CN116217997A - 一种半固化玻璃布绑扎带及其应用 - Google Patents

一种半固化玻璃布绑扎带及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种半固化玻璃布绑扎带及其应用。本发明的半固化玻璃布绑扎带由浸渍有环氧树脂胶液的无纬无碱玻璃布固化至B阶段，然后冷却收卷形成，环氧树脂胶液包括液体环氧树脂、增韧剂、云母粉、气相二氧化硅、固化剂、炭黑、石墨和活性稀释剂，且环氧树脂胶液不含有机溶剂。本发明提供的半固化玻璃布绑扎带具有更高的强度，具有防电晕性能，在高压电机和高压变压器上应用时具有更长的使用寿命，本发明的半固化玻璃布绑扎带无需使用大量有机溶剂，更加环保、安全。

Description

一种半固化玻璃布绑扎带及其应用
技术领域
本发明具体涉及一种半固化玻璃布绑扎带及其应用。
背景技术
电机及变压器中需要应用到大量的绑扎带，如电机中电枢绕组、转子线圈、变压器铁芯等的绑扎，其绑扎的紧固程度和长期稳定性直接关系到产品运行的可靠性，当绑扎不紧或者经过长期老化后绑扎强度降低会造成运行时的噪声较大以及损耗增加。
电机定子及变压器铁芯绑扎带通常有棉布带、聚酯紧缩带、网状无纬带、涤纶绳和玻璃布带等。虽然棉布和聚酯无纺布类绑扎带柔软性好，但机械强度低、易吸潮且耐热性差。玻璃纤维布相比棉布和聚酯无纺布具有抗张强度高、耐热性好、不易吸湿等优点，在过去的一段时间里，在高压电机和高压变压器中由于耐电压和耐热等级要求较高，这些以棉布、聚酯无纺布和薄绸为主的材料逐渐被玻璃纤维所替代。普通玻璃纤维布未经处理柔软性差，易弯折断裂，目前常见的处理方法是在无纬玻璃纤维布上涂覆上一层固化的聚酯树脂或者改性韧性环氧树脂。其中聚酯树脂的耐热性较低，通常仅能达到B级。专利CN1034377A报道了一种玻璃纤维布绑扎带用的浸渍树脂，可用于生产F级玻璃布绑扎带，采用了环氧、固化剂、增塑剂、丙酮等混合物组成的浸渍树脂胶液，虽然配方中增加了不少增塑剂调整浸渍后玻璃纤维布的柔韧性，但是完全固化后的玻纤布仍然不够柔软不利于应用包扎。另外高压变压器在绑扎带的尖角和层间空隙处还存在局部放电腐蚀，长期使用中会造成由于树脂电晕腐蚀老化后玻纤布老化脆裂。此外该浸渍树脂胶液中还含有大量挥发性有机溶剂，生产工艺不够环保。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有导电作用的高强度半固化玻璃布绑扎带。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种半固化玻璃布绑扎带，其由浸渍有环氧树脂胶液的无纬无碱玻璃布固化至B阶段，然后冷却收卷形成，所述的环氧树脂胶液包括液体环氧树脂、韧性改性树脂、云母粉、气相二氧化硅、固化剂、炭黑、石墨和活性稀释剂，所述的环氧树脂胶液不含有机溶剂。
优选地，按所述的环氧树脂胶液中质量为100％计，所述的环氧树脂胶液包括如下组分：
液体环氧树脂 45％～60％；
增韧剂 2％～6％；
云母粉 5％～10％；
气相二氧化硅 1％～3％；
固化剂 8％～15％；
炭黑 0.5％～1％；
石墨 1％～3％；
活性稀释剂 5％～20％。
进一步优选地，按所述的环氧树脂胶液中质量为100％计，所述的环氧树脂胶液包括如下组分：
液体环氧树脂 55％～60％；
增韧剂 4％～6％；
云母粉 6％～10％；
气相二氧化硅 1％～3％；
固化剂 8％～10％；
炭黑 0.5％～1％；
石墨 1％～3％；
活性稀释剂 10％～15％
优选地，所述的液体环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或酚醛环氧树脂。
根据一些具体的实施方式，所采用的双酚A型环氧树脂为NPRL127环氧树脂或128环氧树脂。
根据一些具体的实施方式，所采用的酚醛环氧树脂为NPPL630L酚醛环氧树脂。
优选地，所述的增韧剂为液态液体橡胶共聚物。
进一步优选地，为环氧基封端的聚丁二烯丙烯腈(ETBN)。
