CN103554436B - 一种无酸酐的分子蒸馏环氧vpi浸渍树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

<b>本发明涉及一种无酸酐的分子蒸馏环氧</b><b>VPI</b><b>浸渍树脂及其制备方法。无酸酐环氧</b><b>VPI</b><b>浸渍树脂的原料由分子蒸馏环氧树脂、活性稀释剂、固化剂以及助剂组成，其中活性稀释剂为脂环族环氧活性稀释剂，固化剂为选自金属有机羧酸盐和乙酰丙酮金属盐的盐与选自硼胺络合物、三乙醇胺和二甲基苄胺的胺类物质形成的络合物。本发明的</b><b>VPI</b><b>浸渍树脂不易吸潮、储存稳定，且具有很好的电气性能和机械性能，特别是具有非常小的热态介质损耗因数，该树脂性能与环氧酸酐树脂性能相当，是环氧酸酐</b><b>VPI</b><b>浸渍树脂理想的替代品。</b>

Description

一种无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及电机绝缘用浸渍树脂类材料，尤其涉及一种无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂及其制备方法，新型环氧VPI浸渍树脂可用于高压电动机、发电机等的制造。

背景技术

真空压力浸渍（VPI）工艺是当今世界上最先进的绝缘浸渍处理技术，采用它可以制造无气隙绝缘，使线圈绝缘各部件连续性和导热性好，防潮性能优异，从而提高电机的技术经济指标和运行可靠性。

VPI浸渍树脂是实现真空压力浸渍绝缘处理工艺的关键材料之一。目前，国内外主要运用的VPI浸渍树脂有三类：环氧酯苯乙烯体系；不饱和聚酯环氧酸酐苯乙烯体系；环氧酸酐浸渍树脂体系。上述几类浸渍树脂都各自存在有一定的缺陷。环氧酯苯乙烯体系的树脂主要存在固化时间长，固化温度高，固化挥发分大等不足，且由于苯乙烯易挥发，制成的绝缘结构电气强度不高，难以满足大型高压电机的制造要求。不饱和聚酯环氧酸酐苯乙烯体系树脂是通过降低树脂固化温度，减少苯乙烯的挥发，从而减少绝缘结构的气隙，形成整体致密性，保证结构的电气性能，该体系的问题是甲乙组分混合后常温下的储存稳定性不好，树脂也容易吸潮，且低温固化时间长，固化不充分，需要后固化。环氧酸酐VPI浸渍树脂是一种不含苯乙烯等易挥发稀释剂的浸渍树脂，气味小，在烘焙过程中基本零VOC，电机线圈绝缘结构整体性好，机械强度尤其是热态机械强度高，是国际公认的先进绝缘系统。国内外在高压电机的制造中已广泛采用环氧酸酐浸渍树脂。然而，长期的应用实践证明环氧酸酐本身还存在一些问题，如酸酐易吸潮，树脂储存中粘度易增长，对VPI浸渍设备和绝缘处理工艺要求高等，因而使其应用范围受到很大限制。

针对环氧酸酐VPI浸渍树脂存在的一些缺陷，研究者开始选用无酸酐的纯环氧树脂体系。专利CN102964534A公开了一种不用苯乙烯和酸酐的真空浸渍用无溶剂树脂组合物。该专利技术是采用低粘度环氧树脂及常规缩水甘油醚类活性稀释剂和带双键的环氧稀释剂，有阻聚剂和引发剂，固化剂用咪唑类潜伏性固化剂，此种VPI浸渍树脂体系若无特别手段，其贮存稳定性和热态介质损耗因数都可能有些问题。专利CN101108892A公开了一种无稀释剂的环氧树脂制剂，采用双酚A二缩水甘油醚和双酚F二缩水甘油醚，固化剂为三氯化硼-胺络合物，树脂的粘度和固化物的热态介质损耗因数比较大，难以满足高压电机绝缘浸渍处理的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有环氧酸酐VPI浸渍树脂易吸潮，对设备和操作工艺要求高的缺点，提供一种贮存稳定、热态介质损耗因数小、无酸酐的环氧VPI浸渍树脂。

本发明同时还提供一种无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的制备方法。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：

一种无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂，其原料由分子蒸馏环氧树脂、环氧活性稀释剂、固化剂以及助剂组成，特别是，所述的环氧活性稀释剂为脂环族环氧活性稀释剂，所述固化剂为选自金属有机羧酸盐、乙酰丙酮金属盐的盐与选自硼胺络合物、三乙醇胺和二甲基苄胺的胺类物质形成的络合物。

根据本发明的进一步实施方案：以重量百分含量计，所述无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的原料组成如下：分子蒸馏环氧树脂55%～75%；环氧活性稀释剂20%～40%、固化剂2%～5%、助剂0.1%～1%。

进一步优选的，以重量百分含量计，所述无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的原料组成如下：分子蒸馏环氧树脂65%～75%；环氧活性稀释剂20%～30%、固化剂4%～5%、助剂0.1%～0.5%。

优选的，所述的分子蒸馏环氧树脂为选自双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、酚醛型环氧树脂中的一种或多种的组合。

