CN103198908B - 一种高导热环氧少胶云母带的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高导热环氧少胶云母带及其制备方法，该云母带由云母纸、高导热填料填充的环氧胶粘剂层和无碱玻璃布组成，高导热填料的体积份数为环氧胶粘剂的20%～40%，高导热填料用硅烷偶联剂与无水乙醇溶液溶液预处理、经过分散、撒胶粉、压辊热压复合、冷却、二次施胶、烘焙、收卷、分切等步骤制得，本发明采用无机高导热填料填充云母带胶粘剂，使云母带体系中云母纸和玻璃纤维布之间的胶粘剂内部产生形成导热网链，不但能有效的降低线棒温度，而且对云母带的电气性能和机械性能影响不大、该云母带的生产方法大大降低了对溶剂的消耗，具有降低生产成本、节能减排、减少环境污染的特点。

Description

一种高导热环氧少胶云母带的制备方法

技术领域

本发明涉及一种云母带及其制备方法，特别涉及一种高导热环氧少胶云母带及其制备方法。

背景技术

随着电机不断向高电压、大容量、运行稳定及环保方向发展，对高压电机或发电机的绝缘结构提出了新的要求：减薄绝缘结构，降低温升，提高整机的设计功率。这就需要电机中的绝缘结构具有更好的电气绝缘性能和热导性能。现在普通大功率电机在运行过程中，其电气绝缘材料中使用的云母带不具有高导热的特性，作为热的障碍体将阻止热量向铁心和冷却介质发散，导致电机温升较高，而较高的工作温度会势必会引起绝缘结构材料的老化、降低介电性能及机械性能，导致电机效率下降降低及寿命减少。

发明内容

空冷电机采用一般主绝缘材料时，线棒产生的热量不能及时排除，导致电机温升过高，将加速电机主绝缘材料的老化和损耗，为解决上述技术问题，本发明的一种高导热环氧少胶云母带采取如下技术手段：

云母带由云母纸、高导热填料填充的环氧胶粘剂层和无碱玻璃布组成，高导热填料的体积份数为环氧胶粘剂的20%～40%，高导热填料用高导热填料质量百分比2%～5%的硅烷偶联剂KH-570或KH-560或KH-550与无水乙醇配成质量比1:4溶液预处理。

高导热填料为纳米（粒径为30～70nm）三氧化二铝、纳米氮化铝、纳米二氧化硅或其混合物之一与微米（粒径为1～40μm）三氧化二铝、微米氮化硼或其混合物混合作为胶粘剂填料的组分，胶粘剂填料组分中纳米级和微米级的填料质量比为5：4～2：1；纳米三氧化二铝为α相晶型，纳米二氧化硅为球形；环氧胶粘剂为环氧树脂、聚酯改性环氧树脂、聚酯亚胺改性环氧树脂中的一种或几种的混合物；胶粘剂的用量为8～90g/ m²，云母带的单位面积质量为80～290g/m²，云母纸厚度0.05～0.10mm；无碱玻璃纤维布经过微量上胶处理，厚度为0.025～0.060mm。

本发明还提出了这种高导热环氧少胶云母带的生产方法，在于该云母带生产方法包括以下步骤：

1）导热填料的表面处理：取高导热填料质量百分比为2%～5%硅烷偶联剂KH-570或KH-560或KH-550，并与无水乙醇配制成质量比为1：4的溶液，将高导热填料加入到该溶液中经高速分散机在2000r/min下分散1～2h后，再在4000r/min下球磨1～5h，经真空抽滤放入100℃烘箱中干燥，取出密封备用；

2）导热填料在环氧胶粘剂中的分散及制胶粉：导热填料在环氧胶粘剂中的分散及制胶粉：将环氧胶粘剂加热到80℃～90℃，加入体积份数20%～40%导热填料，经高速分散机在1500r/min下分散1～2h使导热填料均匀分散于胶粘剂中，将胶粘剂冷却至室温后粉碎成胶粉，密封备用；

3）无碱玻璃布表面铺撒胶粉：将厚度0.025～0.060mm无碱玻璃布开卷后，通过该无碱玻璃布上方的振动筛送料装置将经过步骤2)制备的胶粘剂粉末均匀铺撒在无碱玻璃布表面；

4)压辊热压复合：将厚度0.05～0.10mm云母纸开卷后牵引到铺撒过胶粘剂粉末的无碱玻璃布上，把复合好的无碱玻璃布通过一对温度为80℃～100℃的压辊，两个压辊之间的压力为0.1～0.2MPa；