优选地，所述的云母粉的粒径为5～20μm。
优选地，所述的云母粉为白云母粉。
优选地，所述的气相二氧化硅优选的为市售的Aerosil R202。
优选地，所述的固化剂为三氯化硼或三氟化硼的胺类配合物。
进一步优选地，所述的固化剂为三氯化硼或三氟化硼二甲基辛胺络合物。
优选地，所述的炭黑为纳米级乙炔和炉法炭黑的混合物。
优选地，所述的石墨为市售的纳米级石墨。
优选地，所述的石墨的粒径为20～100nm。
优选地，所述的活性稀释剂为缩水甘油醚。
优选地，所述的液体环氧树脂为双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂的组合物，所述的双酚A型环氧树脂和所述的酚醛环氧树脂的质量比为1：1～4，例如1:1、1:2、1:3、1:4。
优选地，所述的活性稀释剂为对叔丁基苯基缩水甘油醚和/或1，6-己二醇二缩水甘油醚。
优选地，所述的无纬无碱玻璃布所用的玻璃丝规格为90～275g/1000m，直径为6～13μm，玻璃丝密度为2～4根/mm。
优选地，所述的浸渍有环氧树脂胶液的无纬无碱玻璃布在温度范围为50℃～120℃的烘干炉内干燥固化。
本发明通过电工用无纬玻璃纤维布浸渍在加热的含高沸点活性稀释剂和导电粒子的环氧树脂胶液中，并通过控制固化温度和时间来控制半导体胶液在基材上的固化度，使胶液固化到B阶段，母材冷却收卷后得到一种高强度半固化的玻璃布绑扎带。
优选地，所述的半固化玻璃布绑扎带采用如下方法制备得到：
(1)配制环氧树脂胶液；
(2)将无纬无碱玻璃布浸渍在步骤(1)的环氧树脂胶液中；
(3)将浸渍有环氧树脂胶液胶液的无纬无碱玻璃布经温度范围为50℃～120℃的烘干炉内干燥固化，直到环氧树脂胶液固化到B阶段；
(4)将步骤(3)中出烘干炉的无纬无碱玻璃布在30～60S内冷却至室温，收卷后于5℃～10℃下保存。
本发明还提供所述的半固化玻璃布绑扎带在电机或变压器中的应用。
本发明的半固化玻璃布绑扎带在应用时柔软，使用方便，绑扎后通过进一步热固化后可形成高强度韧性绑扎，尤其在多层包扎固化后，强度比现在涂覆固化树脂的绑扎带明显提高。
本发明的半固化玻璃布绑扎带具有导电性，在高压电机和高压变压器中应用中，使得绑扎带与所绑扎变压器的铁芯等在同一电位上，能有效起到防晕作用，防止了玻纤布绑扎带尖角和层间空隙处的气隙发生局部放电造成树脂老化和玻璃布脆化，有效避免绑扎强度降低，保证了高压电机和高压变压器的长期使用寿命。
相比传统的柔软棉布和常规的玻璃布绑扎带，由于本发明的半固化玻璃布绑扎带具有更高的强度，在需要高强度多层绑扎的应用中能有效降低材料的使用量和成本。
本发明半固化玻璃布绑扎带在生产和应用过程避免使用大量的有机溶剂，极大降低了对环境和生产操作人员危害。
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：
本发明提供的半固化玻璃布绑扎带具有更高的强度，具有防电晕性能，在高压电机和高压变压器上应用时具有更长的使用寿命，本发明的半固化玻璃布绑扎带无需使用大量有机溶剂，更加环保、安全。
具体实施方式
下面结合具体的实施案例对本发明的技术方案进一步描述，但本发明不只限于下面的实施例。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。
如无特殊说明，本发明中使用的原料均为市售产品。
实施例1
本实施例提供一种高强度半固化玻璃布绑扎带，通过以下步骤制备：
(1)配制环氧树脂胶液：
在特殊的含刮壁器的高剪切搅拌器中，先将40kg液体127环氧树脂和20kg酚醛环氧树脂NPPL630L加入到带恒温循环水控温的搅拌器中，开起搅拌在600RPM并在40℃恒温下搅拌约15分钟直至环氧树脂完全混合溶解。将粒径约10μm的白云母粉8kg和气相二氧化硅Aerosil R202粒子2kg，依次缓慢加入到环氧树脂中，投料过程中控制搅拌速度为600RPM，将粉料全部加入到树脂中后，提高搅拌和剪切速率至1400RPM继续搅拌约0.5小时至半导电粒子均匀分散在液体环氧树脂中。将增韧剂ETBN 5kg、固化剂三氟化硼二甲基辛胺络合物7kg、1kg炭黑(纳米级乙炔和炉法炭黑混合物，粒径范围为20～100nm)，石墨2kg，依次加入至对叔丁基苯基缩水甘油醚15kg中，搅拌至固化剂、炭黑和石墨完全分散均匀后，一起加入到上述环氧树脂和粉体的混合物中，在1400RPM搅拌和剪切速率下继续搅拌约45分钟至混合均匀，得到环氧树脂胶液。
