CN105788704A - 一种改性云母带 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种包覆型促进剂少胶云母带，少胶云母带包括了云母纸层、补强材料层以及粘附在云母纸层及补强材料层之间的胶粘剂层，其中胶粘剂层内促进剂通过表面基团与其他预聚物进行表面原位聚合产生高分子膜，进而包覆处理，该包覆型促进剂少胶云母带应用于高压电机主绝缘。采用本发明的包覆型促进剂少胶云母带做主绝缘，能够大幅度的提高与之配套的整个绝缘系统各项电气性能，同时解决促进剂与胶粘剂室温下易发生化学反应影响云母带长期储存稳定性的问题，提高了含促进剂云母带优越的工艺性能。

Description

一种改性云母带
技术领域
本发明涉及一种云母带，具体涉及一种利用包覆型促进剂进行改性的云母带。
背景技术
目前大型高压电机主要采用少胶真空压力浸渍(VPI)绝缘处理工艺，它的优越性主要是提高了主绝缘云母含量，可以大幅减薄绝缘厚度的同时还提高了电机的击穿电压、耐电晕等各方面性能；同时少胶VPI绝缘系统缩短了电机制造过程，降低了制造成本，有利于提高线圈绝缘制造质量，减少线圈质量的分散性。
目前常用的VPI浸渍树脂体系主要包括环氧酯-苯乙烯树脂体系、不饱和聚酯亚胺-乙烯基甲苯树脂体系以及环氧酸酐树脂体系。该三类体系中由于环氧酸酐树脂体系是不含任何稀释剂、0-VOC排放，无毒无味、环保、具有最少的绝缘气隙和极好的绝缘整体性，可大幅减少局部放电，延长电机绝缘寿命，从额定电压6kV的高压电动机到额定电压27kV的百万千瓦发电机组都可以使用，运用的范围超过其它类体系的树脂，国内目前很多电机生产商均采用环氧酸酐树脂体系。但环氧酸酐树脂体系与其它类树脂体系的区别在于需要与之配套的少胶云母带含有促进剂。
少胶云母带一般由云母纸层、补强材料层以及由胶粘剂和其它助剂组成的胶粘层。各种组份的比例和种类，可以根据不同体系的要求进行相应的调整。与环氧酸酐树脂体系配套的少胶粉云母带都含有环氧酸酐树脂的固化促进剂，但是目前普通含促进剂云母带的促进剂均直接添加在胶粘剂中，促进剂不做任何特殊处理，导致这些促进剂容易与胶粘剂储存的过程中慢慢起化学反应，对云母带的使用造成不良影响，主要表现在由以下两个方面：1、促进剂量的选择，固化促进剂用量过多时，云母带容易粘结力不够、易分层，并且云母带储存时挺度增长很快，云母带易断带，无法进行工艺绕包；用量过少时，不能很好的促进环氧酸酐树脂体系进行固化反应，导致整个绝缘系统的电气性能、绝缘性能的降低，兼具工艺性和有效性的固化剂含量范围比较狭窄，对云母带的生产工艺要求比较严格。2、促进剂种类的选择，很多促进剂有很好的固化促进效果，该类促进剂与真空压力浸渍树脂配套使用可以明显提高树脂的固化反应活性，降低固化反应温度甚至达到罐内凝胶，以减少树脂的流失来达到挂起量的提高和整个绝缘系统局部放电的减小，对于环境的保护以及电机使用寿命的延长都得到突出的作用，但由于促进剂没有特殊处理，直接添加在胶粘剂中，促进剂的促进效果同样使得云母带胶粘剂快速化学变化，使云母带储存时挺度增长很快且云母带易断带，无法进行工艺绕包等问题，很多对于整个绝缘系统作用很大的促进剂无法使用。因此，急需一种新的胶粘剂层，解决促进剂与胶粘剂室温下易发生化学反应影响云母带长期储存稳定性的问题，同时能够大幅度的提高与之配套的整个绝缘系统的各项电气性能，保证云母带促进剂含量的同时兼具云母带的工艺性及贮存稳定性。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种改性云母带。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种改性云母带，它包括云母纸层、补强材料层以及形成于所述云母纸层和所述补强材料层之间的胶粘层，所述胶粘层中包含经表面包覆改性的促进剂。
优化地，所述促进剂选自环烷酸锌、异辛酸锌、胺类化合物、硼胺络合物、咪唑类化合物和酸酐类化合物中的一种或多种。
进一步地，所述促进剂进行表面包覆改性的方法，包括以下步骤：
(a)将所述促进剂乳化分散在溶剂中形成混合液；
(b)调节所述混合液的pH值至酸性，随后加入预聚物反应，除去溶剂即可。
进一步地，步骤(a)中，将所述促进剂加入聚丙烯酸盐水溶液中，在500～600转/分钟的速度下乳化分散20～30分钟形成混合液。
