CN109735142B - 一种环保型绝缘浸渍漆及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型绝缘浸渍漆及其制备方法和应用，其原料包括环氧树脂、第一环氧树脂改性剂、第二环氧树脂改性剂、稀释剂、固化剂、聚酯亚胺树脂，固化剂为酚醛树脂，聚酯亚胺树脂由亚胺醇、二元酸酐和二元醇反应而制成，其中亚胺醇由苯酐和/或四氢苯酐与含有羟基的一元胺反应而制成；制备方法：先采用第一环氧树脂改性剂和第二环氧树脂改性剂对环氧树脂进行改性，然后加入聚酯亚胺树脂、稀释剂、固化剂，混合即制成；及其在中高压电机中的应用；本发明的浸渍漆在具有优异的环保性能、机械力学性能的前提下兼具耐高温性能、挥发份小的优点。

Description

一种环保型绝缘浸渍漆及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于绝缘漆领域，具体涉及一种环保型绝缘浸渍漆及其制备方法和应用。

背景技术

绝缘浸渍树脂常用于浸渍电机、电器的线圈和零部件等，填充其间隙和微孔，固化后在浸渍物表面形成连续平整的漆膜，使线圈粘结成一个结实的整体，提高绝缘结构的耐潮、导热、介电强度和机械强度等性能。绝缘漆分为有溶剂和无溶剂两种，其中无溶剂浸渍漆相对于有溶剂浸渍漆具有环境污染小、填充率高、绝缘层无气隙，便于自动化浸渍等优点，成为浸渍漆发展的主流方向。但随着环保要求的不断提高，传统苯乙烯、乙烯基甲苯的无溶剂浸渍漆体系因气味大、挥发份大，已远远无法满足现在的环保要求，同时对于电气性能、机械性能、防潮抗水性、耐高温性能等也逐渐满足不了日益提高的要求。

针对此现象，现有技术做出了一些改进，例如中国发明专利CN106519149A，其公开了一种环保型无溶剂浸渍树脂，以重量份计，其原料配方包括如下组分：环氧树脂40～45份；改性剂3～10份；不饱和聚酯树脂20～22份；超支化不饱和树脂12～15份；活性稀释剂10～15份；阻聚剂0.05～0.2份；引发剂1～2份；助剂1 0.5～0.6份；助剂2 0.3～0.4份；此专利虽然实现了浸渍树脂具有较好的环保性，粘度较低，在固化后收缩小的一些优点，然而却无法适应在较高温度下的使用，进而极大地限制了其应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种改进的环保型绝缘浸渍漆，其可在具有优异的环保性能、机械力学性能的前提下兼具耐高温性能、挥发份小的优点。

本发明还提供了一种环保型绝缘浸渍漆的制备方法。

本发明同时还提供了一种环保型绝缘浸渍漆在中高压电机中的应用。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：

一种环保型绝缘浸渍漆，所述浸渍漆的原料包括环氧树脂、第一环氧树脂改性剂、第二环氧树脂改性剂、稀释剂和固化剂，所述原料还包括聚酯亚胺树脂，所述固化剂为酚醛树脂，所述环氧树脂、所述聚酯亚胺树脂和所述酚醛树脂的投料质量比为4-5.8∶1.5-2.8∶1；所述聚酯亚胺树脂由亚胺醇、二元酸酐和二元醇反应而制成，所述亚胺醇、所述二元酸酐和所述二元醇的投料摩尔比为1.7-2∶1.8-2∶1，其中所述亚胺醇由苯酐和/或四氢苯酐与含有羟基的一元胺反应而制成，所述苯酐和/或四氢苯酐与所述含有羟基的一元胺的投料摩尔比为0.8-1.5∶1。

根据本发明的一些优选方面，所述环氧树脂、所述聚酯亚胺树脂和所述酚醛树脂的投料质量比为4-5.5∶1.5-2.5∶1。更优选地，所述环氧树脂、所述聚酯亚胺树脂和所述酚醛树脂的投料质量比为4-5.2∶1.6-2.4∶1。进一步优选地，所述环氧树脂、所述聚酯亚胺树脂和所述酚醛树脂的投料质量比为4.2-5∶1.8-2.3∶1。

