一种高压电机无溶剂浸渍树脂及固化方法
技术领域
本发明涉及高压电机制造技术领域,具体是涉及一种高压电机VPI无溶剂浸渍树脂及固化方法。
背景技术
电机内绕组只有经过绝缘浸漆处理后才能安全运行。绕组线圈经VPI(真空压力浸渍)浸漆处理后,烘焙固化为一个整体,提高了绝缘性能和机械性能,避免内部气隙产生局部放电,提高了防潮和耐盐雾能力,增强运行可靠性,延长了电机使用寿命,是电机制造工序中最为重要的环节之一。
现在,国内各电机生产厂家在生产高压电机和小型发电机组中基本都使用了VPI技术,而且在中小型低压电机的生产厂家也有开始使用这一技术,因此市场上对VPI无溶剂浸渍树脂的需要量也就越来越大,很多厂家对VPI浸渍树脂的要求,除了要满足真空压力浸渍的独特性能外,还必需适应各厂家在生产中的降能降耗和多用途的需要,要求高低压电机通用普通电机和特殊电机通用、大电机和小电机通用H-C级通用。如此可减少浸渍池、采购方便、管理方便、节能降耗。
申请号为201110227984.3的专利文献公开了一种无溶剂浸渍漆的配方,按照质量比,包括以下组分:308耐热不饱和聚酯树脂55-60%;环氧树脂8-12%;促进剂0.04-0.08%;对苯二酚0.01-0.015%;引发剂0.5-1.5%;苯乙烯30-35%。该文献主要对电机绝缘浸渍用无溶剂浸渍漆的配方进行设计,选用对苯二酚提高产品贮存性;选用308耐热不饱和聚酯树脂提高耐热性,选用F44环氧树脂增加漆膜硬度;利用该配方能够使耐热等级达到H级。并能够得到电气性能优良、机械强度高、防潮性好、固化温度低、粘结性高、贮存稳定性好的无溶剂浸渍漆。但是,该无溶剂浸渍漆的介质损耗较高,电机的使用寿命短。
发明内容
本发明提供了一种高压电机无溶剂浸渍树脂,该浸渍树脂耐热性能好、粘结强度高介质损耗小,且适用性较强,不仅适用于大中型高压电机真空压力整体浸渍和电器绕组的浸渍绝缘处理,同时可适用于各种耐温等级的电机电器。
本发明采用利用苯并噁嗪亚胺树脂合成了苯并噁嗪亚胺改性的不饱和无溶剂浸渍树脂,提高了浸渍树脂的耐热性,使环氧不饱和聚酯的耐热性提升到聚酯酰亚胺的耐热水平,配以高性能固化剂,确保了该浸渍树脂的粘结强度,克服了常规无溶剂树脂储存期短、热态表干性差、收缩率大、介质损耗大以及粘结力不高等缺点。
一种高压电机无溶剂浸渍树脂,按照重量百分比计算,其组分包括:
所述的耐热不饱和聚酯树脂本公司自行生产制备得到的,即以两种多元酸、一种二元醇及一种三元醇在高温或催化剂作用下发生缩聚反应脱出小分子的水而制成的聚合物。耐热不饱和聚酯树脂的加入大大提高了无溶剂浸渍树脂的耐热性能。
所述的苯并噁嗪亚胺树脂(式III),使用时可利用现有方法首先制备得到聚苯并恶嗪树脂,即以酚类化合物、胺类化合物和甲醛为原料合成的苯并六元杂环化合物-苯并恶嗪树脂(式I),苯并恶嗪树脂再与含有亚胺基团的单体在加热作用下发生接枝聚合反应而制得的。与一般的亚胺树脂相比,苯并恶嗪亚胺树脂在成型固化过程中没有小分子放出,制品孔隙率低,接近零收缩,固化工艺性好,制备得到的无溶剂浸渍树脂的机械强度好。
(I)苯并噁嗪树脂
(II)双马来酰亚胺
(III)苯并噁嗪亚胺树脂
其中R1、R2各自独立的为H、烷烃基、芳胺基或芳烃基,例如烷烃基可选择CH3CH2-等、芳烃基可选择C6H5-、C6H4CH3-等。R为 等。
所述的含有亚胺基团的单体为双马来酰亚胺(式II)或4,4-二甲基二苯甲烷。
所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂(上海元邦制造有限公司或巴陵石化环氧树脂事业部提供的E44、E51)、酚醛环氧树脂(巴陵石化环氧树脂事业部或江苏三木集团提供的F51、F44)中的一种或多种。
所述的引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种或多种。
所述的活性稀释剂优选为苯乙烯、乙烯基甲苯、邻苯二甲酸二丙烯酸酯中的一种或多种的混合物。
所述的固化剂为酸酐类、硼胺类、咪唑类的一种或多种的混合物。例如常用的固化剂包括桐油酸酐、苯基咪唑等。
