CN117625005A - 一种无溶剂环氧绝缘浸渍漆及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电工绝缘材料技术领域，涉及一种无溶剂环氧绝缘浸渍漆及制备方法，所述浸渍漆包括树脂组分、增韧剂、消泡剂、促进剂和固化剂；所述树脂组分为脂环族环氧树脂与双酚A环氧树脂，双酚F环氧树脂或环氧稀释剂中的至少一种的混合物。本发明以脂环族环氧树脂为主体树脂，能够降低无溶剂环氧绝缘浸渍漆体系的粘度，且无需加入溶剂，能够极大的提高浸渍效率和降低浸渍温度，并且拉伸强度、弯曲强度以及电气绝缘性能更具有优越性。

Description

一种无溶剂环氧绝缘浸渍漆及制备方法

技术领域

本发明属于电工绝缘材料技术领域，尤其涉及一种无溶剂环氧绝缘浸渍漆及制备方法。

背景技术

绝缘浸渍漆是电子电气器件或设备中十分重要的绝缘材料之一，它主要是利用浸渍工序来将绝缘漆彻底的渗透，然后使渗透液填充到线圈等部件，再经过固化工艺将线圈导线两者整体的粘结在一起，成为绝缘整体材料。在此过程中，材料的表面会形成连续的绝缘层，从而提高了材料的电气性能、力学性能等重要防护性能。

根据绝缘漆的基本组成，可将绝缘漆分为有溶剂漆和无溶剂漆。有溶剂浸渍漆是最早使用的，也是目前仍在大量使用的一类绝缘漆，具有加工工艺简单、稳定性能好、价格较便宜的优点，但是有溶剂浸渍漆中的溶剂，如甲苯、二甲苯、四氯化碳等，这些有机溶剂对人体有一定的毒害，而且会造成环境污染，并且由于固化过程中溶剂挥发，漆液的填充效果较差，使产品电气性能下降。无溶剂浸渍漆是指不含有挥发性的惰性溶剂，能整体固化的液态树脂混合物。它的基本特性用途与有溶剂漆相符，但与有溶剂漆相比，无溶剂漆具有以下优点：(1)绝缘层无气隙，内干性好，导热性好，耐电晕性好；(2)与导线间的粘结强度高；(3)减少浸漆次数，缩短烘焙工艺时间；(4)浸渍工艺便于采用机械化和自动化操作，减少环境污染。基于上述优点，当前绝缘浸渍漆研究的热点主要集中在无溶剂漆的研制上。

目前，无溶剂浸渍漆主要有以下几类：不饱和聚酯浸渍漆、二苯醚浸渍漆、有机硅浸渍漆以及环氧树脂浸渍漆。

中国专利CN109054601B公开了一种耐湿热高韧性改性不饱和聚酯无溶剂浸渍漆，所述浸渍漆通过引入大量疏水基团增加了浸渍漆的耐水性和耐湿热性；但是不饱和聚酯浸渍漆在固化过程中挥发成分较多，存在收缩率大、表面干燥性差等缺点。

中国专利CN201117319Y公开了一种H级聚酯改性二苯醚少胶粉云母带，是一种采用聚酯改性二苯醚制备的耐热等级H级浸渍漆，所述浸渍漆具有较高的耐热性，但是二苯醚浸渍漆固化温度较高，并且在固化时产生的小分子产物多会导致漆膜表面不平整，脆性大容易开裂。

中国专利CN105585957B公开了一种有机硅浸渍漆及其制备方法和应用，所述有机硅浸渍漆固化后成型后具有显著的耐热性和阻燃性，400℃下2h的热失重率小于10％，阻燃性能达到V0级，但是所述浸渍漆在制备过程中需要采用贵金属铂作为催化剂，增加了浸渍漆成本以及工艺复杂度，除此之外有机硅浸渍漆在高温时粘结力差，容易造成漆膜脱落而造成安全隐患。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种无溶剂环氧绝缘浸渍漆及制备方法，具体的技术方案如下：