优选的，所述的环氧活性稀释剂为选自环己基缩水甘油醚、3,4-环氧环己烷羧酸甲酯、二氧化乙烯基环己烯及二甲基代二氧化乙烯基环己烯等中的一种或多种的组合。

根据本发明，所述的助剂为有机硅消泡剂。

根据本发明，所述的金属有机羧酸盐包括但不限于辛酸锌、环烷酸锌、新癸酸锌等；所述的乙酰丙酮金属盐包括但不限于乙酰丙酮铝、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮铬等。

优选的，所述的固化剂的制备方法如下：将选自金属有机羧酸盐和乙酰丙酮金属盐的盐与选自硼胺络合物、三乙醇胺和二甲基苄胺的胺类物质按质量比2～4:1投料于反应器中，升温至90℃～110℃，保温0.5～2小时即得所述固化剂。

本发明采取的又一技术方案是：一种上述的无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的制备方法，其包括如下步骤：

（1）固化剂的制备：将选自金属有机羧酸盐和乙酰丙酮金属盐的盐与选自硼胺络合物、三乙醇胺和二甲基苄胺的胺类物质按质量比2～4:1投料于反应器中，升温至90℃～110℃，保温0.5～2小时，即得固化剂；

（2）称取环氧树脂于反应器中，加热，升温至80℃～90℃之间，保温搅拌下加入步骤（1）所得固化剂，助剂，搅拌至均匀透明时，立即迅速降温，待温度降至40℃以下时，加入活性稀释剂，搅拌均匀，即得所述无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明创新采用金属有机羧酸盐、乙酰丙酮金属盐等及其与硼胺络合物、三乙醇胺、二甲基苄胺等的络合物来代替传统的酸酐作为固化剂，一方面，固化剂对树脂固化后的性能影响较小，且固化速度快；另一方面，解决了环氧酸酐易吸潮，难操作的缺点，使用工艺性好，且电气性能和机械性能均能达到环氧酸酐树脂的水平。本发明还创新采用脂环族环氧活性稀释剂，该类稀释剂具有稀释能力强，反应活性高，树脂固化物的介质损耗因数小，特别是155℃和180℃的介质损耗因数均小于1%等优点。

本发明提供的无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的制备方法，操作简单，成本较低，易于实现工业化生产，且所得无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂性能优异，能够满足高压电机绝缘浸渍处理要求。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。除了自制络合固化剂外的所有原料均可商购获得。应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例1

本实施例提供一种无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂及其制备方法。

无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的原料组成如下：分子蒸馏双酚A环氧树脂JF-158：750g；3,4-环氧环己烷羧酸甲酯：250g；硅烷消泡剂：1.5g；自制络合固化剂：50g。

自制络合固化剂的制备方法如下：

准确称取新癸酸锌60g、乙酰丙酮铝20g和594硼胺络合物20g于150ml三口瓶中，缓慢升温；升温至105℃±5℃保温1.5h后降温即得固化剂。

无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的制备过程如下：准确称取分子蒸馏双酚A环氧树脂（JF-158）750g于烧杯中，加热搅拌，待温度升至100℃±5℃时，边搅拌边加入自制络合固化剂35g，保温搅拌1h，降温至70℃，加入3,4-环氧环己烷羧酸甲酯250g、硅烷消泡剂1.5g，继续搅拌30min，冷却即得。所得无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的性能参数见表1。

实施例2

本实施例提供一种无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂及其制备方法。

无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的原料组成如下：分子蒸馏双酚F环氧树脂（JF-158-1）750g；3,4-环氧环己烷羧酸甲酯：250g；硅烷消泡剂：1.5g；自制络合固化剂：50g。

自制络合固化剂的制备方法如下：

准确称取辛酸锌90g和三乙醇胺36g于150ml三口瓶中，缓慢升温；升温至100℃±5℃保温2h后降温即得固化剂。

无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的制备过程如下：准确称取分子蒸馏双酚F环氧树脂（JF-158-1）750g于烧杯中，加热搅拌，待温度升至100℃±5℃时，边搅拌边加入自制络合固化剂50g，保温搅拌1h，降温至70℃，加入3,4-环氧环己烷羧酸甲酯250g、硅烷消泡剂1.5g，继续搅拌30min，冷却即得。所得无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的性能参数见表1。

实施例3

本实施例提供一种无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂及其制备方法。

无酸酐环氧VPI浸渍树脂的原料组成如下：分子蒸馏双酚A环氧树脂（JF-158）750g；二氧化乙烯基环己烯：250g；硅烷消泡剂：1.5g；自制络合固化剂：50g。

自制络合固化剂的制备方法如下：

准确称取环烷酸锌50g、乙酰丙酮铬30g和苄胺20g于150ml三口瓶中，缓慢升温；升温至95℃±5℃保温1h后降温即得固化剂。

无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的制备过程如下：准确称取分子蒸馏双酚A环氧树脂（JF-158）750g于烧杯中，加热搅拌，待温度升至100℃±5℃时，边搅拌边加入自制络合固化剂40g，保温搅拌1h，降温至70℃，加入二氧化乙烯基环己烯250g、硅烷消泡剂1.5g，继续搅拌30min，冷却即得。所得无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的性能参数见表1。

