CN104098998A - 一种无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于多功能绝缘涂料领域，公开了一种可用于电机、电器及电线电缆保护的无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料及其制备方法与应用。该无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料由以下按质量份数计的组分组成：50～70份改性蓖麻醇酸聚酯多元醇、20～30份阻燃剂、5～20份耐磨填料、1～2份表面活性剂、0.5～1份催化剂以及20～30份异氰酸酯固化剂。该绝缘材料不仅具有良好的绝缘性能，还具有优异的阻燃性能，而且使用过程中无挥发性有机物产生，为绿色环保产品。
Description
技术领域
本发明属于多功能绝缘涂料领域，具体涉及一种可用于电机、电器及电线电缆保护的无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料及其制备方法与应用。
背景技术
涂料有着几千年的历史，它是一种多功能材料，涂覆在物件表面起到保护、装饰、标志及赋予特殊功能等作用。绝缘涂料就是一种被赋予电绝缘功能的涂料。
随着科技的发展，人们对绝缘材料的性能要求越来越高，开发性能优异的绝缘材料是电工电气材料领域的一个世界性课题。绝缘涂料不仅拥有涂料的耐温、防腐和防潮功能，还具有优异的电绝缘性能，被广泛用于电机、变压器、电线电缆等。绝缘涂料可直接涂复在变电站母线上、高压开关柜内、与电源接触的金属表面及室外裸铜线等供电设施处，有效地防止因小动物或雷雨大风造成的相间短路、火灾及人身触电等事故。
现有的绝缘涂料大部分为环氧体系，主要原因是环氧体系的防腐和绝缘性能突出。但当环氧涂料应用于户外时，环氧树脂中的醚键受紫外光照射易断裂，导致涂层老化起粉，最终使导电设备暴露而产生危险。同时，由于环氧树脂本身粘度很大，一般需要溶剂进行稀释，在施工过程中，会导致大量可挥发有机物(VOC)的排放。挥发有机物一般都易燃、并有一定毒性，污染大气层，对人体和环境造成危害。因此，为减少挥发有机物的排放，无溶剂或水性涂料已成为工业涂料未来发展的方向。另外，绝缘涂料的阻燃功能也非常重要。尽管现有的这些环氧绝缘涂料也有个别具备阻燃功能，但未见其阻燃效果的相关资料。因此，如何克服现有绝缘涂料技术的不足是目前涂料技术领域亟需解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料。该无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料不仅具有优异的绝缘性能，而且其阻燃性能优良，并具有无溶剂、环保的特点。
本发明的另一目的在于提供一种无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种上述无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料，该无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料由以下按质量份数计的组分组成：
所述改性蓖麻醇酸聚酯多元醇按照以下步骤制备得到：
在装有搅拌器，回流冷凝分水器和温度计的反应器中加入60～80质量份蓖麻油酸、8～15质量份多元醇以及酯化催化剂，加热140℃反应1～1.5小时，然后升温至180～200℃时，恒温反应2～4小时，冷却至室温待用；
所述多元醇为1,2-丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、PEG200、甘油、三羟甲基丙烷或季戊四醇，优选为甘油、三羟甲基丙烷或季戊四醇；
所述酯化催化剂为磷酸三丁酯或钛酸四丁酯。
所述阻燃剂为无机阻燃剂、卤系阻燃剂、磷系阻燃剂；所述填料为碳酸钙、氢氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、硅微粉或碳化硅；所述表面活性剂为非离子表面活性剂；所述催化剂为胺类催化剂和有机金属催化剂；所述异氰酸酯固化剂为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚合甲苯二异氰酸酯(聚合TDI)或聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(聚合MDI)。
所述阻燃剂优选为溴化聚苯乙烯、十溴二苯乙烷、八溴醚和十溴二苯醚中的一种，与三氧化二锑组成的阻燃体系；所述填料优选为硅微粉、氧化铝或二氧化硅；所述表面活性剂优选为含硅表面活性剂或含氟表面活性剂；所述催化剂优选为辛酸亚锡和二丁基锡二月桂酸酯；所述异氰酸酯固化剂优选为聚合甲苯二异氰酸酯(聚合TDI)或聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(聚合MDI)。
所述表面活性剂更加优选为DCA135、FS-1100、EDL-3150。
上述无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料的制备方法，按照以下操作步骤：将改性蓖麻醇酸聚酯多元醇、阻燃剂、填料、表面活性剂、催化剂混合分散均匀制成A组份，将异氰酸酯固化剂单独包装成B组份；使用时，将B组份加入到A组份，搅拌均匀即可使用。
上述的一种无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料在电机、变压器、电线电缆的表面绝缘防护和修复中的应用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1)本发明技术所述的无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料不仅具有良好的绝缘性能，还具有优异的阻燃性能，阻燃等级可达到V-0。
2)本发明技术所述的无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料为绿色技术产品，无挥发性有机物排放，符合环保要求和发展趋势。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