(2)将150根克重为134g/1000m，直径为9μm的无碱玻璃丝经过整经装置形成密度为3根/mm宽度约50mm的无纬无碱玻璃布，然后浸入装有上述配制好的环氧树脂胶液的胶槽内，胶槽内温度设定为40℃以加热降低环氧树脂胶液的粘度，更好的浸润无纬无碱玻璃布，同时用搅拌器不断搅拌使槽内环氧树脂胶液均匀无沉淀。
(3)浸润后的无纬无碱玻璃布经过固定间距的双夹板将过多的环氧树脂胶液挤回槽内，布带经辊轮以5m/min的速度进入温度分布在80℃～150℃的垂直烘干炉内将环氧树脂胶液固化到B阶，并通过冷却箱由水冷空气将半固化的绑扎带在60S内冷却至接近室温后收卷成200米宽度为50mm的成品卷材，放入温度为5℃的冷库备用。
实施例2
本实施例提供一种高强度半固化玻璃布绑扎带，通过以下步骤制备：
(1)配制环氧树脂胶液：
在特殊的含刮壁器的高剪切搅拌器中，先将35kg液体127环氧树脂和25kg酚醛环氧树脂NPPL630L加入到带恒温循环水控温的搅拌器中，开起搅拌在600RPM并在40℃恒温下搅拌约15分钟直至环氧树脂完全混合溶解。将粒径约10μm的白云母粉7kg和气相二氧化硅Aerosil R202粒子2kg，依次缓慢加入到环氧树脂中，投料过程中控制搅拌速度为600RPM，将粉料全部加入到树脂中后，提高搅拌和剪切速率至1400RPM继续搅拌约0.5小时至半导电粒子均匀分散在液体环氧树脂中。将增韧剂ETBN 5kg、固化剂三氟化硼二甲基辛胺络合物7kg、1kg炭黑(纳米级乙炔和炉法炭黑混合物，粒径范围为20～100nm)，石墨3kg，依次加入至对叔丁基苯基缩水甘油醚15kg中，搅拌至固化剂、炭黑和石墨完全分散均匀后，一起加入到上述环氧树脂和粉体的混合物中，在1400RPM搅拌和剪切速率下继续搅拌约45分钟至混合均匀，得到环氧树脂胶液。
(2)将150根克重为198g/1000m，直径为11μm的无碱玻璃丝经过整经装置形成密度为3根/mm宽度约50mm的无纬无碱玻璃布，然后浸入装有上述配制好的环氧树脂胶液的胶槽内，胶槽内温度设定为40℃以加热降低环氧树脂胶液的粘度，更好的浸润无纬无碱玻璃布，同时用搅拌器不断搅拌使槽内环氧树脂胶液均匀无沉淀。
(3)浸润后的无纬无碱玻璃布经过固定间距的双夹板将过多的环氧树脂胶液挤回槽内，布带经辊轮以5m/min的速度进入温度分布在80℃～150℃的垂直烘干炉内将环氧树脂胶液固化到B阶，并通过冷却箱由水冷空气将半固化的绑扎带在60S内冷却至接近室温后收卷成200米宽度为50mm的成品卷材，放入温度为5℃的冷库备用。
对比例1
本对比例提供一种全固化玻璃布绑扎带(采用专利CN1034377A的胶液配方，无纬无碱玻璃布所用的玻璃丝与实施例1相同)。
(1)胶液配制：
在特殊的含刮壁器的高剪切搅拌器中，先将E42(NPEL134)环氧树脂75kg，E12(NPES304)环氧树脂25kg，增塑剂邻苯二甲酸二丁酯5kg，溶剂丙酮60kg依次缓慢加入到搅拌器中，搅拌速度控制在600RPM，搅拌约1小时候，待环氧树脂完全溶解形成均一的溶液后，将固化剂胺基硼烷型化合物8kg加入到混合中，再搅拌约30分钟将混合物搅拌均匀。
(2)将150根克重为134g/1000m，直径为9um的无碱玻璃丝经过整经装置形成密度为3根/mm宽度约50mm的无纬无碱玻璃布浸入装有上述配制好的胶液槽内，让胶液彻底浸渍无纬无碱玻璃布；
(3)浸润后的无纬无碱玻璃布经过固定间距的双夹板将过多的胶液挤回槽内，布带经辊轮以5m/min的速度进入温度分布在80℃～150℃的垂直烘干炉内将胶液彻底固化，并通过冷却箱由水冷空气将绑扎带冷却至接近室温后收卷成200米宽度为50mm的成品卷材，放入常温储藏库备用。
