CN103881533A - 用于电绝缘的高导热率复合材料及其制品 - Google Patents

用于电绝缘的高导热率复合材料及其制品 Download PDF

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CN103881533A CN201310708144.8A CN201310708144A CN103881533A CN 103881533 A CN103881533 A CN 103881533A CN 201310708144 A CN201310708144 A CN 201310708144A CN 103881533 A CN103881533 A CN 103881533A
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Abstract

本发明提供导热且电绝缘的复合组合物。所述复合组合物包含环氧树脂和填料。所述环氧树脂具有每分子至少两个环氧基团和反应性稀释剂。基于所述复合组合物的总体积计算，所述复合组合物包含约5体积%-约20体积%的所述填料。本发明还提供具有所述复合组合物的涂层的电气部件。

Description

用于电绝缘的高导热率复合材料及其制品
技术领域
概括地讲，本发明涉及电绝缘材料，更具体地讲，涉及用于例如马达和发电机用线圈的电动机器的绝缘材料的具有改善的导热率的复合组合物。
背景技术
电动机器(例如马达和发电机)的功率密度通常由于难以移除由在定子和转子中的铜绕组产生的热而受限。热传递通常受在铜绕组上使用的电绝缘材料的低导热率妨碍。用于这些应用的绝缘材料通常包括玻璃布、玻璃纤维、云母带、热塑性薄膜及类似材料。这类绝缘材料通常必须具有可耐受电动机器的各种电严苛条件、同时提供足够绝缘的机械和物理性质。另外，这些绝缘材料应该耐受极端操作温度变化且提供长寿命。
通常，诸如云母带的这些绝缘材料在应用到铜绕组之前用可固化的聚合材料浸渍，即通过真空浸渍技术预浸渍或过后浸渍。在两种情况下，必须施用树脂组合物并使其在没有空隙的情况下适当固化，因为那些空隙会例如由于在电应力下击穿而降低绝缘材料的使用寿命。出于这种原因，该树脂组合物必须有效地不含溶剂。同时，该树脂必须表现出相对低的粘度，以便在盘管绕组的周围及之间容易地流动并且在预浸渍材料的制备过程中有效地渗透。
对于这些类型的应用，环氧树脂通常优于聚酯树脂，因为它们在热稳定性、粘合性、拉伸性、挠曲和抗压强度及耐溶剂、油、酸及碱性方面具有明显优越的特性。然而，这些树脂的粘度通常较高，例如为约4,000-6,000厘泊(cps)或更高。当加入某些硬化剂时，它们的粘度可在7,000-20,000cps范围内，这对于有用的浸渍用途而言常常太高。虽然这类的粘度可通过使用某些环氧树脂稀释剂而明显降低，但是过去沿着该路径的一些尝试仅用来减小组合物的热稳定性，由此损害绝缘性质。
近年来，一般绝缘材料的导热率已经通过将无机填料加到聚合材料中而改善，例如从约0.2W/m.K改善到约0.5W/m.K。这些填料导热，但电绝缘。然而，在绝缘材料中高水平的填料可能有损于材料的介电性质。例如，大多数无机填料相对于绝缘材料具有较高的介电常数，这势必增加复合绝缘材料的总介电常数。如果该材料的介电常数太高，则其可能限制可使用该材料的应用。另外，含有这些填料的绝缘材料可能比未填充的材料更脆。
因此需要可改善在电动机器中的热传递的高导热率绝缘材料。
发明内容
本发明的实施方案涉及用于电动机器的绝缘的复合涂层。
在一个实施方案中，导热且电绝缘的复合组合物包含环氧树脂和填料。所述环氧树脂具有每分子至少两个环氧基团，且包含反应性稀释剂。基于所述复合组合物的总体积计算，所述复合组合物包含约5体积%-约20体积%的所述填料。
本发明的另一实施方案涉及具有用于电绝缘的复合组合物的涂层的电气部件。所述复合涂层包含环氧树脂和填料。所述环氧树脂具有每分子至少两个环氧基团，且包含反应性稀释剂。基于所述复合组合物的总体积计算，所述涂层包含约5体积%-约20体积%的所述填料。
更具体而言，本发明涉及：
1. 导热且电绝缘的复合组合物，其包含具有每分子至少两个环氧基团和反应性稀释剂的环氧树脂和基于所述复合组合物的总体积计算约5体积%-约20体积%的填料。
2. 第1项的复合组合物，其中所述反应性稀释剂以基于所述环氧树脂的总重量计算约3重量%-约33重量%的量存在。
