CN103724597A - 具有高耐热性的改性环氧浸渍树脂及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种改性环氧浸渍树脂以亚胺改性环氧树脂、改性苯并噁嗪树脂潜伏性固化剂、稀释剂为主要原料制成，具有高电压下绝缘性能优异、耐热性高、储存稳定和相容性好等特点，特别适用于F和H级大中型高压电机、风电电机及其它高压电器的线圈的真空压力浸渍绝缘。

Description

具有高耐热性的改性环氧浸渍树脂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性环氧浸渍树脂，尤其涉及一种高电压下绝缘性能优异、耐热性高、储存稳定和相容性好的改性环氧浸渍树脂，特别适用于F和H级大中型高压电机、风电电机及其它高压电器的线圈的真空压力浸渍绝缘工艺。

背景技术

高压电器装备（如：高压电机、变压器和风电等）的主绝缘结构主要有两种技术体系。较早期的以美国GE公司开发的以环氧粉云母多胶结构为代表的绝缘材料。后期开发的以瑞士ABB公司的Micadur和美国西屋公司的Thermalastic等为代表的少胶真空压力浸渍绝缘材料。这些材料由于云母含量高、绝缘无气隙和整体性好等特点，有利于减薄绝缘，提高可靠性，简化了制造工艺。其代表了高压电机主绝缘技术的发展方向。

中国发明专利申请201110070295.6公开了一种多功能耐热不饱和聚酯树脂改性环氧树脂，包括摩尔比为1∶1∶2.2苯酐、顺酐和丙二醇，具有柔软性好等特点，适应于沉、滴、滚和VPI各种需要，但其耐热等级为B级至F级。

中国发明专利申请201110071868.7公开了一种适用于高压电机及风力发电机的无溶剂浸渍处理的VPI树脂，包括耐热不饱和聚酯、不饱和乙烯基类单体、环氧树脂、含锌类聚合物和胺类环氧促化剂等。该技术解决了VPI树脂收缩率大、工作场强较低、韧性不足、贮存稳定性差和吸湿性大等问题，大幅度地提升了国内传统的和现行的VPI树脂的性能,能良好的应用在15KV以下的高压电机及风力发电机场合，贮存稳定性可达到在50-80T大型VPI罐中维持多年的安全运行。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种高电压下绝缘性能优异、耐热性高、储存稳定和相容性好的改性环氧浸渍树脂，适合于高压电机、变压器和风电等电器设备的浸渍制造工艺。

本发明的另一个目的在于提供一种制备改性环氧浸渍树脂的方法。

为实现上述发明目的，本发明提供的一种改性环氧浸渍树脂，由亚胺改性环氧树脂和潜伏性固化剂组成，以及在应用中还单独或同时加入适量的稀释剂和助剂等。本发明通过引入亚胺和苯并噁嗪等耐热结构实现对环氧树脂改性的目的，由此改善树脂固化物的耐热性和高压电气性能。

亚胺改性环氧树脂和改性苯并噁嗪树脂在100℃-150℃下溶解透明后，加入助剂和稀释剂在30℃-60℃下混合2小时，然后加入复合催化剂混合。得到改性环氧浸渍树脂。所得改性环氧浸渍树脂的固化条件为150℃-165℃下4小时-8小时。

本发明使用的亚胺改性环氧树脂，为低聚不饱和亚胺改性的环氧树脂，包括乙醇胺、酸酐和低粘度环氧树脂。其中，乙醇胺和酸酐按摩尔比1∶1.5-2.3制得低聚不饱和亚胺酸，低聚不饱和亚胺酸按重量比1∶7-1∶11改性低粘度环氧树脂制得亚胺改性环氧树脂，如：但不仅限于1∶7、1∶8、1∶9、1∶10和1∶11。

本发明所用酸酐为有机酸脱去一分子的水而剩下的部分，如：但不仅限于乙酸酐、顺酐、纳迪克酸酐、甲基纳迪克酸酐和氢化甲基纳迪克酸酐等。优先选择的，以顺酐并配合使用其它种类的酸酐，如：但不仅限于纳迪克酸酐、甲基纳迪克酸酐和氢化甲基纳迪克酸酐等，按摩尔比1∶0.6-1.5配比。这些其它酸酐可以单独使用或几种混合使用。

