CN103254574B - 玻璃毡层压板其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玻璃毡层压板，由如下重量份的原料制成：复合树脂100；胺类固化剂3～35；固化促进剂0.05～2；无碱玻璃纤维毡60～100；稀释剂100-200，所述复合树脂为双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂和多官能度环氧树脂的共混物。本发明还公开了一种玻璃毡层压板制备方法，采用喷涂法将复合树脂均匀的喷涂到玻璃纤维毡上，经烘焙得到半固化片，再将半固化片叠加压制成玻璃毡层压板。使用本发明所述方法所得玻璃毡层压板的各向同性度高，常温以及热态下机械性能优异，加工性能好，常用于大型汽轮发电机绕组的端部支撑和固定件。
Description
技术领域
本发明涉及一种层压板，特别是涉及一种玻璃毡层压板及其制备方法。
背景技术
大型汽轮发电机在运行过程中，绝缘线圈受到的电磁力随着发电机容量和电压的提高而急剧增大，使绕组端部受到强大的径向力的作用，为了减少线圈变形和松动，必须加强顶部固定。我国大型电机定子线圈最早采用金属固定件，容易发生爬电现象，可靠性差，而国外大电机制造商早在上世纪八、九十年代就研制了由短切玻璃纤维毡层压制品加工而成的支撑和固定件，大大提高了电机运行的可靠性。
同传统的玻璃布层压板相比，玻璃毡层压板使用的增强材料为电工用短切玻璃纤维毡，此种增强材料是采用无碱玻璃纤维，切成50mm长，均匀的分散铺成各种标重（225-900g/m2），再加上3-7%的粘结剂，经烘焙而成；由于增强材料没有经过编织，纤维杂乱取向，所以制得的玻璃毡层压板具有各向同性的特点，加工性能优异。根据玻璃毡层压板以上特点，该产品主要应用于大型电机中做绝缘支撑和紧固件，其中以加工成螺钉和螺母为主，玻璃布增强的层压板，加工成螺钉后，受力时螺纹沿层向被咬断，并与螺纹轴平行，玻璃毡增强的层压板，由于玻璃纤维的各向同性，对螺纹部分复杂的应力能更好的适应，可以阻止开裂的继续发展。
绝缘材料是决定电机、电器技术经济指标的关键因素之一。电机的重要技术经济指标之一是质量功率比，即kg/kw值，减少比值，对电机有重要意义。据报道，从1900年到1967年，1hp（0.75kW）的电机质量由40kg减少到10kg，目前已降低到6kg/kW水平。导致这种变化的重要原因是采用耐热性高的绝缘材料。如一台A级（105℃）电动机采用H级（180℃）绝缘之后，可缩小体积30%～50%，节约铜20%、硅钢片30%～50%、铸铁25%。当然，采用同一型号机，用耐温指数更高的绝缘材料，可以提高功率或延长电机的使用寿命。从今年来的发展看，采用耐热等级更高的F级绝缘材料取代原有的B级绝缘材料，是节能高效、可持续发展的必由之路。
在上世纪八十年代，桂林电器科学研究所的黄伟等人就开始进行玻璃毡层压板的研究，他们已经能够制得性能达到或接近当时国外同类产品水平的样品（黄伟等.电工用短切玻璃纤维毡层压制品的性能和应用，绝缘材料，1983年Z1期:93-97）。进入上世纪九十年代，上海绝缘材料厂的王德言等人又提出通过自制的上胶设备，采用浸渍法，解决了玻璃毡在上胶过程中易松散、滑移的问题，并研究了毡、布复合工艺对产品机械性能的影响（王德言等.一种新型绝缘材料——环氧玻璃毡层压制品，绝缘材料，1991年2期:4-8）。
西电电工材料有限责任公司朱焕成报道了F级环氧玻璃毡层压板批量生产过程中的问题，讨论分析了影响F级环氧玻璃毡层压板热态性能的因素，对于困扰其批量生产的上胶工艺问题提出了改进意见和思路（朱焕成，韩晔，薛鹏，张伟，EPGM203玻璃毡板的研制以及批量生产中存在问题的探讨；绝缘材料，2010，43(5):14-17）。国内对玻璃毡层压板的研究虽然开展的很早，但除了B级的不饱和聚酯玻璃毡板GPO-3之外，F级玻璃毡层压板的工业化规模生产迟迟未能实现，其上胶过程中固有的浸渍变形等问题以及影响产品性能的种种因素，是制约其发展的关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种各向同性度高，常温以及热态下机械性能优异，加工性能好，常用于大型汽轮发电机绕组的端部支撑和固定件的玻璃毡层压板及其制备方法。
一种玻璃毡层压板，由如下重量份的原料制成：
复合树脂100；胺类固化剂3～35；固化促进剂0.05～2；无碱玻璃纤维毡60～100；稀释剂100-200。
本发明所述的玻璃毡层压板，其中所述复合树脂为双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂和多官能度环氧树脂的共混物。