3. 第1项的复合组合物，其中所述反应性稀释剂选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯的异构体或异构体混合物、叔丁基苯乙烯的异构体或异构体混合物、二乙烯基苯的异构体或异构体混合物、和二异丙烯基苯的异构体或异构体混合物及其组合。
4. 第1项的复合组合物，其中所述反应性稀释剂包括邻乙烯基甲苯、间乙烯基甲苯、对乙烯基甲苯或其组合。
5. 第1项的复合组合物，其中所述反应性稀释剂包括邻叔丁基苯乙烯、间叔丁基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯或其组合。
6. 第2项的复合组合物，其中所述反应性稀释剂以约5重量%-约20重量%的量存在。
7. 第1项的复合组合物，其中所述环氧树脂还包含以基于所述环氧树脂的总重量计算约0.1重量%-约15重量%的量的酚类加速剂。
8. 第1项的复合组合物，其中所述环氧树脂在25℃下具有小于约3000cps的粘度。
9. 第8项的复合组合物，其中所述环氧树脂在25℃下具有约100cps-约1000cps的粘度。
10. 第1项的复合组合物，其中所述环氧树脂具有约6%-约12%的体收缩率。
11. 第1项的复合组合物，其中所述填料包括选自氮化硼、氮化铝、氮化硅和氧化铝的材料。
12. 第1项的复合组合物，其中所述填料以约8体积%-约15体积%的量存在。
13. 第1项的复合组合物，其中所述填料包括具有约100纳米-约100微米的平均粒度的粒子。
14. 第1项的复合组合物，其中所述填料均匀地分散在所述环氧树脂中。
15. 电气部件，其至少部分地用复合组合物的涂层覆盖，所述复合组合物包含具有每分子至少两个环氧基团和反应性稀释剂的环氧树脂及基于所述复合组合物的总体积计算约5体积%-约20体积%的填料。
16. 第15项的电气部件，其包括工业马达、启动发电机和马达、及高能设备。
17. 第15项的电气部件，其中所述涂层通过浸渍技术施用。
18. 第15项的电气部件，其中所述涂层通过刮刀技术、喷雾或喷淋施用。
19. 权利要求15的电气部件，其中所述涂层在约150℃-约170℃的温度下在大气条件下固化。
20. 第15项的电气部件，其中所述涂层具有约1W/m.K至约3W/m.K的导热率。
21. 第15项的电气部件，其中所述涂层在约室温-约150℃的温度下具有约0.5%-约1.5%的耗散因数。
附图说明
在参考附图阅读以下详述时将更加透彻地理解本发明的这些和其他特点、方面和优势，其中：
图1为根据本发明的一个实施方案含有填料的复合组合物的示意图，
图2为根据本发明的一个实施方案用云母带包裹、用复合组合物涂布并浸渍的导杆的横截面图；
图3为根据本发明的一个实施方案提供有真空浸渍的复合组合物的电导体的放大的局部剖视图；
图4为表示比较样品与本发明样品的比较导热率的曲线图。
具体实施方式
本发明包括涉及可在电动机器上(例如在定子或转子中的铜绕组上)应用或使用以便电绝缘的复合组合物的实施方案。在整个说明书中，“复合组合物”也可称为“复合材料”或“绝缘材料”。
如下文详细论述，本发明的一些实施方案提供用于电动机器的电绝缘的高导热率复合组合物(或“材料”或“清漆”)及使用其的电动机器。除了诸如线性粘弹性、非线性粘弹性的粘弹性特点、动态模量之外，这些实施方案还有利地提供用于电绝缘的高导热率的改善的涂层，而不会不利地影响诸如介电性质、电阻率、电强度、热稳定性和热膨胀系数的其他绝缘特点。
在介绍本发明的各种实施方案的要素时，冠词“一”、“该”和“所述”是用来指存在一个或多个该要素。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在包括在内且意味着可存在除所列要素以外的其他要素。如本文使用的术语“和/或”包括相关的所列项中的一个或多个的任何和所有组合。
如本文使用的术语“可”和“可为”表示在一组情况下事件的可能性；具有所指定的性质、特征或功能；和/或通过表述与所限定动词相关的能力、性能或可能性中的一种或多种来限定另一动词。因此，使用“可”和“可为”表示所修饰术语显然适当、能够或适于所指示的性能、功能或应用，同时考虑到在一些情况下所修饰术语有时可能不适当、不能够或不合适。例如，在一些情况下，可预期某个事件或性能，而在其他情况下，所述事件或性能不会发生。该区别由术语“可”和“可为”记录。