本发明的第一个目的在于提供一种无溶剂环氧绝缘浸渍漆，包括树脂组分、增韧剂、消泡剂、促进剂和固化剂；

所述树脂组分为脂环族环氧树脂与双酚A环氧树脂，双酚F环氧树脂或环氧稀释剂中的至少一种的混合物。

进一步地，按照重量份计，所述无溶剂环氧绝缘浸渍漆包括：所述脂环族环氧树脂10～70份，双酚A环氧树脂10～30份，双酚F环氧树脂10～30份，环氧稀释剂2～30份，增韧剂2～20份，促进剂0.05～2份，消泡剂0.1～1份和固化剂90～120份。

本发明以脂环族环氧树脂为主体树脂提供一种用于电机浸渍的无溶剂环氧绝缘浸渍漆树脂体系。脂环族环氧树脂由于采用烯烃环氧化的方法得到环氧基团，由于没有环氧氯丙烷参加反应，具有氯离子含量低的特点，因此具有较高的绝缘性能；并且脂环族环氧树脂中没有芳香醚键，具有耐候性好、耐紫外光、抗电子辐射强的特点，除此之外，脂环族环氧树脂还具有粘度低的特点，能够快速的渗透到线圈之中，有利于缩短浸渍时间，提高浸渍效率。

进一步地，所述脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基3’,4’-环氧环己基甲酸酯，双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯，4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯，二氧化二聚环戊二烯，聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇醚中的一种或两种及以上的混合物；优选3,4-环氧环己基甲基3’,4’-环氧环己基甲酸酯。

本发明采用所述3,4-环氧环己基甲基3’,4’-环氧环己基甲酸酯，能够降低无溶剂环氧绝缘浸渍漆体系的粘度，且无需加入溶剂，能够极大的提高浸渍效率和降低浸渍温度，并且拉伸强度、弯曲强度以及电气绝缘性能优于商业化的以高纯双酚A环氧树脂为主体的Bakelite EPR162/EPH86浸渍体系。

进一步地，所述双酚A型环氧树脂为2,2'-[(1-甲基亚乙基)双(4,1-亚苯基甲醛)]双环氧乙烷的单一树脂或至少两种环氧当量不同树脂的混合物。

进一步地，所述双酚F型环氧树脂为双酚F二缩水甘油醚的单一树脂或至少两种环氧当量不同的树脂的混合物。

进一步地，所述环氧稀释剂为缩水甘油醚环氧稀释剂。

进一步地，所述环氧稀释剂为单官能团或双官能团活性稀释剂的一种或两种混合物，如单官能团稀释剂：1,4-丁二醇缩水甘油醚，丁基缩水甘油醚，辛基缩水甘油醚，异丙基缩水甘油醚，苯基缩水甘油醚，苄基缩水甘油醚，碳十二至十四烷基缩水甘油醚，烯丙基聚醚缩水甘油醚，碳十二烷基缩水甘油醚；双官能团稀释剂：二乙二醇二缩水甘油醚，乙二醇二缩水甘油醚，聚乙二醇二缩水甘油醚，二丙二醇二缩水甘油醚，聚丙二醇二缩水甘油醚，1,4-丁二醇二缩水甘油醚，1,4-环己烷二甲醇二缩水甘油醚，新戊二醇二缩水甘油醚。

进一步地，所述的增韧剂为核壳型橡胶纳米粒子增韧剂、SiO₂纳米粒子或聚醚多元醇等，优选PPG200、PPG400、PPG1000、PEG200、PEG400、PEG1000、MX154、MX125、MX150、MX267、MX553、MX170、MX139等。

进一步地，所述消泡剂为聚氧硅烷类消泡剂、改性聚氧硅烷类消泡剂中的至少两种的混合物；如毕克化学的聚氧硅烷类BYK-A530，BYK-1790，BYK-A501，BYK-A5250，BYK-1788，改性聚氧硅烷类BYK-1799，BYK-077，BYK-066N，BYK-525中的一种或两种及以上的混合物。