进一步地，步骤(b)中，调节所述混合液的pH值至酸性，随后加入三聚氰胺-甲醛预聚物，升温至50～65℃反应30～60分钟，经抽滤、洗涤、真空干燥即可。
进一步地，所述胶粘层通过在所述补强材料层上浸渍或涂覆胶粘剂制得，所述胶粘剂的制备方法为：在反应容器中加入高分子树脂、有机溶剂、助剂搅拌，随后加入所述促进剂继续搅拌即可。
进一步地，所述高分子树脂选自环氧树脂、聚酯树脂和酚醛树脂中的一种或多种，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、丁酮、丁醇、丙酮和乙酸乙酯中的一种或多种，所述助剂至少包括SiO2粉体。
进一步地，所述胶粘剂的制备方法为：在反应容器中加入环氧树脂，升温至90～120℃并加入酚醛树脂搅拌；降温至80～90℃，加入甲苯和丙酮继续搅拌；再降温至50℃以下，加入SiO2粉体搅拌后加入所述促进剂继续搅拌，过滤包装即可。
优化地，所述云母纸层的密度为80～180g/m2。
优化地，所述补强材料层选用无碱玻璃布、聚酯无纺布、聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明改性云母带，通过在胶粘层中使用经表面包覆改性的促进剂，这样促进剂不会直接接触到胶粘剂，在常温下也就不会发生物理化学反应，只是在一定条件下(温度或压力等)隔离层溶解，促进剂释放溶解到胶粘剂中，并与VPI树脂接触并发生固化交联反应，最终形成固化体系，从而大大延长了云母带的储存期，并且使含促进剂云母带具有柔软性好、与补强材料和云母纸粘结性好、不分层、绕包工艺性好等优点；而且将促进剂与胶粘剂隔绝后，对于云母带促进剂的选择面范围变宽。
附图说明
附图1为本发明改性云母带的结构示意图；
其中，1、补强材料层；2、胶粘剂层；3、云母纸层。
具体实施方式
本发明改性云母带，它包括云母纸层3、补强材料层1以及形成于所述云母纸层3和所述补强材料层1之间的胶粘层2，所述胶粘层2中包含经表面包覆改性的促进剂。采用促进剂包覆处理技术制得含促进剂的云母带，由于包覆处理起到了阻隔作用，促进剂不会直接接触到粘合剂，在常温下也就不会发生物理化学反应，只是在一定条件下(温度或压力等)隔离层溶解，促进剂释放溶解到粘合剂中，并与VPI树脂接触并发生固化交联反应，最终形成固化体系。因此该方法大大延长了云母带的储存期，并且使含促进剂云母带具有了不含促进剂云母带一样柔软性好、补强材料和云母纸粘结性好、不分层、绕包工艺性好等优点。更进一步的作用为有了包覆处理技术，使促进剂与胶粘剂隔绝后，对于云母带促进剂的选择面范围很宽，低温促进剂、中温促进剂、高温促进剂等都可以选择使用。对于电机VPI绝缘系统来说，之前很多在绝缘树脂中没法实现的方式方法均可以采取促进剂转移的方式实现。而且胶粘层中包覆改性的促进剂仅需加入很少量(0.5～3.5wt％)即可，确保云母带的柔韧性和粘结力。改性云母带的制作方法采用常规的制备工艺即可，具体为：(1)放卷补强材料，并在补强材料上浸渍或涂覆含促进剂的胶粘剂；(2)将浸渍或涂覆胶粘剂的补强材料复合上云母纸后进行烘焙、收卷、分切得到含促进剂少胶云母带。
促进剂的选择面范围很宽，如选自环烷酸锌、异辛酸锌、胺类化合物(聚酰胺、二甲基苄胺、对苯二胺等)、硼胺络合物(如三氟化硼乙胺、三氟化硼二甲基辛胺、β,β’-二甲氨基乙氧基-1,3,6,2-三恶硼杂八环等)、咪唑类化合物(如2-乙基-4-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑)和酸酐类化合物(四氢苯酐，甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐等)中的一种或多种。上述促进剂进行表面包覆改性的方法，优选包括以下步骤：(a)将所述促进剂乳化分散在溶剂中形成混合液；(b)调节所述混合液的pH值至酸性，随后加入预聚物反应，除去溶剂即可；利用常规乳化分散(添加表面活性剂实现)的方法形成混合液，有利于在促进剂表面形成均匀包覆的高分子膜，从而有利于提高促进剂在胶粘层中的分散均匀性。步骤(a)中，将所述促进剂加入聚丙烯酸盐水溶液中(促进剂和聚丙烯酸盐水溶液的质量比为1：1.5～3.5)，在500～600转/分钟的速度下乳化分散20～30分钟形成混合液(可以添加乳化剂以改善液体中促进剂和聚丙烯酸之间的表面张力，使之形成均匀稳定的分散体系)。步骤(b)中，调节所述混合液的pH值至酸性(一般选用稀盐酸)，随后加入三聚氰胺-甲醛预聚物，升温至50～65℃反应30～60分钟，经抽滤、洗涤、真空干燥即可。