在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可用于修饰任何定量表述，这些表述可容许在不导致可能相关的基本功能发生变化的条件下进行改变。因此，由诸如“约”的术语修饰的值不限于所指定的精确值。在有些情况下，近似语言可对应于用于测量所述值的仪器的精密度。
本发明的一些实施方案提供导热且电绝缘的复合组合物。所述绝缘组合物包含环氧树脂和填料。所述环氧树脂包含每分子具有至少两个环氧基团的环氧材料和反应性稀释剂。所述环氧树脂还可含有少量但有效量的酚类加速剂和催化硬化剂中的一种或两种。所述硬化剂不含金属卤化物或含有金属-卤素键的化合物。本发明关注的各种环氧树脂详细地描述在美国专利4,603,182中，该专利通过引用结合到本文中来。
合适的环氧材料的一些实例可包括双酚A-二缩水甘油基醚环氧树脂(诸如，由Shell Chemical Co.以商标EPON? 826和EPON 828出售的双酚A-二缩水甘油基醚环氧树脂)。该制剂的其他液态树脂有，诸如，由Dow Chemical Company以商标DERTM 330、331和332销售的那些制剂、由Celanese Corporation以商标Epi-REz? 508、509和510销售的那些制剂及由Ciba-Geigy以商标Araldite? 6004、6005和6010销售的那些制剂。该类型的其他合适树脂有环氧甲阶酚醛树脂(诸如，Dow Chemical Company的DENTM 431和DEN 438和Celanese Corp.的Epi-Rez SU-2.5)、卤代环氧树脂(诸如Ciba-Geigy的Araldite 8061)和脂环族环氧树脂(诸如Union Carbide的ERL 4206、4221、4221E、4234、4090和4289和Ciba-Geigy的Araldite CY182和183)。
所述催化硬化剂和所述加速剂提供所要的固化速率，且可增强最终产物的电绝缘和物理性质特征。适合本发明的组合物的各种硬化剂和加速剂描述在美国专利4,603,182中。用于所选择的环氧树脂或树脂混合物的硬化剂通常由酚类加速剂与不稳定的无氯有机钛酸盐或乙酰丙酮酸金属盐的混合物组成。所述酚类加速剂的量通常为所述环氧树脂的约0.1重量%-约15重量%，而当其为乙酰丙酮酸金属盐时，另一成分以所述环氧树脂的约0.025重量%-约5重量%的量使用，且当其为有机钛酸盐时，另一成分以约0.05重量%-约10重量%的量使用。在具体的实施方案中，儿茶酚是合乎需要的加速剂。
所述反应性稀释剂减小环氧树脂的粘度。具体地讲，苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯的异构体或异构体混合物、叔丁基苯乙烯的异构体或异构体混合物、二乙烯基苯的异构体或异构体混合物、和二异丙烯基苯的异构体或异构体混合物及其组合为在本发明的范围内选择用以降低环氧树脂的粘度的化合物。在一些特定的实施方案中，所述反应性稀释剂可为乙烯基甲苯的异构体，即邻乙烯基甲苯、间乙烯基甲苯、对乙烯基甲苯，或其组合。在一些其他的特定实施方案中，所述反应性稀释剂可为叔丁基苯乙烯的异构体，即邻叔丁基苯乙烯、间叔丁基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯，及其组合。所使用的反应性稀释剂或稀释剂组合的量可为总组合物的约3重量%-约33重量%。在某些实施方案中，对于合乎需要的结果，所述反应性稀释剂的量可为约5重量%-约20重量%。
可将各种成分如硬化剂、加速剂和稀释剂混配在一起或者按顺序与所述环氧树脂混配。在一些实施方案中，观察到按特定的顺序混合所述成分可有效获得所述环氧树脂的所需特点。
如在美国专利4,603,182中所述，如上论述的包含硬化剂、加速剂和稀释剂的这些环氧树脂在约25℃下通常具有例如小于约3000cps的相对较低的粘度，且在某些情况下，这些环氧树脂具有小于约1000cps的粘度。
这些环氧树脂可作为涂层、在绝缘材料上的层或薄膜如绝缘纸和云母带施用。树脂通常浸渍在绝缘材料上。这可在将这些带或层施用到电气部件之前或之后通过预浸渍或后浸渍，例如通过真空压力浸渍技术进行。其他技术可包括刮刀技术、喷雾、喷淋、挤出涂布和本领域已知的其他方法。