根据本发明的一些优选方面，所述苯酐和/或四氢苯酐与所述含有羟基的一元胺的投料摩尔比为0.9-1.3∶1。更优选地，所述苯酐和/或四氢苯酐与所述含有羟基的一元胺的投料摩尔比为0.95-1.1∶1。根据本发明的一个具体方面，所述苯酐和/或四氢苯酐与所述含有羟基的一元胺的投料摩尔比为1∶1。

根据本发明的一些优选方面，在所述聚酯亚胺树脂由亚胺醇、二元酸酐和二元醇三者反应的过程中，控制所述反应在温度80-210℃下进行。在本发明的一些实施方式中，控制所述反应在温度从80℃逐步升温至210℃的状态下进行。

根据本发明的一些优选方面，在制成所述亚胺醇的过程中，控制所述反应在温度20-80℃、100-110℃、195-205℃下依次分阶段进行。

根据本发明的一些具体且优选的方面，所述亚胺醇通过如下方法制备而得：按配方称取所述苯酐和/或四氢苯酐与所述含有羟基的一元胺，分批加入反应釜中，投料过程中控制所述反应釜中的温度不超过80℃，投料完成后在0.5-1h升温至100-110℃，然后在2.5-3.5h内升温至195-205℃，即制成。

根据本发明的一些优选方面，所述亚胺醇的酸值小于等于5mgKOH/g。

根据本发明的一些优选方面，所述含有羟基的一元胺为一乙醇胺。

根据本发明的一些优选方面，所述二元酸酐为顺丁烯二酸酐和/或反丁烯二酸。

根据本发明的一些优选方面，所述二元醇为新戊二醇和/或丙二醇。

根据本发明的一些具体且优选的方面，所述环氧树脂为选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、多酚型缩水甘油醚类环氧树脂和海因环氧中的一种或多种的组合。

根据本发明的一些具体且优选的方面，所述第一环氧树脂改性剂为选自丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐、反丁烯二酸酐的一种或多种的组合。

根据本发明的一些具体且优选的方面，所述第二环氧树脂改性剂为选自N、N-二甲基苄胺、2，4，6-三(二甲胺甲基)苯酚、三乙醇胺、吡啶中的一种或多种的组合。

根据本发明的一些具体且优选的方面，所述稀释剂为选自2-苯氧乙基丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1、6-己二酸二丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯、1、4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种的组合。

根据本发明的一些具体且优选的方面，所述酚醛树脂为选自选自2123酚醛树脂、2402酚醛树脂、2401酚醛树脂的一种或多种组合。

根据本发明的一些具体且优选的方面，所述原料还包含阻聚剂、引发剂和助剂中的一种或多种的组合，所述阻聚剂为选自对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、对苯醌中的一种或多种的组合；所述的引发剂为选自过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰丁酯、过氧化甲乙酮、过氧化二异丙苯中的一种或多种的组合，所述引发剂为选自过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰丁酯、过氧化甲乙酮、过氧化二异丙苯中的一种或多种的组合，所述助剂为选自金属羧酸盐、乙酰丙酮金属盐、硼酸酯类硼胺络合物中的一种或多种的组合。

根据本发明的一些具体且优选的方面，以质量份数计，所述原料包括环氧树脂40-45份、第一环氧树脂改性剂2-5份、第二环氧树脂改性剂0.4-0.5份、稀释剂12-15份、酚醛树脂8-10份、聚酯亚胺树脂15-22份，还选择性地包含阻聚剂0.1-0.2份、引发剂1-1.5份和助剂0.2-0.3份中的一种多种的组合。

本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的环保型绝缘浸渍漆的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将环氧树脂投入反应釜中，升温至90～110℃，抽真空；