所述胶粘层通过在所述补强材料层上浸渍或涂覆胶粘剂制得，所述胶粘剂的制备方法为：在反应容器中加入高分子树脂、有机溶剂、助剂搅拌，随后加入所述促进剂继续搅拌即可；高分子树脂、有机溶剂、助剂搅拌和促进剂的质量比优选为55～65：30～40：0.5～1.5：3.5～6.5；所述高分子树脂选自环氧树脂、聚酯树脂和酚醛树脂中的一种或多种，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、丁酮、丁醇、丙酮和乙酸乙酯中的一种或多种，而助剂至少包括SiO2粉体。所述胶粘剂的制备方法为：在反应容器中加入环氧树脂，升温至90～120℃并加入酚醛树脂搅拌；降温至80～90℃，加入甲苯；再降温至50℃以下，加入丙酮并继续搅拌，然后加入SiO2粉体搅拌后加入所述促进剂继续搅拌，过滤包装即可。所述云母纸层的密度优选为80～180g/m2，它一般选用非煅烧白云母纸。所述补强材料层优先选用无碱玻璃布、聚酯无纺布、聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜，其厚度为0.01-0.05mm。
下面将结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种包覆型促进剂改性的云母带，包括以下步骤：
将三聚氰胺与甲醛溶液及去离子水按照2：1：2比例混合，加入装有温度计和冷凝器的三口烧瓶中，用三乙醇胺调节体系pH值至8.5～9.5，电磁搅拌，70℃反应至体系成透明状，用醋酸溶液将pH值调至4.5～5.5，在70℃继续反应至缩聚产物析出得到三聚氰胺-甲醛预聚物，待用。
(1)制备含包覆型促进剂的胶粘剂
(a)将300g2-乙基-4-甲基咪唑(促进剂)通过100g乳化剂分散在1000ml的聚丙烯酸钠盐水溶液中(聚丙烯酸钠盐的质量浓度为3％)，在600r/min的搅拌速度下乳化分散20min形成混合液；
(c)向混合液中滴加0.5mol/L的HCl溶液调整其pH至2.5，在不断搅拌的条件下(350r/min)添加85g上述三聚氰胺-甲醛预聚物，随后升温到60℃反应55min，减压抽滤，洗涤，真空干燥，得三聚氰胺-甲醛聚合物包覆的2-乙基-4-甲基咪唑，待用。
(d)将三木化工生产的6101环氧树脂10kg投入反应釜中，升温至100℃后加入5kg南亚化工的F-44酚醛树脂，待酚醛树脂溶解搅拌均匀后降温至90℃，再加入10kg甲苯，随后降温至50℃以下添加10kg丙酮搅拌，并添加750gSiO2粉体后搅拌均匀，再添加300g上述包覆型促进剂，搅拌1小时后过滤、包装得到胶粘剂(也称粘合剂，其中包覆型促进剂的质量含量为1.5％)。
(2)制备云母带
(a)厚度为0.03mm的玻璃布上胶：将粘合剂放入胶槽，采用玻璃布浸胶的方式进行涂覆(上胶量通过树脂粘度、车速以及辊筒转速等调节)；
(b)将上完胶的玻璃布与单位面积质量为160g/m2的白云母纸进行复合，进入烘道进行烘焙处理，四段烘箱的温度在60～80℃、80～90℃、90～100℃和100～110℃，车速控制在1.5～3.5m/min，经收卷、分切后得到包覆型含促进剂少胶云母带，得到的少胶云母带的质量密度为197g/m2、厚度约为0.135mm。其中胶粘剂的质量含量为7％，云母含量为160g/m2，玻璃布含量为23g/m2，促进剂含量约为469mg/m2。
实施例2
本实施例提供一种包覆型促进剂改性的云母带，其制备方法与实施例1中的基本一致，仅不同的是促进剂选用环烷酸锌。
实施例3
本实施例提供一种包覆型促进剂改性的云母带，其制备方法与实施例1中的基本一致，仅不同的是促进剂选用聚酰胺。
实施例4
本实施例提供一种包覆型促进剂改性的云母带，其制备方法与实施例3中的基本一致，仅不同的是胶粘剂中包覆型促进剂的含量不同，促进剂量为0.5％。
实施例5
本实施例提供一种包覆型促进剂改性的云母带，其制备方法与实施例3中的基本一致，仅不同的是胶粘剂中包覆型促进剂的含量不同，促进剂量为3.5％。
对比例1