通常，随后可将这些浸渍的涂层或层在高温下固化。固化的环氧树脂对例如铜的基质绝缘材料表现出良好的粘着性。在固化后，与许多其他聚合物不同，这些低粘度环氧树脂理想地表现出高收缩性质且不释放挥发性产物。如本文使用的术语“收缩”通常定义为由温度、物理过程或化学过程或者材料的相变等引起的材料(例如，环氧树脂)的尺寸或体积的成比例减小。尺寸减小(例如，平面尺寸，如长度)称为“线收缩”，且材料体积的减小称为“体收缩”。材料的线收缩率通常为材料体收缩率的约1/3。在一些实施方案中，所述环氧树脂在约150℃下固化后表现出约1%-约4%的线收缩率和约3%-约12%的体收缩率。低收缩率材料通常具有至多约0.5%的线收缩率。在具体的实施方案中，所述环氧树脂的体收缩率可为约6%-12%。所述环氧树脂的体收缩率可通过改变在所述组合物中的反应性稀释剂的量来调节。
如上所述，将高导热率材料加到环氧树脂中以改善所述树脂的导热率并形成高导热性复合组合物。合适的高导热率填料的实例可包括氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)和氧化铝(Al2O3)。也可使用其他类似的材料，诸如氧化镁(MgO)、碳化硅或金刚石(碳)。在具体的实施方案中，六方形氮化硼是合乎需要的填料。氮化硼具有约270-300W/m.K的导热率。另外，与一些其他所提到的填料相比，氮化硼具有相对较低的硬度。这类材料可非常适用于提供具有良好韧性且对热膨胀不匹配不太敏感的高导热性层或涂层。
声子分布通常负责在材料内的热传输。增强的声子传输和减少的声子散射导致材料的高导热率。较大的粒子可增加声子传输，而较小的粒子可影响声子散射。因此，所述填料的粒度可足以维持这些作用，并满足减少的声子散射和增强的声子传输的粒子间距离(或粒子间距)需求。另外，可选择所述填料粒子的粒度分布以在基质绝缘带或层中的空隙方面完成所要目标。在一个实施方案中，所述填料的平均粒度可为约10纳米-100微米。在一些实施方案中，所述平均粒度为约100纳米-约100微米，且在某一实施方案中，所述平均粒度为约30微米-约75微米。
在环氧树脂内的粒子分布为另一考虑对象。所述高导热率填料通常分散在环氧树脂中以使得填料粒子可形成具有短和较长范围的周期性的有序网络结构。填料粒子的所述有序网络结构以及合适的粒度和粒子间距可减少声子散射并提供声子传输以在所述填充材料内产生良好的导热界面。在一些实施方案中，所述填料粒子在整个环氧树脂中均匀地分布。在一些实施方案中，所述填料粒子无规分布。
如本文使用的粒子间距是指在有序网络中的两个邻近粒子之间的平均中心间距离。图1(并且如下所述)示出了均匀地分布在高收缩率环氧树脂12中的填料的两个邻近粒子14之间的粒子间距‘d’。除了粒度之外，所述填料粒子之间的粒子间距的减小还可取决于其他参数，诸如填料的量和填料粒子的分布。分散在环氧树脂中的较高水平的填料通常引起在填料粒子之间的粒子间距减小。然而，较大量的填料可能未必合乎需要，因为其可导致树脂的介电性质一定程度地减小。
在一个实施方案中，电气部件包含所述复合组合物的涂层。说明可涉及包括在导杆上的铜绕组的电气部件。所述涂层可在将云母带施用在所述铜绕组上之前或之后施用在诸如云母带的绝缘基础材料上。在一个实施方案中，所述复合组合物的涂层通过例如预浸渍或后浸渍技术的浸渍技术施用。为了便于论述，所述复合组合物的这些涂层也可称为“复合涂层”。所述复合涂层可通过在选定的温度下在大气条件下加热所述涂层来固化。在一个实施方案中，固化温度可为约150℃-约170℃。在一个实施方案中，所述复合涂层可在压力(例如，约80psi-约100psi)下固化。
在不受任何理论限制的情况下，如先前论述的环氧树脂的高体收缩率对于获得高导热率复合涂层是关键的。将填料分散在环氧树脂中，且将所得复合组合物涂布在所述绝缘基础材料上并固化。在固化后，在所述填料粒子之间的粒子间距减小，这可增强声子传输，且因此可帮助在这些环氧树脂复合涂层中实现高导热率。图1表示这一情形的示意图。如所图示，图1表示在固化之前和固化之后的复合涂层，分别为10和20。复合涂层(10和20)具有均匀地分散在环氧树脂12中的填料粒子14。在固化之前，涂层10含有具有粒子间距“d”的填料粒子14。在固化之后，在填料粒子14之间的粒子间距减小到在涂层20中的“d'”(d' < d)。