(2)控制温度在90～120℃，向所述的反应釜中滴加第一环氧树脂改性剂和第二环氧树脂改性剂的混合物；

(3)在90～120℃反应3～6h，测量酸值小于等于1mgKOH/g；

(4)降温至80～90℃加入聚酯亚胺树脂，混合；

(5)降温至50～60℃加入稀释剂、酚醛树脂，混合；

还选择性地包括步骤(6)：降温至30～40℃加入剩余原料，混合，制成所述环保型绝缘浸渍漆。

本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的环保型绝缘浸渍漆在中高压电机中的应用。

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：

本发明的环保型绝缘浸渍漆在以环氧树脂为基体树脂的基础上，通过采用特定结构的聚酯亚胺树脂复配，再结合酚醛树脂作为固化剂，使得制备的浸渍漆在具有优异的环保性能、机械力学性能、电气性能的前提下能够兼具固化速度较快，固化温度较低，尤其是赋予了本发明浸渍漆耐高温性能，且挥发份小，相比于现有技术中不能兼具的缺陷，本发明具有更明显更优异的综合性能。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；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。

下述中，如无特殊说明，所有的原料均来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。

实施例1

本实施例提供一种聚酯亚胺树脂，以质量份数计，其原料包含亚胺醇(1.8份)、顺丁烯二酸酐(2份)、新戊二醇(1份)；其中亚胺醇由摩尔比为1∶1的四氢苯酐、一乙醇胺反应制成。

制备过程如下：按配方称取上述各原料，将摩尔比为1∶1的四氢苯酐、一乙醇胺分批投入反应釜，投料过程控制反应釜温不超过80℃，投料完成后在45min升到105℃，再在3h升到200℃，反应结束后，控制馏出口温度不超过110℃，当馏出口温度降至80℃以下时开始抽真空20h，取样测酸值≤5，即制得亚胺醇；

然后投入顺丁烯二酸酐、新戊二醇，控制反应温度逐步升至200℃发生酯化反应，即制得所述聚酯亚胺树脂。

实施例2

本实施例提供一种聚酯亚胺树脂，以质量份数计，其原料包含亚胺醇(1.7份)、反丁烯二酸酐(1.8份)、丙二醇(1份)；其中亚胺醇由摩尔比为1∶1的苯酐、一乙醇胺反应制成。

制备过程如下：按配方称取上述各原料，将摩尔比为1∶1的苯酐、一乙醇胺分批投入反应釜，投料过程控制反应釜温不超过80℃，投料完成后在45min升到105℃，再在3h升到200℃，反应结束后，控制馏出口温度不超过110℃，当馏出口温度降至80℃以下时开始抽真空20h，取样测酸值≤5，即制得亚胺醇；

然后投入反丁烯二酸酐、丙二醇，控制反应温度逐步升至200℃发生酯化反应，即制得所述聚酯亚胺树脂。

实施例3

本实施例提供一种聚酯亚胺树脂，以质量份数计，其原料包含亚胺醇(2份)、反丁烯二酸酐(2份)、新戊二醇(0.8份)、丙二醇(0.2份)；其中亚胺醇由摩尔比为1∶1的苯酐、一乙醇胺反应制成。

制备过程如下：按配方称取上述各原料，将摩尔比为1∶1的苯酐、一乙醇胺分批投入反应釜，投料过程控制反应釜温不超过80℃，投料完成后在45min升到105℃，再在3h升到200℃，反应结束后，控制馏出口温度不超过110℃，当馏出口温度降至80℃以下时开始抽真空20h，取样测酸值≤5，即制得亚胺醇；然后投入反丁烯二酸酐、新戊二醇、丙二醇，控制反应温度逐步升至200℃发生酯化反应，即制得所述聚酯亚胺树脂。