本发明所述的玻璃毡层压板，其中所述复合树脂由如下重量份的物质组成：
双酚A型环氧树脂10-50；酚醛环氧树脂30-70；多官能度环氧树脂10-40。
本发明所述的玻璃毡层压板，其中所述无碱玻璃纤维毡为短切毡或连续毡，面密度为每平米225到600克。
本发明所述的玻璃毡层压板，其中所述稀释剂为溶剂型或者反应型的醇类、酮类或醚类稀释剂。
一种玻璃毡层压板的制备方法，包括如下步骤：
将100重量份复合树脂、3～35重量份胺类固化剂、0.05～2重量份固化促进剂、100-200份稀释剂混合，搅拌均匀，得到低粘度复合树脂溶液；
将所述低粘度复合树脂溶液均匀喷涂在60～100重量份无碱玻璃纤维毡上，经过120～180℃烘干3-10min形成半固化片，所得半固化片每平方米的质量为300到900克；
将所述半固化片按所需尺寸裁剪，根据所需厚度铺叠，在155～180℃热压成型，然后冷却得到所述玻璃毡层压板。
本发明所述的玻璃毡层压板的制备方法，其中所述复合树脂为双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂和多官能度环氧树脂的共混物；所述稀释剂为溶剂型或者反应型的醇类、酮类或醚类稀释剂。
本发明所述的玻璃毡层压板的制备方法，其中所述复合树脂由如下重量份的物质组成：双酚A型环氧树脂10-50；酚醛环氧树脂30-70；多官能度环氧树脂10-40。
本发明所述的玻璃毡层压板的制备方法，其中所述喷涂过程使用往复式喷枪，所述无碱玻璃纤维毡底部用托网托住前进。
本发明所述的玻璃毡层压板的制备方法，其中所述无碱玻璃纤维毡为短切毡或连续毡，面密度为每平米225到600克。
本发明所述的玻璃毡层压板与现有技术不同之处在于采用物件玻璃纤维毡作为增强材料，制得的产品各向同性，机械性能在各个方向上差异很小，利于各种绝缘支撑和紧固件的加工；本发明的玻璃毡层压板中的树脂采用复合树脂，通过不同结构及分子量的环氧树脂提供更高的耐热性能，常态下弯曲强度大于等于400MPa，155℃弯曲强度大于等于250MPa，180℃弯曲强度大于等于180MPa，玻璃化转变温度大于等170℃，优异的耐热性，进一步延长了电机的使用寿命，起到了节能增效的作用。本发明所述制备方法简单易行、成本低、周期短。
具体实施方式
实施例1
将复合树脂100重量份、二氨基二苯砜30重量份、三氟化硼单乙胺1.0重量份、稀释剂100重量份搅拌均匀，得到粘度33.2mPa.s的透明复合树脂溶液；低粘度复合透明树脂通过喷枪均匀喷涂在100重量份的无碱玻璃纤维毡（每平方米重225克）表面上，经过卧式炉，炉温120℃，车速每分钟0.5米，制成半固化片，所得半固化片每平方米的质量为650克；半固化片按所需尺寸裁剪，根据要求厚度一层一层铺叠，在155℃，15MPa的压机中热压6小时成型；然后冷却，按尺寸进行切割处理得到玻璃毡层压板，上述的复合树脂为双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、多官能度环氧树脂的共混物，其中，双酚A型环氧树脂10重量份，酚醛环氧树脂60重量份，多官能度环氧树脂30重量份；上述的稀释剂为100重量份酮类稀释剂。
实施例2
将复合树脂100重量份、二氨基二苯砜30重量份、三氟化硼单乙胺1.0重量份、稀释剂100重量份搅拌均匀，得到粘度17.8mPa.s的透明复合树脂溶液；低粘度复合透明树脂通过喷枪均匀喷涂在100重量份的无碱玻璃纤维毡（每平方米重300克）表面上，经过卧式炉，炉温120℃，车速每分钟0.8米，制成半固化片，所得半固化片每平方米的质量为750克；半固化片按所需尺寸裁剪，根据要求厚度一层一层铺叠，在155℃，15MPa的压机中热压6小时成型；然后冷却，按尺寸进行切割处理得到玻璃毡层压板，上述的复合树脂为双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、多官能度环氧树脂的共混物，其中，双酚A型环氧树脂50重量份，酚醛环氧树脂30重量份，多官能度环氧树脂20重量份；上述的稀释剂为100重量份酮类稀释剂。
实施例3
将复合树脂100重量份、双氰胺5重量份、2-甲基咪唑0.05重量份、稀释剂100重量份搅拌均匀，得到粘度41.7mPa.s的透明复合树脂溶液；低粘度复合透明树脂通过喷枪均匀喷涂在100重量份的无碱玻璃纤维毡（每平方米重600克）表面上，经过卧式炉，炉温180℃，车速每分钟2米，制成半固化片，所得半固化片每平方米的质量为900克；半固化片按所需尺寸裁剪，根据要求厚度一层一层铺叠，在180℃，15MPa的压机中热压4小时成型；然后冷却，按尺寸进行切割处理得到玻璃毡层压板，上述的复合树脂为双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、多官能度环氧树脂的共混物，其中，双酚A型环氧树脂40重量份，酚醛环氧树脂30重量份，多官能度环氧树脂30重量份；上述的稀释剂为100重量份酮类稀释剂。