5）冷却：将经过热压过的云母带胚布经过几个温度略低于室温的冷却辊进行冷却。

6）二次施胶：冷却后的云母带胚布在有云母纸的一面通过擦胶辊，在云母纸表面涂覆一层固含为5～6%的环氧或聚酯稀溶液。

7）烘焙：二次上胶后的云母带胚布经过烘道在90℃～100℃下烘焙1～2min左右。

8）收卷：按适当的盘径或重量进行收卷。

9）分切：将云母带开卷后通过分切机分切成需要的宽度，制成高导热环氧少胶云母带。

云母带主要由云母纸、玻璃纤维布、胶粘剂组成的复合材料，按照一般的宏观热传导理论，多相复合材料的导热系数受连续相导热系数的影响最大，云母带这种复合材料中，胶粘剂是连续相，它的导热系数最小（云母的导热系数为0.4～0.6W/m·K，无碱玻璃布的导热系数为0.8～1.2W/m·K，环氧胶粘剂的导热系数为0.12～0.2W/m·K），所以研制高导热环氧少胶云母带的关键是尽可能地提高胶粘剂的导热系数。目前，使用高导热率的三氧化二铝，氮化铝，二氧化硅等无机粉末填料填充胶粘剂，当填料的用量达到某一临界值时，填料间形成接触和相互作用，在云母带体系中形成了类似网状或链状结构形态，即形成导热网链，从而能够有效的提高云母带的导热系数。本发明采用无机高导热填料填充云母带胶粘剂，使云母带体系中云母纸和玻璃纤维布之间的胶粘剂内部产生形成导热网链，不但能有效的降低线棒温度，而且对云母带的电气性能和机械性能影响不大。另外，该云母带的生产方法大大降低了对溶剂的消耗，具有降低生产成本、节能减排、减少环境污染的特点。

本发明生产过程可以节约有机溶剂，每生产一吨的高导热少胶环氧云母带可以节约有机溶剂200kg左右，减少烘道长度，节约大量电能和生产设备成本，减少了有害气体排放，降低了环境污染。该少胶带能够满足一般少胶云母带的性能指标（符合GB/T5019.7-2009《以云母为基的绝缘材料第7部分：真空压力浸渍用玻璃布补强环氧树脂云母带》），而且由于其导热系数达到0.30～0.50W/m·K能有效降低电机的温升，增加电机的使用寿命，提高电机设计功率。

新型高导热绝缘材料与普通绝缘材料相比有以下优点：(1)热传导率提高2倍；(2)耐电压、寿命相等；(3)承受温升可提高l0℃；(4)电机容量可提高15％ ；(5)减排CO₂ ，提高效率，环保。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2为本发明的工艺流程图。

图中：1—云母纸、2—高导热填料填充的环氧胶粘剂层、3—无碱玻璃布 

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1

导热填料选用纳米（粒径为30～70nm）氮化铝和微米（粒径为1～40μm）三氧化二铝，按质量比2：1均匀混合，取硅烷偶联剂KH-560为导热填料质量的1%，并与无水乙醇配制成质量比为1：4的溶液，将导热填料加入到该溶液中在转速2000r/min高速分散1h后，再在4000r/min下球磨1h，经真空抽滤放入100℃烘箱中干燥，密封备用。

将聚酯亚胺改性的环氧胶粘剂加热到80℃～90℃，加入体积份数20%导热填料，在转速为1500r/min下分散1h使导热填料均匀分散于胶粘剂中，将胶粘剂冷却至室温后粉碎成胶粉。

将经过微量上胶处理的厚度为0.025mm电工用无碱玻璃布开卷，通过玻璃布上方的振动筛送料装置将胶粘剂粉末按定量50～90g/ m²均匀铺撒在玻璃布表面。将厚度0.05mm云母纸开卷后牵引到铺撒过胶粘剂粉末的玻璃布上，把复合好的玻璃布通过一对温度为80℃～100℃的压辊，压力为0.1～0.2MPa，牵引云母带胚布经过几个温度略低于室温的冷却辊进行冷却，云母带胚布有云母纸的一面通过擦胶辊，在云母纸表面涂覆一层固含为5%的环氧稀溶液，最后经过90℃～100℃烘道烘焙1min左右，按适当的盘径或重量进行收卷，通过分切机分切成需要的宽度，就制成高导热环氧少胶云母带。这种云母带的导热系数可以达到0.33～0.35W/m·K。

实施例2

导热填料选用纳米（粒径为30～70nm）α相晶型三氧化二铝和微米（粒径为1～40μm）三氧化二铝，按质量比3：2均匀混合，取硅烷偶联剂KH-550为导热填料质量的3.5%，并与无水乙醇配制成质量比为1：4的溶液，将导热填料加入到该溶液中在转速2000r/min高速分散1h后，再在4000r/min下球磨3h，经真空抽滤放入100℃烘箱中干燥，密封备用。