实施例4

本实施例提供一种环保型绝缘浸渍漆，以质量份数计，所述原料包括：

其制备方法包括：

1.将双酚A型环氧树脂加入反应釜中，升温至110℃，抽真空30min；

2.控制温度在110℃，向所述的反应釜中分批加入顺丁烯二酸酐和吡啶，分批加入时间为40min；

3.在110℃反应5h，测量酸值小于等于1mgKOH/g；

4.降温至80℃加入实施例1制备的聚酯亚胺树脂，搅拌30min；

5.降温至50℃加入三丙二醇二丙烯酸酯、2123酚醛树脂搅拌30min；

6.降温至40℃加入对苯二酚、过氧化二异丙苯、乙酰丙酮金属盐，搅拌40min，过滤，制得所述环保型绝缘浸渍漆。试验结果参见表1。

实施例5

本实施例提供一种环保型绝缘浸渍漆，以质量份数计，所述原料包括：

其制备方法包括：

1.将双酚F型环氧树脂加入反应釜中，升温至100℃，抽真空40min；

2.控制温度在100℃，向所述的反应釜中分批加入丙烯酸和N、N-二甲基苄胺，分批加入时间为60min；

3.在100℃反应4h，测量酸值小于等于1mgKOH/g；

4.降温至80℃加入实施例1制备的聚酯亚胺树脂，搅拌30min；

5.降温至60℃加入1、6-己二酸二丙烯酸酯、2402酚醛树脂搅拌30min；

6.降温至40℃加入对苯醌、过氧化苯甲酰、硼酸酯类硼胺络合物，搅拌40min，过滤，制得所述环保型绝缘浸渍漆。试验结果参见表1。

实施例6

本实施例提供一种环保型绝缘浸渍漆，以质量份数计，所述原料包括：

其制备方法包括：

1.将脂环族环氧树脂加入反应釜中，升温至90℃，抽真空30min；

2.控制温度在90℃，向所述的反应釜中分批加入甲基丙烯酸和三乙醇胺，分批加入时间为60min；

3.在90℃反应6h，测量酸值小于等于1mgKOH/g；

4.降温至80℃加入实施例2制备的聚酯亚胺树脂，搅拌30min；

5.降温至50℃加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、2401酚醛树脂搅拌30min；

6.降温至30℃加入对苯二酚、过氧化甲乙酮、金属羧酸盐，搅拌40min，过滤，制得所述环保型绝缘浸渍漆。试验结果参见表1。

实施例7

本实施例提供一种环保型绝缘浸渍漆，以质量份数计，所述原料包括：

其制备方法包括：

1.将双酚A型环氧树脂加入反应釜中，升温至100℃，抽真空30min；

2.控制温度在100℃，向所述的反应釜中分批加入甲基丙烯酸和吡啶，分批加入时间为60min；

3.在100℃反应6h，测量酸值小于等于1mgKOH/g；

4.降温至80℃加入实施例3制备的聚酯亚胺树脂，搅拌30min；

5.降温至50℃加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、2123酚醛树脂搅拌30min；

6.降温至30℃加入对苯二酚、过氧化甲乙酮、乙酰丙酮金属盐，搅拌40min，过滤，制得所述环保型绝缘浸渍漆。试验结果参见表1。

对比例1

基本同实施例4，其区别仅在于将实施例1制备的聚酯亚胺树脂替换为常规的市售亚胺改性的聚酯树脂。

对比例2

基本同实施例4，其区别仅在于将酚醛树脂固化剂替换为常用的环氧树脂固化剂D230。

对比例3

基本同实施例4，其区别仅在于：其使用的聚酯亚胺树脂采用如下方法制备而得：将摩尔比为1∶1的偏苯三甲酸酐、一乙醇胺分批投入反应釜，投料过程控制反应釜温不超过80℃，投料完成后在45min升到105℃，再在3h升到200℃，反应结束后，控制馏出口温度不超过110℃，当馏出口温度降至80℃以下时开始抽真空20h，取样测酸值≤5，即制得亚胺醇；然后投入顺丁烯二酸酐、新戊二醇，控制反应温度逐步升至200℃发生酯化反应，即制得聚酯亚胺树脂。

性能测试

将上述实施例4-7以及对比例1-2所制得的绝缘浸渍漆应用于电机的绝缘材料中，测得形成的固化涂膜的性能参数如表1所示。

下述各性能采用的测试标准为GB/T 15022.2-2007：

拉伸强度，总体积收缩率，介质损耗因数，介电强度，粘结强度，粘度：4#杯23℃±2℃，胶凝时间：试管法140℃±2℃，挥发份(铝盒4.5*4.5*2)10g,140℃2h 160℃2h，贮存稳定性：50℃96h粘度增长倍数，体积电阻系数(常态)。