在装有搅拌器，回流冷凝分水器和温度计的反应器中加入60份蓖麻油酸、10份季戊四醇以及催化量的磷酸三丁酯，加热140℃反应1小时，然后升温至190℃时，恒温反应3小时，冷却至室温待用。
实施例2
在装有搅拌器，回流冷凝分水器和温度计的反应器中加入65份蓖麻油酸、8份甘油以及催化量的钛酸四丁酯，加热140℃反应1.5小时，然后升温至180℃时，恒温反应4小时，冷却至室温待用。
实施例3
在装有搅拌器，回流冷凝分水器和温度计的反应器中加入80份蓖麻油酸、15份三羟甲基丙烷以及催化量的钛酸四丁酯，加热140℃左右反应1小时，然后升温至200℃时，恒温反应2小时，冷却至室温待用。
实施例4
一种无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料，包含以下按质量份计的成份：
将改性蓖麻醇酸聚酯多元醇、溴化聚苯乙烯、三氧化二锑、硅微粉、FS-1100和辛酸亚锡混合并分散均匀制成A组份，将聚合TDI单独包装成B组份。使用时，将B组份加入到A组份，搅拌均匀，可采用辊涂或刷涂方式进行涂膜。
实施例5
一种无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料，包含以下按质量份计的成份：
将改性蓖麻醇酸聚酯多元醇、十溴二苯乙烷、三氧化二锑、二氧化硅、DCA-135和辛酸亚锡混合并分散均匀制成A组份，将聚合MDI单独包装成B组份。使用时，将B组份加入到A组份，搅拌均匀，可采用辊涂或刷涂方式进行涂膜。
实施例6
一种无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料，包含以下按质量份计的成份：
将改性蓖麻醇酸聚酯多元醇、八溴醚、三氧化二锑、二氧化钛、EDL-3150和二丁基锡二月桂酸酯混合并分散均匀制成A组份，将聚合MDI单独包装成B组份。使用时，将B组份加入到A组份，搅拌均匀，可采用辊涂或刷涂方式进行涂膜。
实施例7
一种无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料，包含以下按质量份计的成份：
将改性蓖麻醇酸聚酯多元醇、十溴二苯醚、三氧化二锑、硅微粉、EDL-3150和二丁基锡二月桂酸酯混合并分散均匀制成A组份，将聚合MDI单独包装成B组份。使用时，将B组份加入到A组份，搅拌均匀，可采用辊涂或刷涂方式进行涂膜。
本发明实施例4～7产品性能按照国家或行业标准进行检测，其检测结果如表1所示。
表1实施例4～7性能测试结果
| 测试项目 | 实施例4～7 |
| 表干时间，25℃/h | <2 |
| 实干时间，25℃/h | <6 |
| 附着力，/级 | <1 |
| 柔韧性，/mm | <10 |
| 击穿电压，0.5mm/kV | ≥15 |
| 阻燃等级 | V-0 |
| VOC | 0 |
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料，其特征在于：该无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料由以下按质量份数计的组分组成：
所述改性蓖麻醇酸聚酯多元醇按照以下步骤制备得到：
在装有搅拌器，回流冷凝分水器和温度计的反应器中加入60～80质量份蓖麻油酸、8～15质量份多元醇以及酯化催化剂，加热140℃反应1～1.5小时，然后升温至180～200℃时，恒温反应2～4小时，冷却至室温待用；
所述多元醇为1,2-丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、PEG200、甘油、三羟甲基丙烷或季戊四醇；
所述酯化催化剂为磷酸三丁酯或钛酸四丁酯。
2.根据权利要求1所述的一种无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料，其特征在于：所述多元醇为甘油、三羟甲基丙烷或季戊四醇。
3.根据权利要求1所述的一种无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料，其特征在于：所述阻燃剂为无机阻燃剂、卤系阻燃剂、磷系阻燃剂；所述填料为碳酸钙、氢氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、硅微粉或碳化硅；所述表面活性剂为非离子表面活性剂；所述催化剂为胺类催化剂和有机金属催化剂；所述异氰酸酯固化剂为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合甲苯二异氰酸酯或聚合二苯基甲烷二异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料，其特征在于：所述阻燃剂为溴化聚苯乙烯、十溴二苯乙烷、八溴醚和十溴二苯醚中的一种，与三氧化二锑组成的阻燃体系；所述填料为硅微粉、氧化铝或二氧化硅；所述表面活性剂为含硅表面活性剂或含氟表面活性剂；所述催化剂为辛酸亚锡和二丁基锡二月桂酸酯；所述异氰酸酯固化剂为聚合甲苯二异氰酸酯或聚合二苯基甲烷二异氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的一种无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料，其特征在于：所述表面活性剂为DCA135、FS-1100、EDL-3150。
6.根据权利要求1～5任一项所述的无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料的制备方法，其特征在于按照以下操作步骤：将改性蓖麻醇酸聚酯多元醇、阻燃剂、填料、表面活性剂、催化剂混合分散均匀制成A组份，将异氰酸酯固化剂单独包装成B组份；使用时，将B组份加入到A组份，搅拌均匀即可使用。
7.根据权利要求1～5任一项所述的无溶剂聚氨酯阻燃绝缘涂料在电机、变压器、电线电缆的表面绝缘防护和修复中的应用。
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