将聚酯改性环氧胶粘剂加热到80℃～90℃，加入体积份数30%导热填料，在转速为1500r/min下分散2h使导热填料均匀分散于胶粘剂中，将胶粘剂冷却至室温后粉碎成胶粉。

将经过微量上胶处理的厚度为0.040mm电工用无碱玻璃布开卷，通过玻璃布上方的振动筛送料装置将胶粘剂粉末按定量40～70g/m²均匀铺撒在玻璃布表面。将厚度为0.08mm云母纸开卷后牵引到铺撒过胶粘剂粉末的玻璃布上，把复合好的玻璃布通过一对温度为80℃～100℃的压辊，压力为0.1～0.2MPa，牵引云母带胚布经过几个温度略低于室温的冷却辊进行冷却，云母带胚布有云母纸的一面通过擦胶辊，在云母纸表面涂覆一层固含为5.3%的聚酯稀溶液，最后经过90℃～100℃烘道烘焙2min，按适当的盘径或重量进行收卷，通过分切机分切成需要的宽度，就制成高导热环氧少胶云母带。这种云母带的导热系数可以达到0.31～0.33W/m·K。

实施例3

导热填料选用纳米（粒径为30～70nm）级球形二氧化硅与纳米（粒径为30～70nm）氮化铝质量比为1:1混合，再与微米（粒径为1～40μm）氮化硼，按质量比5：4均匀混合，取硅烷偶联剂KH-550为导热填料质量的5%，并与无水乙醇配制成质量比为1：4的溶液，将导热填料加入到该溶液中在转速2000r/min高速分散1h后，再在4000r/min下球磨5h，经真空抽滤放入100℃烘箱中干燥，密封备用。

将质量比1:4双酚A型环氧树脂和聚酯改性环氧胶粘剂加热到80℃～90℃，加入体积份数40%导热填料，在转速为1500r/min下分散2h使导热填料均匀分散于胶粘剂中，将胶粘剂冷却至室温后粉碎成胶粉。

将经过微量上胶处理的厚度为0.06mm电工用无碱玻璃布开卷，通过玻璃布上方的振动筛送料装置将胶粘剂粉末按定量8～35g/m²均匀铺撒在玻璃布表面。将厚度为0.1mm云母纸开卷后牵引到铺撒过胶粘剂粉末的玻璃布上，把复合好的玻璃布通过一对温度为80℃～100℃的压辊，压力为0.1～0.2MPa，牵引云母带胚布经过几个温度略低于室温的冷却辊进行冷却，云母带胚布有云母纸的一面通过擦胶辊，在云母纸表面涂覆一层固含为5～6%的聚酯稀溶液，最后经过90℃～100℃烘道烘焙1～2min，按适当的盘径或重量进行收卷，通过分切机分切成需要的宽度，就制成高导热环氧少胶云母带。这种云母带的导热系数可以达到0.40～0.45W/m·K。

Claims (1)

1.一种高导热环氧少胶云母带的生产方法，其特征在于，云母带生产方法包括以下步骤：

1）导热填料的表面处理：取高导热填料质量百分比为1%～5%硅烷偶联剂KH-570或KH-560或KH-550，并与无水乙醇配制成质量比为1：4的溶液，将高导热填料加入到该溶液中经高速分散机在2000r/min下分散1～2h后，再在4000r/min下球磨1～5h，经真空抽滤放入100℃烘箱中干燥，取出密封备用；

2）导热填料在环氧胶粘剂中的分散及制胶粉：将环氧胶粘剂加热到80℃～90℃，加入体积份数20%～40%导热填料，经高速分散机在1500r/min下分散1～2h使导热填料均匀分散于胶粘剂中，将胶粘剂冷却至室温后粉碎成胶粉，密封备用；

3）无碱玻璃布表面铺撒胶粉：将厚度0.025～0.060mm无碱玻璃布开卷后，通过该无碱玻璃布上方的振动筛送料装置将经过步骤2)制备的胶粘剂粉末均匀铺撒在无碱玻璃布表面；

4)压辊热压复合：将厚度0.05～0.10mm云母纸开卷后牵引到铺撒过胶粘剂粉末的无碱玻璃布上，把复合好的无碱玻璃布通过一对温度为80℃～100℃的压辊，两个压辊之间的压力为0.1～0.2MPa；

5）冷却：将经过热压过的云母带胚布经过几个温度略低于室温的冷却辊进行冷却；

6）二次施胶：冷却后的云母带胚布在有云母纸的一面通过擦胶辊，在云母纸表面涂覆一层固含为5～6%的环氧或聚酯稀溶液；

 7）烘焙：二次上胶后的云母带胚布经过烘道在90℃～100℃下烘焙1～2min；

8）收卷：按适当的盘径或重量进行收卷；

 9）分切：将云母带开卷后通过分切机分切成需要的宽度，制成高导热环氧少胶云母带。