表1

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 (6)

1.一种环保型绝缘浸渍漆，所述浸渍漆的原料包括环氧树脂、第一环氧树脂改性剂、第二环氧树脂改性剂、稀释剂和固化剂，其特征在于，所述原料还包括聚酯亚胺树脂，所述固化剂为酚醛树脂，所述环氧树脂、所述聚酯亚胺树脂和所述酚醛树脂的投料质量比为4-5.8∶1.5-2.8∶1；

所述聚酯亚胺树脂由亚胺醇、二元酸酐和二元醇在温度80-210℃下反应而制成，所述亚胺醇、所述二元酸酐和所述二元醇的投料摩尔比为1.7-2∶1.8-2∶1；

所述亚胺醇通过如下方法制备而得：按配方称取所述苯酐和/或四氢苯酐与所述含有羟基的一元胺，分批加入反应釜中，投料过程中控制所述反应釜中的温度不超过80℃，投料完成后在0.5-1h升温至100-110℃，然后在2.5-3.5h内升温至195-205℃，即制成；

所述苯酐和/或四氢苯酐与所述含有羟基的一元胺的投料摩尔比为0.8-1.5∶1；

所述亚胺醇的酸值小于等于5mgKOH/g，所述含有羟基的一元胺为一乙醇胺。

2.根据权利要求1所述的环保型绝缘浸渍漆，其特征在于，所述二元酸酐为顺丁烯二酸酐和/或反丁烯二酸；和/或，所述二元醇为新戊二醇和/或丙二醇。

3.根据权利要求1所述的环保型绝缘浸渍漆，其特征在于，所述环氧树脂为选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、多酚型缩水甘油醚类环氧树脂和海因环氧中的一种或多种的组合；和/或，所述第一环氧树脂改性剂为选自丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐、反丁烯二酸酐的一种或多种的组合；和/或，所述第二环氧树脂改性剂为选自N、N-二甲基苄胺、2，4，6-三（二甲胺甲基）苯酚、三乙醇胺、吡啶中的一种或多种的组合；和/或，所述稀释剂为选自2-苯氧乙基丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1、6-己二酸二丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯、1、4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种的组合；和/或，所述酚醛树脂为选自选自2123酚醛树脂、2402酚醛树脂、2401酚醛树脂的一种或多种组合；和/或，所述原料还包含阻聚剂、引发剂和助剂中的一种或多种的组合，所述阻聚剂为选自对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、对苯醌中的一种或多种的组合；所述的引发剂为选自过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰丁酯、过氧化甲乙酮、过氧化二异丙苯中的一种或多种的组合，所述助剂为选自金属羧酸盐、乙酰丙酮金属盐、硼酸酯类硼胺络合物中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的环保型绝缘浸渍漆，其特征在于，以质量份数计，所述原料包括环氧树脂40-45份、第一环氧树脂改性剂2-5份、第二环氧树脂改性剂0.4-0.5份、稀释剂12-15份、酚醛树脂8-10份、聚酯亚胺树脂15-22份，还选择性地包含阻聚剂0.1-0.2份、引发剂1-1.5份和助剂0.2-0.3份中的一种多种的组合。

5.一种权利要求1-4中任一项权利要求所述的环保型绝缘浸渍漆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将环氧树脂投入反应釜中，升温至90~110℃，抽真空；

（2）控制温度在90~120℃，向所述的反应釜中滴加第一环氧树脂改性剂和第二环氧树脂改性剂的混合物；

（3）在90~120℃反应3~6h，测量酸值小于等于1mgKOH/g；

（4）降温至80~90℃加入聚酯亚胺树脂，混合；

（5）降温至50~60℃加入稀释剂、酚醛树脂，混合；

还选择性地包括步骤（6）：降温至30~40℃加入剩余原料，混合，制成所述环保型绝缘浸渍漆。

6.一种权利要求1-4中任一项权利要求所述的环保型绝缘浸渍漆在中高压电机中的应用。