进一步地，所述促进剂为叔胺及其盐类或乙酰丙酮金属盐类中的一种或两种及以上的混合物。所述叔胺及其盐类为苄基二甲胺、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、N,N-二甲基苯胺或二乙氨基丙胺等；所述乙酰丙酮金属盐类为乙酰丙酮铝、乙酰丙酮钴、乙酰丙酮铬、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮镍或乙酰丙酮锌等。

进一步地，所述固化剂为酸酐固化剂中的一种或两种及以上的混合物。所述酸酐固化剂为四氢苯酐，六氢苯酐，甲基四氢苯酐，甲基六氢苯酐，纳迪克酸酐，甲基纳迪克酸酐，偏苯三甲酸酐或均苯四甲酸酐。

本发明的第二个目的在于一种上述无溶剂环氧绝缘浸渍漆的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备树脂溶液：在30～50℃、500～1000r/min转速下，将所述树脂组分搅拌0.5～1小时后加入增韧剂，搅拌速度不变，继续搅拌1～2小时，然后降至室温，即得到树脂溶液；

(2)制备固化剂组分：将固化剂，消泡剂和促进剂，在20～60℃、500～1000r/min转速下搅拌1～3小时，即得到固化剂组分；

(3)制备无溶剂环氧绝缘浸渍漆：将步骤(1)制得的树脂溶液与步骤(2)制得的固化剂组分，在30～50℃、500～1000r/min转速下真空搅拌1～3h，即得无溶剂环氧绝缘浸渍漆。

进一步地，在步骤(1)中，温度优选40℃，转速优选800r/min，树脂组分搅拌的时间优选1h。

进一步地，在步骤(2)中，若促进剂为液体，温度优选20～30℃，转速优选800r/min，搅拌时间优选2h；若促进剂为固体，温度优选50～60℃，转速优选800r/min，搅拌时间优选2h。

进一步地，在步骤(3)中，温度优选40℃，转速优选800r/min，真空度为-0.08MPa。

本发明的有益效果为：

本发明以脂环族环氧树脂为主体树脂提供一种用于电机浸渍的无溶剂环氧绝缘浸渍漆树脂体系；尤其是采用所述3,4-环氧环己基甲基3’,4’-环氧环己基甲酸酯，同时通过添加单官能团、双官能团活性稀释剂、核壳型增韧剂等功能性组分，能够降低无溶剂环氧绝缘浸渍漆体系的粘度，且无需加入溶剂，能够极大的提高浸渍效率和降低浸渍温度，并且拉伸强度、弯曲强度以及电气绝缘性能优于商业化的以高纯双酚A环氧树脂为主体的Bakelite EPR162/EPH86浸渍体系。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1：

一种用于电机浸渍的无溶剂环氧绝缘浸渍漆树脂体系，包括以下重量份的组分：

树脂组分：脂环族环氧树脂3,4-环氧环己基甲基3’,4’-环氧环己基甲酸酯60份，高纯双酚A型环氧树脂10份，高纯双酚F型环氧树脂10份，环氧稀释剂聚乙二醇二缩水甘油醚10份；

核壳橡胶增韧剂MX-15410份；固化剂甲基六氢苯酐110份，促进剂2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚1份，改性聚氧硅烷消泡剂BYK-066N 1份。

所述无溶剂环氧绝缘浸渍漆的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备树脂溶液：在40℃、800r/min转速下，将所述树脂组分搅拌1小时后加入增韧剂，搅拌速度不变，继续搅拌1小时，然后降至室温，即得到树脂溶液；

(2)制备固化剂组分：将固化剂，消泡剂和促进剂在25℃、800r/min转速下搅拌2小时，即得到固化剂组分；

(3)制备无溶剂环氧绝缘浸渍漆：将步骤(1)制得的树脂溶液与步骤(2)制得的固化剂组分，在40℃、800r/min转速、真空度为-0.08MPa下，搅拌2h，即得无溶剂环氧绝缘浸渍漆。