根据本发明的大多数实施方案的复合涂层(或“清漆”)具有高导热率。在一个实施方案中，所述复合涂层或清漆的导热率可为约1W/m.K至约3W/m.K。例如，图4示出了下文详细描述的复合组合物的改善的导热率。通常，当加到其他已知清漆中时，需要大量(大于约30体积%)的填料(例如，BN)以获得相同水平的导热率。然而，根据本发明的实施方案，当加到所述环氧树脂中并与所述环氧树脂组合时，可使用量低得多的填料来实现高导热率。在一些实施方案中，所述填料可在所述复合组合物中以约5体积%-约20体积%的量存在。在特定的实施方案中，所述填料可以约8体积%-约15体积%的量存在。
另外，所述复合组合物或涂层具有优异的耗散因数。“耗散因数”是电磁场经介电层的耗损率。较低的耗散因数与经由介电层耗损或吸收的较低量的能量相关。所述填料的量和所述填料粒子的粒度可影响所述复合组合物的耗散因数。通常，所述填料的存在可理想地降低所述复合组合物的耗散因数。所述复合组合物的低耗散因数使得它们更适用于电绝缘应用。在室温和60Hz下，所述复合组合物的耗散因数可为约0.5%，且在约150℃和60Hz下，其可为约1.5%。
本发明的实施方案因此提供用于电绝缘的高导热率复合组合物。上述特性可改善在电动机器的各种组件如铜绕组之间或内部的热传递，且可改善所述机器的功率密度。所述复合组合物用相对较低量的填料有利地获得高导热率，且因此表现出改善的热传递，而不会牺牲诸如介电性质、其他电性质和粘弹性特征的特点。以硬的韧性固体形式的所述复合组合物在25℃-约170℃的范围以其固化形式具有优异的电性质。它们也基本不含离子物质，离子物质势必会降低绝缘材料在高温下的有效性。这些组合物的低粘度使得易于制造，即，易于在电气部件上施加涂层。
当用本发明的复合组合物浸渍玻璃织物、云母纸、云母带等时，根据一些实施方案，所得薄片或带可用手或通过机器缠绕以便使电气部件诸如图2中所示的导杆绝缘。如所图示的具有多个导体线匝或绕组32、通过绝缘材料33彼此绝缘的典型导杆30具有由线束分隔器34隔开的导体阵列。围绕绕杆卷绕多层云母纸带36，将其用本发明的复合组合物涂布并浸渍。在制备这种绝缘导杆的过程中，将整个组合件用牺牲性带覆盖并将其置于压力槽中并且抽真空。抽真空的唯一目的在于除去夹带的空气。在真空处理之后，在压力下将熔融的沥青或一些其他类型的加热的传送流体引入所述槽中以公知的方式将所述组合物固化。在完成固化步骤之后，将所述杆从浴中移出，冷却并将所述牺牲性带除去。
图3为根据本发明的一个例示性非限制性实施方案提供有真空浸渍的绝缘材料42的电导体40的放大的局部剖视图。有两层云母纸43和44，其具有增强或背衬材料46，在这两层之间具有小空间48。在内部带层44与导体40之间存在空间50。空间48和50用所述复合组合物填充；且带层43和44用所述复合组合物涂布。该绝缘结构的这种填充和该导体覆盖物的无空隙性质可归因于所述浸渍组合物的低粘度。
从上述内容将理解，作为上述程序的替代，在将本发明的复合组合物施用到欲由其绝缘的导体之前，本发明的复合组合物可使用标准浸渍和施用技术通过采用本发明的新型组合物应用到这类织物或带或纸上。
实施例
下文提供的实施例仅是说明性的且不应该将其解释为对所要求的发明的范围的任何类型的限制。
比较样品：使用低收缩率树脂的复合组合物
树脂组合物由约50重量%双酚A-二缩水甘油基醚环氧树脂、约50重量% 1,3-异苯并呋喃二酮、六氢甲基-甲基六氢邻苯二甲酸酐和约1-2%的三氯化硼-胺络合物来制备。将12.5体积%具有60微米的平均粒度的氮化硼(得自Momentive Performance materials)使用高速行星式剪切混合器在真空下分散在液态树脂组合物中，且混合不同的时间，以获得均质的粒子分散体。在将该涂布带捆到铜杆上之前，所得含BN的树脂组合物(清漆1)通过刮刀涂布机技术涂布在1英寸宽的云母带上且在约150℃下固化约20分钟以获得涂布带的b-段，。随后将该涂布带施用在该铜杆上，且将捆了带的铜杆在约150℃下再次固化约6小时。
发明样品：使用高收缩率环氧树脂的复合组合物
高收缩率树脂组合物通过混合70重量%双酚A-二缩水甘油基醚环氧树脂、约15重量%乙烯基甲苯、约10重量%甲阶酚醛树脂和约5重量%儿茶酚来制备。将约12.5体积%的具有60微米的平均粒度的氮化硼(得自Momentive Performance materials)使用高速行星式剪切混合器在真空下分散到液态树脂组合物中，且在不同的时间混合，以获得均质的粒子分散体。在将该涂布带捆到铜杆上之前，所得含BN的复合组合物(清漆2)通过刮刀涂布机技术涂布在1英寸宽的云母带上且在约150℃下固化约20分钟以获得涂布带的b-段。随后将该涂布带施用在该铜杆上，且将捆了带的铜杆在约150℃下再次固化约6小时。
