剪力分散机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，解除真空后放料，即制得浸渍树脂。

上述实施例所得浸渍树脂在固化前于60℃下的运动粘度为400mPa·s，在60℃下的可使用期不少于12小时。

取上述实施例所得的浸渍树脂，应用VPI工艺制作单面绝缘厚度为3.5毫米的模拟铝排试样，其主绝缘的击穿场强不低于38kV/mm，在10kV/mm场强下的电寿命不低于1200小时。

关于采用VPI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、无碱玻璃布带的尺寸要求、无碱玻璃布带的包扎张力及包扎层数、真空脱气、真空输漆、加压渗透、入模定型、烘培固化等工序细节，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浸渍树脂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浸渍树脂，其特征在于所述浸渍树脂由纳米粉体、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5~30%、环氧树脂40~85%和固化剂2~55%；

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3~300纳米；

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、联苯二酚甲醛树脂和硼胺络合物中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的浸渍树脂的用途，其特征在于所述浸渍树脂用于采用VPI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。