实施例2：

一种用于电机浸渍的无溶剂环氧绝缘浸渍漆树脂体系，包括以下重量份的组分：

树脂组分：脂环族环氧树脂3,4-环氧环己基甲基3’,4’-环氧环己基甲酸酯40份，双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯20份，高纯双酚A型环氧树脂10份，高纯双酚F型环氧树脂10份，稀释剂异丙基缩水甘油醚10份，核壳橡胶增韧剂MX-15410份；

固化剂甲基六氢苯酐105份，促进剂2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚1份，改性聚氧硅烷消泡剂BYK-066N 1份。

所述无溶剂环氧绝缘浸渍漆的制备方法与实施例1的方法相同，此处不再赘述。

对比例1：

一种用于电机浸渍的浸渍漆树脂体系，包括以下重量份的组分：

树脂组分：商用高纯双酚A环氧树脂EPR162；

固化剂组分：商用EPH868；

所述用于电机浸渍的浸渍漆树脂体系制备方法与实施例1相同，此处不再赘述。

对比例2

一种用于电机浸渍的浸渍漆树脂体系，包括以下重量份的组分：

树脂组分：高纯双酚A型环氧树脂60份，高纯双酚F型环氧树脂20份，核壳橡胶增韧剂MX-15410份，稀释剂聚乙二醇二缩水甘油醚9份；

固化剂甲基六氢苯酐100份，促进剂2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚1份，改性聚氧硅烷消泡剂BYK-066N 1份。

所述用于电机浸渍的浸渍漆树脂体系制备方法与实施例1相同，此处不再赘述。

实验检测数据如下：

力学性能测试按照GB/T2567-2008进行测试，击穿强度按照IEC60243进行测试，损耗因数按照IEC60250进行测试，体积电阻率,表面电阻按照IEC60093进行测试。

实施例和对比例环氧树脂组分基础物性对比如表1所示：

表1.实施例和对比例环氧树脂组分基础物性对比表

从表1中可以看出，实施例1和实施例2的粘度远远小于对比例1和对比例2，较低的粘度更有利于浸渍漆快速浸入到电机的线圈中，能够大大缩短浸渍时间，提高浸渍效率，并且相对于对比例可以在更低的温度下进行浸渍。而且实施例1的水解氯相比于对比例1-2更低，更少含量的氯离子有提高绝缘浸渍漆的电气性能。

经过绝缘处理后电机电器绕组会黏结成一个整体，在运行过程中由于振动、电磁力和热膨胀会产生相对位移、微动、变形、相互摩擦等。这些情况都会导致绝缘层损坏，产生漏电，击穿等现象从而破坏电机电器的正常运行。因此要求浸渍漆具有较高的机械强度和韧性。

实施例和对比例的力学性能对比如表2所示：

表2.实施例和对比例力学性能对比表

从表2中可以看出，实施例1-2的拉伸强度、弯曲强度以及断裂伸长率都高于对比例1-2，而玻璃化转变温度、压缩强度、冲击强度则与对比例1-2相当，以上数据表明，实施例1-2相比于对比例1-2具有更高的机械强度和韧性，能够满足更加苛刻的使用条件。

据统计表明，电力系统事故中，50％-80％均由绝缘材料的老化、闪络、击穿等所引起的。因此浸渍漆的绝缘性能对于电机的正常运行至关重要。

实施例与对比例的电气性能对比如表3所示：

表3.实施例和对比例电气性能对比表

从表3中分析可知，实施例1的击穿强度和损耗因数与对比例1相当，介电常数比对比例1较高，体积电阻率略低于对比例1，而表面电阻则比对比例1高出三个数量级。当配方体系中的脂环族环氧树脂含量进一步提高时如实施例2，其击穿强度、损耗因数、介电常数、体积电阻率、表面电阻都有一定范围的提高；由此可见，脂环族环氧树脂对提高绝缘浸渍漆的电气性能具有非常明显的优势。同时，实施例1和实施例2的电气性能明显高于对比例2，尤其是击穿强度，具有较高的击穿的强度在高电压等级的绝缘浸渍漆中是十分重要的，能够有效的避免发生击穿现象。通过实施例1和2与对比例2的对比，能够充分的证明以脂环族环氧树脂为主体的绝缘浸渍漆相比于高纯双酚A环氧为主体的环氧树脂具有更低的粘度以及更高的电气性能。