所述的固化促进剂为有机羧酸金属盐、乙酰丙酮金属盐的一种或多种的混合物。
上述的苯并噁嗪亚胺树脂改性耐热不饱和聚酯H-C级高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂的制备方法是:按配方将各组分混合均匀即得所述的高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂。
本发明还公开了上述高压电机无溶剂浸渍树脂的固化方法,使用该高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂时,可根据具体的需要选择浸渍工艺,浸渍工艺应该是本领域所公知,在此不再详述。优选的固化条件为:首先在140-150℃之间固化4-6小时,而后在160-180℃之间固化6-10小时。
目前H、C级高压电机VPI无溶剂浸渍树脂国内外一般都是采用聚酯酰亚胺型的,但是这一类浸渍树脂大都是单一用途的。本发明的无溶剂浸渍树脂是不饱和聚酯-环氧树脂-苯并噁嗪亚胺树脂型的,不饱和聚酯-环氧树脂-苯并噁嗪亚胺树脂型比聚酯酰亚胺型工艺方便、综合性能更好,且比国内通用的H级环氧酯型的VPI浸渍树脂的耐热性要高一个等级,而且其最大的特点是高低压通用、H-C级通用。
与现有技术相比,本发明的有益效果体现在:
(1)本发明的高压电机无溶剂浸渍树脂的粘结强度高、介质损耗低、组成稳定性好,且制造工艺简单;且本发明的浸渍树脂适用范围广,不仅适用于大中型高压电机真空压力整体浸渍和电器绕组的浸渍绝缘处理,同时可适用于各种耐温等级的电机电器,也适用于大缸沉浸、连续沉浸、VPI浸渍工艺、旋转烘焙等等工艺要求。
(2)由本发明制备得到的高压电机无溶剂浸渍树脂综合性能优异,特别是粘结力(螺旋线圈法)高达237N,介质损耗在热态下可达到1.5×10-2,这是同类浸渍树脂难以达到的,尤其适用于高压电机使用。
具体实施方式
耐热不饱和聚酯制备:
新戊二醇30份、一缩二乙二醇20份、间苯二甲酸25份、顺丁烯二酸酐12份、邻苯二甲酸酐18份在180~220℃反应酸值小于15mgKOH/g,脱水制得耐热不饱和聚酯。
苯并噁嗪亚胺树脂制备:
(1)将苯酚37份和甲醛35份混合后用盐酸调节pH值至2,升温回流2h,再用氢氧化钠调节pH至8-9,再加入甲苯50份和甲醛11份,分批投入4,4-二氨基二苯甲烷17份保温回流反应至终点(终点判定条件为:成型时间为4-5min/170℃,小刀法),真空抽去溶剂后制得苯并噁嗪树脂。
(2)在另外反应锅中加入二甲基甲酰胺25份,升温到100-110℃加入4,4-二氨基二苯甲烷10份和双马来酰亚胺15份,搅拌溶解,并在100-110℃保温反应1-2h至终点(终点判定条件为:成型时间为2.5-3.5min/180℃,小刀法),加入苯并噁嗪树脂50份,继续在100-110℃下反应至终点(终点判定条件为:成型时间为1.5-2.0min/180℃,小刀法)加入稀释剂甲苯20份,即制得苯并噁嗪亚胺树脂。
实施例1
按照本实施例的高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂的配方为:
耐热不饱和聚酯50g、苯并噁嗪亚胺树脂10g、双酚A环氧树脂(E44)10g、酚醛环氧树脂(F44)10g、引发剂为过氧化二异丙苯(DCP)0.8g、活性稀释剂为苯乙烯(ST)13.5g、固化剂为桐油酸酐5g、促进剂环烷酸钴0.4g。
将上述各组分按配方混合均匀后,即制得高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂。该浸渍树脂在使用时,应首先在150℃之间固化5小时,而后在170℃之间固化7小时,即可固化成膜。
实施例2
按照本实施例的高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂的配方为:
耐热不饱和聚酯43g、苯并噁嗪亚胺树脂15g、酚醛环氧树脂(F51)15g、引发剂为过氧化苯甲酰(BPO)1.4g、活性稀释剂为邻苯二甲酸二丙烯酸酯(DAP)15g、固化剂为桐油酸酐10g、促进剂乙酰丙酮铝0.6g。