对实施例1和实施例2半固化玻璃布绑扎带和对比例1的全固化玻璃布绑扎带的主要性能进行测试，结果参见表1：
表1
Figure BDA0003989971740000061
注：挺度参考IEC60371-2云母带挺度测试方法进行测试；拉伸强度按照IEC60394-2方法进行测试；表面电阻率按照ASTM D 257方法进行测试。
3层样品固化后测试拉伸强度：取三段50mm宽长200mm的样品叠合在一起，放入加压的模具中，压力设置在50N，将整个模具放入150℃烘箱固化15分钟后取出样品冷却后按照IEC 60394-2进行拉伸强度测试。
由表1可知，本发明提供的半固化玻璃布绑扎带在使用时具有更高的柔软性，更高的强度且具有导电性，能有效起到防晕作用，防止了玻纤布绑扎带尖角和层间空隙处的气隙发生局部放电造成树脂老化和玻璃布脆化，保证高压电机和高压变压器的长期使用寿命。本发明的半固化玻璃布绑扎带在制备和使用过程中均不涉及大量有机溶剂，更加环保。
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 (9)

1.一种半固化玻璃布绑扎带，其特征在于，其由浸渍有环氧树脂胶液的无纬无碱玻璃布固化至B阶段，然后冷却收卷形成，所述的环氧树脂胶液包括液体环氧树脂、韧性改性树脂、云母粉、气相二氧化硅、固化剂、炭黑、石墨和活性稀释剂，所述的环氧树脂胶液不含有机溶剂。
2.根据权利要求1所述的半固化玻璃布绑扎带，其特征在于，按所述的环氧树脂胶液中质量为100%计，所述的环氧树脂胶液包括如下组分：
液体环氧树脂 45%~60%；
增韧剂 2%~6%；
云母粉 5%~10%；
气相二氧化硅 1%~3%；
固化剂 8%~15%；
炭黑 0.5%~1%；
石墨 1%~3%；
活性稀释剂 5%~20%。
3.根据权利要求1所述的半固化玻璃布绑扎带，其特征在于，所述的液体环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或酚醛环氧树脂；
和/或，所述的增韧剂为液态液体橡胶共聚物；
和/或，所述的云母粉的粒径为5~20μm；
和/或，所述的固化剂为三氯化硼或三氟化硼的胺类配合物；
和/或，所述的炭黑为纳米级乙炔和炉法炭黑的混合物；
和/或，所述的石墨的粒径为20~100nm；
和/或，所述的活性稀释剂为缩水甘油醚。
4.根据权利要求1所述的半固化玻璃布绑扎带，其特征在于，所述的液体环氧树脂为双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂的组合物，所述的双酚A型环氧树脂和所述的酚醛环氧树脂的质量比为1：1~4。
5.根据权利要求1所述的半固化玻璃布绑扎带，其特征在于，所述的活性稀释剂为对叔丁基苯基缩水甘油醚和/或1，6-己二醇二缩水甘油醚。
6.根据权利要求1所述的半固化玻璃布绑扎带，其特征在于，所述的无纬无碱玻璃布所用的玻璃丝规格为90~275g/1000m，直径为6~13μm，玻璃丝密度为2~4根/mm。
7.根据权利要求1所述的半固化玻璃布绑扎带，其特征在于，所述的浸渍有环氧树脂胶液的无纬无碱玻璃布在温度范围为50℃~120℃的烘干炉内干燥固化。
8.根据权利要求1所述的半固化玻璃布绑扎带，其特征在于，其采用如下方法制备得到：
（1）配制环氧树脂胶液；
（2）将无纬无碱玻璃布浸渍在步骤（1）的环氧树脂胶液中；
（3）将浸渍有环氧树脂胶液胶液的无纬无碱玻璃布经温度范围为50℃~120℃的烘干炉内干燥固化，直到环氧树脂胶液固化到B阶段；
（4）将步骤（3）中出烘干炉的无纬无碱玻璃布在30~60S内冷却至室温，收卷后于5℃~10℃下保存。
9.如权利要求1至8中任一项所述的半固化玻璃布绑扎带在电机或变压器中的应用。
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