低粘度环氧树脂如：但不仅限于酚醛环氧树脂（D.E.N431）、双酚A环氧树脂（D.E.R332）和氢化双酚A环氧树脂（如：EponX1510）等。本发明中，低粘度环氧树脂优先选择双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂和氢化双酚A环氧树脂按重量比5-9∶0-4∶0-4组成，优先选择按重量比6-7∶1-2∶1-2的组合物，尤其是6∶1.5∶1.5的组合物。

本发明使用的潜伏性固化剂由双酚A改性的苯并噁嗪树脂和复合催化剂组成。改性苯并噁嗪树脂为双酚A改性的苯并噁嗪树脂（可参见：J.Polym.Sci.Pol.Chem.,1994,32,1121–1129）。该组合物优先选择的改性苯并噁嗪树脂用量为低粘度环氧树脂重量10%。复合催化剂为乙酰丙酮金属盐络合物（精细化工原料及中间体[J]，2007,4,11-13作为参考整体引入），用量为低粘度环氧树脂重量0.2%-0.4%，如：但不仅限于单独或同时加入用量为低粘度环氧树脂重量0.2%乙酰丙酮稀土络合物（如：但不仅限于乙酰丙酮镝），以及用量为所述低粘度环氧树脂重量0.2%乙酰丙酮过渡金属盐络合物（如：但不仅限于乙酰丙酮氧钛）。

本发明使用的稀释剂如：但不仅限于苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、邻苯二甲酸二烯丙酯、间苯二甲酸二烯丙酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯等含活性双键的稀释剂。这些稀释剂可以单独使用或几种混合使用。

本发明使用的助剂包括常用的引发剂和阻聚剂。

本发明上述使用的各种亚胺改性环氧树脂，按如下方法制取：将乙醇胺、酸酐在80℃-120℃反应1小时-2小时，然后在氮气保护下，以30℃/h的速度升温到200℃-220℃，保温2小时-4小时，抽真空到真空度1000Pa下保持30分钟-60分钟，得到的低聚不饱和亚胺酸产物按重量比加入9倍的低粘度环氧树脂，以及催化剂，以及催化剂，于120℃反应2小时后即得亚胺改性环氧树脂。所用的催化剂如：但不仅限于苄基二甲胺，用量为总量的0.001wt%-0.2wt%。

本发明技术方案实现的有益效果：

本发明提供的改性环氧浸渍树脂以亚胺改性环氧树脂、改性苯并噁嗪树脂潜伏性固化剂、稀释剂为主要原料混合而成，耐热等级为H级，具有清澈透明的外观，优良的浸渍工艺性和介电性能、具有高电压下绝缘性能优异、耐热性高、储存稳定和相容性好等特点。本发明浸渍树脂通过真空压力浸渍工艺浸渍少胶云母带，固化后得到无气隙的低损耗绝缘结构，特别适用于F和H级大中型高压电机、风电电机及其它高压电器的线圈绝缘。

具体实施方式

以下详细描述本发明的技术方案。本发明实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

实施例1

将乙醇胺100g、顺酐200g、甲基纳迪克酸酐210g，在100℃下反应1.5小时，氮气保护下，以30℃/h的速度升温到210℃，保温2小时，抽真空到真空度1000Pa下保持30分钟，所得低聚亚胺酸产物冷却到室温后破碎备用。

按重量比D.E.R332∶D.E.N431∶EponX1510：低聚亚胺酸=6∶1.5∶1.5∶1，加入总量0.02%的苄基二甲胺于120℃反应3小时后即得亚胺改性环氧树脂。

在2000g亚胺改性环氧树脂中加入160g双酚A改性苯并噁嗪树脂加热到130℃，溶解透明后，加入对苯二酚1g、乙烯基甲苯395g、苯乙烯1100g，在60℃以下混合2小时，然后加入过氧化二异丙苯35g、乙酰丙酮镝32g、乙酰丙酮氧钛32g，搅拌混合1小时。得到改性环氧浸渍树脂。