将上述各组分按配方混合均匀后,即制得高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂。该浸渍树脂在使用时,应首先在150℃之间固化5小时,而后在170℃之间固化7小时,即可固化成膜。
实施例3
按照本实施例的高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂的配方为:
耐热不饱和聚酯40g、苯并噁嗪亚胺树脂13g、双酚A环氧树脂(E51)15g、酚醛环氧树脂(F51)10g、引发剂为过氧化苯甲酰(BPO)1.6g、活性稀释剂为乙烯基甲苯15g、固化剂为苯基咪唑3g、促进剂乙酰丙酮铝0.6g。
将上述各组分按配方混合均匀后,即制得高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂。该浸渍树脂在使用时,应首先在150℃之间固化5小时,而后在170℃之间固化7小时,即可固化成膜。
实施例4
按照本实施例的高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂的配方为:
耐热不饱和聚酯33克、苯并噁嗪亚胺树脂15g、双酚A环氧树脂(E44)20g、酚醛环氧树脂(F51)5g、引发剂为过氧化二异丙苯(DCP)1.0克、活性稀释剂为乙烯基甲苯18克、固化剂为苯基咪唑3克、促进剂异辛酸钾0.1g和环烷酸钴0.3g。
将上述各组分按配方混合均匀后,即制得高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂。该浸渍树脂在使用时,应首先在150℃之间固化5小时,而后在170℃之间固化7小时,即可固化成膜。
实施例5
按照本实施例的高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂的配方为:
耐热不饱和聚酯50克、苯并噁嗪亚胺树脂10g、环氧树脂(E44)20g、引发剂为过氧化二异丙苯(DCP)0.8克、活性稀释剂为苯乙烯(ST)15克、固化剂为桐油酸酐5克、促进剂异辛酸钾0.1g和环烷酸钴0.3g。
将上述各组分按配方混合均匀后,即制得高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂。该浸渍树脂在使用时,应首先在150℃之间固化5小时,而后在170℃之间固化7小时,即可固化成膜。
综上所述,将各组分按配方混合均匀后,即得本发明的高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂,该高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂制造工艺简单、组成稳定性好,储存稳定性好。
将由实施例1制备得到的高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂与传统的ISOLA3407树脂性能对比,结果见表1:
表1
由实施例1可知,实施例1制备得到的高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂各项指标均达到了传动指标要求,且粘结强度显著提高,介质损耗明显降低。
另外,为了证明本发明高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂的有益效果,对实施例1~5的高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂的性能按照绝缘漆相应的国家标准进行了测试,结果见表2。
表2高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂的性能测试数据
由表2可知,与现有的ISOLA3407树脂相比,按照本发明的H-C级高压电机(VPI)无溶剂浸渍树脂具有贮存稳定性好、耐热性好、固化产物机械强度高、粘结强度高、电气绝缘性能好、介质损耗小等特点。