实施例4

本实施例提供一种无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂及其制备方法。

无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的原料组成如下：分子蒸馏双酚F环氧树脂（JF-158-1）750g；二氧化乙烯基环己烯：250g；硅烷消泡剂：1.5g；自制络合固化剂：50g。

自制络合固化剂的制备方法如下：

准确称取新癸酸锌50g、乙酰丙酮锌30g和三乙醇胺20g于150ml三口瓶中，缓慢升温；升温至105℃±5℃保温1.5h后降温即得固化剂。

无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的制备过程如下：准确称取分子蒸馏双酚F环氧树脂（JF-158-1）750g于烧杯中，加热搅拌，待温度升至100℃±5℃时，边搅拌边加入自制络合固化剂50g，保温搅拌1h，降温至70℃，加入二氧化乙烯基环己烯250g、硅烷消泡剂1.5g，继续搅拌30min，冷却即得。所得无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的性能参数见表1。

实施例5

本实施例提供一种无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂及其制备方法。

无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的原料组成如下：分子蒸馏双酚A环氧树脂（JF-158）350g；分子蒸馏双酚F环氧树脂（JF-158-1）350g；二氧化乙烯基环己烯：300g；硅烷消泡剂：1.5g；自制络合固化剂：50g。

自制络合固化剂的制备方法如下：

准确称取新癸酸锌90g和594硼胺络合物30g于150ml三口瓶中，缓慢升温；升温至105℃±5℃保温2h后降温即得固化剂。

无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的制备过程如下：准确称取分子蒸馏双酚A环氧树脂（JF-158）350g，分子蒸馏双酚F环氧树脂（JF-158-1）350g于烧杯中，加热搅拌，待温度升至100℃±5℃时，边搅拌边加入自制络合固化剂50g，保温搅拌1h，降温至70℃，加入二氧化乙烯基环己烯300g、硅烷消泡剂1.5g，继续搅拌30min，冷却即得。所得无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的性能参数见表1。

表1、实施例1～5的无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的性能数据

从表1中可看出，本发明提供的无酸酐分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂具有很优异的电气性能，而其余性能与环氧酸酐VPI浸渍树脂相当，可望替代环氧酸酐浸渍树脂，广泛用于高压电机的制造。

上述实施例旨在说明本发明的技术构思和特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明内容并据此实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化和修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂，其原料由分子蒸馏环氧树脂、环氧活性稀释剂、固化剂以及助剂组成，其特征在于：所述的环氧活性稀释剂为脂环族环氧活性稀释剂，所述固化剂为选自金属有机羧酸盐、乙酰丙酮金属盐的盐与选自硼胺络合物、三乙醇胺和二甲基苄胺的胺类物质形成的络合物，

以重量百分含量计，所述无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的原料组成如下：分子蒸馏环氧树脂55%~75%、环氧活性稀释剂20%~40%、固化剂2%~5%、助剂0.1%~1%。

2.根据权利要求1所述的无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂，其特征在于：以重量百分含量计，所述无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的原料组成如下：分子蒸馏环氧树脂65%~75%、环氧活性稀释剂20%~30%、固化剂4%~5%、助剂0.1%~0.5%。

3.根据权利要求1所述的无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂，其特征在于：所述的分子蒸馏环氧树脂为选自双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、酚醛型环氧树脂中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂，其特征在于：所述的环氧活性稀释剂为选自环己基缩水甘油醚、3,4-环氧环己烷羧酸甲酯、二氧化乙烯基环己烯及二甲基代二氧化乙烯基环己烯中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂，其特征在于：所述的助剂为有机硅消泡剂。

6.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂，其特征在于：所述的金属有机羧酸盐包括辛酸锌、环烷酸锌、新癸酸锌；所述的乙酰丙酮金属盐包括乙酰丙酮铝、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮铬。

7.根据权利要求6所述的无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂，其特征在于：所述的固化剂的制备方法如下：将选自金属有机羧酸盐和乙酰丙酮金属盐的盐与选自硼胺络合物、三乙醇胺和二甲基苄胺的胺类物质按质量比2～4:1投料于反应器中，升温至90℃～110℃，保温0.5～2小时即得所述固化剂。

8.一种权利要求1至7中任一项权利要求所述的无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：

（1）固化剂的制备：将选自金属有机羧酸盐和乙酰丙酮金属盐的盐与选自硼胺络合物、三乙醇胺和二甲基苄胺的胺类物质按质量比2～4:1投料于反应器中，升温至90℃～110℃，保温0.5～2小时，即得固化剂；

（2）称取分子蒸馏环氧树脂于反应器中，加热，升温至80℃~90℃之间，保温搅拌下加入步骤（1）所得固化剂，助剂，搅拌至均匀透明时，立即迅速降温，待温度降至40℃以下时，加入环氧活性稀释剂，搅拌均匀，即得所述无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂。

9.权利要求1至7中任一项权利要求所述的无酸酐的分子蒸馏环氧VPI浸渍树脂用于制造高压电机的用途。