图4表示有和没有氮化硼填料的低收缩率树脂和高收缩率树脂的导热率的比较。低收缩率环氧树脂和高收缩率环氧树脂具有相当的导热率。然而，与比较样品(具有BN填料的低收缩率树脂)相比较，发明样品(具有BN填料的高收缩率环氧树脂)具有高得多的导热率。很明显，与具有相同量的BN填料的比较样品(清漆1)相比较，发明样品(清漆2)表现出了导热率的更大程度的改善。
虽然本论述提供了在用于在电气工业、通常在启动马达和发电机及工业马达中使用的电动机器的绝缘复合组合物的情况下的实例，但所述绝缘组合物或清漆同样适用于其他领域。需要增加热传导的工业将同样地受益于本发明。实例包括能源、化工工艺和制造业(油和气在内)及汽车和航空航天工业。其他焦点包括电力电子、转换设备及集成电路，其中对于增强的部件密度的日益增加的要求使得需要从部件的各种区域中有效地散热。
虽然在本文中仅说明并描述了本发明的某些特点，但本领域的技术人员将想到许多修改和变化。因此，应理解随附权利要求书旨在涵盖在本发明的真实精神内的所有这类修改和变化。
元素列表
10：在固化之前的复合涂层
20：在固化之后的复合涂层
12：高收缩率环氧树脂
14：粒子间距离
30：导杆
32：绕组
33：绝缘材料
34：线束分隔器
36：云母纸带
40：电导体
42：真空浸渍的绝缘材料
43：云母纸层
44：云母纸层
46：背衬材料
48：两层之间的小间距
50：内层与导体之间的间距

Claims (10)

1. 导热且电绝缘的复合组合物，其包含具有每分子至少两个环氧基团和反应性稀释剂的环氧树脂和基于所述复合组合物的总体积计算约5体积%-约20体积%的填料。
2. 权利要求1的复合组合物，其中所述反应性稀释剂以基于所述环氧树脂的总重量计算约3重量%-约33重量%的量存在。
3. 权利要求1的复合组合物，其中所述反应性稀释剂选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯的异构体或异构体混合物、叔丁基苯乙烯的异构体或异构体混合物、二乙烯基苯的异构体或异构体混合物、和二异丙烯基苯的异构体或异构体混合物及其组合。
4. 权利要求1的复合组合物，其中所述反应性稀释剂包括邻乙烯基甲苯、间乙烯基甲苯、对乙烯基甲苯或其组合。
5. 权利要求1的复合组合物，其中所述反应性稀释剂包括邻叔丁基苯乙烯、间叔丁基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯或其组合。
6. 权利要求2的复合组合物，其中所述反应性稀释剂以约5重量%-约20重量%的量存在。
7. 权利要求1的复合组合物，其中所述环氧树脂还包含以基于所述环氧树脂的总重量计算约0.1重量%-约15重量%的量的酚类加速剂。
8. 权利要求1的复合组合物，其中所述环氧树脂在25℃下具有小于约3000cps的粘度。
9. 权利要求8的复合组合物，其中所述环氧树脂在25℃下具有约100cps-约1000cps的粘度。
10. 权利要求1的复合组合物，其中所述环氧树脂具有约6%-约12%的体收缩率。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104103388A (zh) * 2014-07-25 2014-10-15 广东海鸿变压器有限公司 一种绝缘纸的浸漆工艺

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015010669A1 (de) * 2015-08-14 2017-02-16 Stephan Matthies Vergussmasse mit Füllstoffen
FR3084202B1 (fr) * 2018-07-20 2020-10-23 Inst Supergrid Materiau d'isolation electrique comprenant un melange de charges inorganiques micrometriques et procede de fabrication
US11186734B2 (en) * 2019-05-31 2021-11-30 Axalta Coating Systems Ip Co., Llc Epoxy resin emulsions for electrocoating