综上所述，采用脂环族环氧树脂制备的实施例1和实施例2不含有挥发性溶剂，相比于传统的有溶剂浸渍漆更为绿色环保。并且相比于对比例1和2，实施例在粘度上具有非常明显的优势，能够大大提高浸渍效率，实施例的拉伸强度、弯曲强度优于对比例，表明实施例相比于对比例具有较高的机械强度。实施例电气性能随着脂环族环氧树脂含量增加而增强，实施例的电气性能整体优于对比例。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无溶剂环氧绝缘浸渍漆，其特征在于，包括树脂组分、增韧剂、消泡剂、促进剂和固化剂；

所述树脂组分为脂环族环氧树脂与双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂或环氧稀释剂中的至少一种的混合物。

2.根据权利要求1所述的无溶剂环氧绝缘浸渍漆，其特征在于，按照重量份计，包括：所述脂环族环氧树脂10～70份；双酚A环氧树脂10～30份，双酚F环氧树脂10～30份，环氧稀释剂2～30份，增韧剂2～20份，促进剂0.05～2份，消泡剂0.1～1份和固化剂90～120份。

3.根据权利要求1所述的无溶剂环氧绝缘浸渍漆，其特征在于，所述脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基3’,4’-环氧环己基甲酸酯，双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯，4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯，二氧化二聚环戊二烯，聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇醚中的一种或两种及以上的混合物。

4.根据权利要求1所述的无溶剂环氧绝缘浸渍漆，其特征在于，所述双酚A型环氧树脂为2,2'-[(1-甲基亚乙基)双(4,1-亚苯基甲醛)]双环氧乙烷单一树脂或至少两种环氧当量不同的树脂的混合物。

5.根据权利要求1所述的无溶剂环氧绝缘浸渍漆，其特征在于，所述双酚F型环氧树脂为双酚F二缩水甘油醚单一树脂或至少两种环氧当量不同的树脂的混合物。

6.根据权利要求1所述的无溶剂环氧绝缘浸渍漆，其特征在于，所述环氧稀释剂为缩水甘油醚环氧稀释剂。

7.根据权利要求2所述的无溶剂环氧绝缘浸渍漆，其特征在于，所述的增韧剂为核壳型橡胶纳米粒子增韧剂、SiO₂纳米粒子或聚醚多元醇。

8.根据权利要求2所述的无溶剂环氧绝缘浸渍漆，其特征在于，所述消泡剂为聚氧硅烷类消泡剂、改性聚氧硅烷类消泡剂中的至少两种的混合物。

9.根据权利要求2所述的无溶剂环氧绝缘浸渍漆，其特征在于，所述促进剂为叔胺及其盐类、乙酰丙酮金属盐类中的一种或两种及以上的混合物；所述固化剂为酸酐固化剂中的一种或两种及以上的混合物。

10.如权利要求1-9任一项所述的无溶剂环氧绝缘浸渍漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备树脂溶液：在30～50℃、500～1000r/min转速下，将所述树脂组分搅拌0.5～1小时后加入增韧剂，搅拌速度不变，继续搅拌1～2小时，然后降至室温，即得到树脂溶液；

(2)制备固化剂组分：将固化剂，消泡剂和促进剂，在20～60℃、500～1000r/min转速下搅拌1～3小时，即得到固化剂组分；

(3)制备无溶剂环氧绝缘浸渍漆：将步骤(1)制得的树脂溶液与步骤(2)制得的固化剂组分在30～50℃、500～1000r/min转速下真空搅拌1～3h，即得无溶剂环氧绝缘浸渍漆。