将本发明实施例固化的树脂进行各项测试，结果见表1，固化条件为160℃下固化7小时。

表1

将本发明实施例的树脂与浙江荣泰生产的R-5442-1少胶粉云母带，用常规的VPI绝缘工艺制作的模拟线棒的性能测试结果见表2，数据与同类产品的主要技术指标进行对比。

表2

Claims (13)

1.一种改性环氧浸渍树脂，其特征在于由亚胺改性环氧树脂和潜伏性固化剂组成； 

所述亚胺改性环氧树脂，由乙醇胺和酸酐按摩尔比1∶1.5-2.3制得低聚不饱和亚胺酸，低聚不饱和亚胺酸按重量比1∶7-1∶11改性低粘度环氧树脂制得亚胺改性环氧树脂； 

所述潜伏性固化剂由改性苯并噁嗪树脂和复合催化剂组成，所述改性苯并噁嗪树脂为双酚A改性的苯并噁嗪树脂，用量为所述低粘度环氧树脂重量10%；所述复合催化剂为乙酰丙酮金属盐络合物，用量为低粘度环氧树脂重量0.2%-0.4%。 

2.根据权利要求1所述的改性环氧浸渍树脂，其特征在于所述酸酐是顺酐和选自于纳迪克酸酐、甲基纳迪克酸酐和氢化甲基纳迪克酸酐之一种或几种的其他酸酐按摩尔比1∶0.6-1.5配比。 

3.根据权利要求1所述的改性环氧浸渍树脂，其特征在于所述低聚不饱和亚胺酸按重量比1∶9改性所述低粘度环氧树脂制得所述亚胺改性环氧树脂。 

4.根据权利要求1所述的改性环氧浸渍树脂，其特征在于所述低粘度环氧树脂选自于酚醛环氧树脂、双酚A环氧树脂和氢化双酚A环氧树脂之一种或几种。 

5.根据权利要求1所述的改性环氧浸渍树脂，其特征在于所述低粘度环氧树脂由双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂和氢化双酚A环氧树脂按重量比5-9∶0-4∶0-4组成。 

6.根据权利要求1所述的改性环氧浸渍树脂，其特征在于所述低粘度环氧树脂由双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂和氢化双酚A环氧树脂按重量比6-7∶1-2∶1-2组成。 

7.根据权利要求1所述的改性环氧浸渍树脂，其特征在于所述低粘度环氧树脂由双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂和氢化双酚A环氧树脂按重量比6∶1.5∶1.5组成。 

8.根据权利要求1所述的改性环氧浸渍树脂，其特征在于所述复合催化剂单独或同时加入用量为低粘度环氧树脂重量0.2%乙酰丙酮稀土络合物，以及用量为所述低粘度环氧树脂重量0.2%乙酰丙酮过渡金属盐络合物。 

9.根据权利要求1所述的改性环氧浸渍树脂，其特征在于还加入稀释剂。 

10.根据权利要求9所述的改性环氧浸渍树脂，其特征在于所述的稀释剂为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、邻苯二甲酸二烯丙酯、间苯二甲酸二烯丙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯等含活性双键的稀释剂的一种或几种。 

11.根据权利要求1所述的改性环氧浸渍树脂，其特征在于还单独或同时加入引发剂和阻聚剂。 

12.一种制取权利要求1-11之一所述的亚胺改性环氧树脂的制备方法，其制取步骤为：将乙醇胺和酸酐在80℃-120℃反应1-2小时，然后在氮气保护下，以30℃/h的速度升温到200℃-220℃，保温2小时-4小时，抽真空到真空度1000Pa下保持30分钟-60分钟，产物按重量比加入10倍的低粘度环氧树脂和催化剂，于120℃反应2小时后即得。 

13.根据权利要求12所述的改性环氧树脂，其特征在于所述催化剂为苄基二甲胺。