CN113249009A (zh) * 2021-05-08 2021-08-13 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司 一种母排用高效散热绝缘涂层及制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3293322A (en) * 1963-04-09 1966-12-20 Koppers Co Inc Homogeneous copolymer of epoxy resin and vinyl aryl monomer, cured with a bf3-amine complex
US3868613A (en) * 1971-10-14 1975-02-25 Westinghouse Electric Corp Solventless epoxy resin composition and an electrical member impregnated therewith
US4026862A (en) * 1974-02-11 1977-05-31 Westinghouse Electric Corporation Carboxylic acid storage stabilizers for latent catalyst cured epoxy resins
US4020017A (en) * 1975-05-08 1977-04-26 Westinghouse Electric Corporation Epoxides containing organo-tin compounds and electrical members insulated therewith
US4173593A (en) * 1977-04-05 1979-11-06 Westinghouse Electric Corp. Metal acetylacetonate latent accelerators for an epoxy-styrene resin system
US4224541A (en) * 1978-05-26 1980-09-23 Westinghouse Electric Corp. Fluid solventless epoxy-anhydride compositions containing metal acetylacetonate accelerators and organic carboxylic acid co-accelerators for use on an electrical member
US4160178A (en) * 1978-06-01 1979-07-03 Westinghouse Electric Corp. Method of coating an article with a solventless acrylic epoxy impregnating composition curable in a gas atmosphere without heat
US4631325A (en) * 1985-07-15 1986-12-23 Westinghouse Electric Corp. Accelerator combinations for anaerobic polymerization
CA1288189C (en) * 1986-01-20 1991-08-27 Glenda C. Young Epoxy resin composition
US6384152B2 (en) * 1999-07-19 2002-05-07 Siemens Westinghouse Power Corporation Insulating resin of epoxy resin, epoxy diluent, phenolic accelerator and organotin catalyst

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104103388A (zh) * 2014-07-25 2014-10-15 广东海鸿变压器有限公司 一种绝缘纸的浸漆工艺

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