本实施例提供一种常规云母带，其制作步骤与实施例1中的基本一致，不同的是本例胶粘剂中的促进剂未进行包覆处理，而是直接添加在胶粘剂中，分散均匀即可，得到的少胶云母带的质量密度为195.7g/m2、厚度约为0.132mm。其中胶粘剂的质量含量为7.1％，云母含量为158.6g/m2，玻璃布含量为23.2g/m2，促进剂含量约为475mg/m2。
实施例2和实施例3的电气性能对比试验，测试结果参见表1和表2。其中：表1和表2中序号1、2、3为具有实施例2中的云母带试样，4、5、6号为实施例3中的云母带试样；表3中序号7、8、9为具有实施例4中的云母带试样，10、11、12号为实施例5中的云母带试样。每种云母带均浸渍JF-9955树脂，采用同样的绝缘结构、同样的VPI工艺下进行线棒的制作。
表1实施例2和实施例3的挂漆量及局部放电数据
表2实施例2和实施例3的介质损耗和电气性能数据(Un＝10kV)
表3实施例4和实施例5的介质损耗和电气性能数据(Un＝10kV)
通过表1至表3可见，同样含促进剂的云母带，选择不同的促进剂对绝缘结构的影响较大。实施例3的起始放电电压、熄灭电压、挂漆量、介质损耗及增量、击穿电压等均比实施例2优越，表明实施例3的工艺更优选、电气性能更佳，适合工业化生产。而采用相同的促进剂，促进剂的含量多少也影响云母带的性能，如表2和表3所示。
将实施例3与对比例1中的云母带的储存期进行对比，其结果列于表4中。上述实施例3和对比例比较可见：所述的使用促进剂进行包覆处理技术制备的胶粘剂，所制备的少胶云母带具有更好的储存稳定性和更好的柔软性，适合批量化生产。
表4实施例3和对比例1的储存稳定性数据
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，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或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改性云母带，它包括云母纸层、补强材料层以及形成于所述云母纸层和所述补强材料层之间的胶粘层，其特征在于：所述胶粘层中包含经表面包覆改性的促进剂。
2.根据权利要求1所述的改性云母带，其特征在于：所述促进剂选自环烷酸锌、异辛酸锌、胺类化合物、硼胺络合物、咪唑类化合物和酸酐类化合物中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的改性云母带，其特征在于，所述促进剂进行表面包覆改性的方法，包括以下步骤：
（a）将所述促进剂乳化分散在溶剂中形成混合液；
（b）调节所述混合液的pH值至酸性，随后加入预聚物反应，除去溶剂即可。
4.根据权利要求3所述的改性云母带，其特征在于：步骤（a）中，将所述促进剂加入聚丙烯酸盐水溶液中，在500~600转/分钟的速度下乳化分散20~30分钟形成混合液。
5.根据权利要求4所述的改性云母带，其特征在于：步骤（b）中，调节所述混合液的pH值至酸性，随后加入三聚氰胺-甲醛预聚物，升温至50~65℃反应30~60分钟，经抽滤、洗涤、真空干燥即可。
6.根据权利要求5所述的改性云母带，其特征在于，所述胶粘层通过在所述补强材料层上浸渍或涂覆胶粘剂制得，所述胶粘剂的制备方法为：在反应容器中加入高分子树脂、有机溶剂、助剂搅拌，随后加入所述促进剂继续搅拌即可。
7.根据权利要求6所述的改性云母带，其特征在于：所述高分子树脂选自环氧树脂、聚酯树脂和酚醛树脂中的一种或多种，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、丁酮、丁醇、丙酮和乙酸乙酯中的一种或多种，所述助剂至少包括SiO2粉体。
8.根据权利要求7所述的改性云母带，其特征在于，所述胶粘剂的制备方法为：在反应容器中加入环氧树脂，升温至90~120℃并加入酚醛树脂搅拌；降温至80~90℃，加入甲苯和丙酮继续搅拌；再降温至50℃以下，加入SiO2粉体搅拌后加入所述促进剂继续搅拌，过滤包装即可。
9.根据权利要求1所述的改性云母带，其特征在于：所述云母纸层的密度为80~180g/m2。
10.根据权利要求1所述的改性云母带，其特征在于：所述补强材料层选用无碱玻璃布、聚酯无纺布、聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜。
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