实施例4
将复合树脂100重量份、双氰胺5重量份、2-甲基咪唑0.05重量份、稀释剂200重量份搅拌均匀，得到粘度3.3mPa.s的透明复合树脂溶液；低粘度复合透明树脂通过喷枪均匀喷涂在100重量份的无碱玻璃纤维毡（每平方米重300克）表面上，经过卧式炉，炉温150℃，车速每分钟1.5米，制成半固化片，所得半固化片每平方米的质量为750克；半固化片按所需尺寸裁剪，根据要求厚度一层一层铺叠，在180℃，15MPa的压机中热压6小时成型；然后冷却，按尺寸进行切割处理得到玻璃毡层压板，上述的复合树脂为双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、多官能度环氧树脂的共混物，其中，双酚A型环氧树脂40重量份，酚醛环氧树脂30重量份，多官能度环氧树脂30重量份；上述的稀释剂为200重量份酮类稀释剂。
对比例1
将复合树脂100重量份、二氨基二苯砜30重量份、三氟化硼单乙胺1.0重量份、稀释剂100重量份搅拌均匀，得到粘度31.9mPa.s的透明复合树脂溶液；将树脂溶液加入到树脂槽中，用100重量份的无碱玻璃纤维毡(每平米克重300克)浸渍树脂后，经过传统卧式炉，炉温150度，浸渍完树脂的无碱玻璃纤维毡在炉内受到拖拽以后，严重缩幅、变形，无法形成平整的半固化片。
对比例2
低粘度耐热树脂100重量份、二氨基二苯砜30重量份、三氟化硼单乙胺1.0重量份，搅拌均匀，得到粘度473mPa.s的透明复合树脂粘液；将树脂溶粘液均匀涂布在100重量份的无碱玻璃纤维毡（每平米克重300克）上，不经干燥，直接根据要求厚度一层一层铺叠，在180℃，15MPa的压机中热压6小时成型，产品成型过程中树脂流出量大。
对比例3
将复合树脂100重量份、二氨基二苯砜30重量份、三氟化硼单乙胺1.0重量份、稀释剂30重量份搅拌均匀，得到粘度81.6mPa.s的透明复合树脂溶液；复合透明树脂通过喷枪均匀喷涂在100重量份的无碱玻璃纤维毡（每平方米重300克）表面上，经过卧式炉，炉温150℃，车速每分钟1.5米，制成半固化片，所得半固化片每平方米的质量为750克；半固化片按所需尺寸裁剪，根据要求厚度一层一层铺叠，在180℃，15MPa的压机中热压6小时成型；然后冷却，按尺寸进行切割处理得到玻璃毡层压板，上述的复合树脂为双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、多官能度环氧树脂的共混物，其中，双酚A型环氧树脂40重量份，酚醛环氧树脂30重量份，多官能度环氧树脂30重量份；上述的稀释剂为30重量份酮类稀释剂。
本发明的F级环氧玻璃毡层压板的各项性能检测结果如表1所示。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
表1.玻璃毡层压板各项性能检测结果
Claims (4)
1.玻璃毡层压板，由如下重量份的原料制成：
复合树脂100；胺类固化剂3～35；固化促进剂0.05～2；无碱玻璃纤维毡60～100；稀释剂100-200；
所述复合树脂由如下重量份的物质组成：双酚A型环氧树脂10-50；酚醛环氧树脂30-70；多官能度环氧树脂10-40；
所述玻璃毡层压板由如下方法制备而成：
将100重量份复合树脂、3～35重量份胺类固化剂、0.05～2重量份固化促进剂、100-200份稀释剂混合，搅拌均匀，得到低粘度复合树脂溶液；
将所述低粘度复合树脂溶液均匀喷涂在60～100重量份无碱玻璃纤维毡上，经过120～180℃烘干3-10min形成半固化片，所得半固化片每平方米的质量为300到900克；
将所述半固化片按所需尺寸裁剪，根据所需厚度铺叠，在155～180℃热压成型，然后冷却得到所述玻璃毡层压板。
2.根据权利要求1所述的玻璃毡层压板，其特征在于：所述无碱玻璃纤维毡为短切毡或连续毡，面密度为每平米225到600克。
3.根据权利要求1所述的玻璃毡层压板，其特征在于：所述稀释剂为溶剂型或者反应型的醇类、酮类或醚类稀释剂。
4.根据权利要求1所述的玻璃毡层压板，其特征在于：所述喷涂过程使用往复式喷枪，所述无碱玻璃纤维毡底部用托网托住前进。
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