CN101649158A - 一种有机硅绝缘浸渍漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机硅绝缘浸渍漆及其制备方法。按重量计，它包括等比例的A、B两个组分，其中，A组分包括100份的聚甲基苯基乙烯基硅氧烷和0.9～1.5份的铂催化剂，B组分包括30～75份的含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷和40～60份的含硅氢键超支化聚硅氧烷。本发明所合成的聚甲基苯基乙烯基硅氧烷以乙醇为溶剂，无毒、无害，所制得的浸渍漆固化时无低分子副产物放出，不影响绝缘材料的电气性能，而且整浸效果好、耐高温、绿色环保。

Description

一种有机硅绝缘浸渍漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种有机硅绝缘浸渍漆，特别涉及一种耐高温、无溶剂的有机硅绝缘浸渍漆及其制备方法，它是一种以聚甲基苯基乙烯基硅氧烷为基础树脂、含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷(POSS-Vi)为耐温助剂、含硅氢键超支化聚硅氧烷(HBPSi-H)为稀释剂和交联剂的低粘度、耐高温、无溶剂、快固化双组份有机硅绝缘浸渍漆。

背景技术

随着科技的不断进步，电机电器等设备朝着大功率、变频化、小型轻量化、高效耐用和智能化方向发展，同时，输变电产品向高电压、大容量及远距离传输方向发展，而绝缘***对于实现上述目标至关重要，因此，提高电气绝缘材料的质量和可靠性刻不容缓。

目前，国内外报道的有机硅浸渍漆最主要有两大类：

第一种是有溶剂型有机硅绝缘浸渍漆，固化机理为含Si-OH、Si-OR、Si-H键的预聚物在加热及催化剂作用下进一步缩合并交联固化。如美国道康宁公司的产品DC-901、DC-980，日本东芝有机硅公司的产品TSR-103、TSR-104，中国晨光化工研究院的产品955等。这类浸渍漆存在难干燥、回粘及交联度不易控制等缺点，且大都以二甲苯或甲苯为溶剂，固化时有溶剂放出，污染环境，危害人类健康；生成的小分子水易产生气泡，影响漆膜的最终性能。而且此类浸渍漆大都为H级(180℃)，无法满足目前高压大电机和高温电机的使用要求。

第二种是无溶剂型有机硅绝缘浸渍漆，固化机理为含Si-Vi键的硅氧烷与含Si-H键的硅氧烷(交联剂)在铂催化剂作用下发生氢硅化加成反应而交联。该类浸渍漆适合于真空压力浸渍(VPI)工艺，如中国的TJ1173、德国的H62C、瑞士的SIB3551、日本的KR2019等。无溶剂有机硅浸渍漆不含溶剂，固化条件温和，无低分子副产物放出，可实现零挥发，并且具有耐高温高压、耐电晕、憎水性好、绝缘性优异和绿色环保等优点。但目前无溶剂型有机硅浸渍漆粘度太大，耐温性需进一步提高，且在合成基础树脂时大多仍用甲苯为溶剂，污染环境，危害人类健康。

综上所述，现有技术制备有机硅浸渍漆存在若干问题。因此，提供一种无毒无害、基础树脂交联度易控制、环境友好型的低粘度、耐高温无溶剂有机硅绝缘浸渍漆及其制备方法具有重要的应用价值和学术意义。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无毒无害、基础树脂交联度易控制、环境友好型的低粘度、耐高温无溶剂有机硅绝缘浸渍漆及其制备方法。

实现本发明目的所采用的技术方案是：一种有机硅绝缘浸渍漆，按重量计，它包括A、B组分，其中A组分包括100份的聚甲基苯基乙烯基硅氧烷和0.9～1.5份的铂催化剂；B组分包括30～75份的含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷和40～60份的含硅氢键超支化聚硅氧烷；A、B组分为等比例。

一种无溶剂有机硅绝缘浸渍漆的制备方法，其步骤如下：

(1)制备A组分：

按重量计，将65～100份甲基三甲氧基硅烷、280～420份二苯基二甲氧基硅烷和100～150份乙烯基三甲氧基硅烷溶于260～400份乙醇中，缓慢滴加85～120份去离子水；用盐酸调节pH为2.8～3.5，再经30～50℃水解处理2～3小时、70～80℃缩合反应7～9小时后，得到未封端的聚甲基苯基乙烯基硅氧烷溶液；

按重量计，将40～60份的六甲基二硅氧烷和5～10份去离子水溶于20～60份乙醇中，加入盐酸调节pH为3.0～6.0，在30～80℃的温度条件下水解处理1～3小时后，把所得到的溶液缓慢加入到上述未封端的聚甲基苯基乙烯基硅氧烷溶液中，在70～80℃的温度条件下反应6～8小时，静置分层，得到下层油状物，即为聚甲基苯基乙烯基硅氧烷；

将100份上述聚甲基苯基乙烯基硅氧烷和0.9～1.5份的铂催化剂混合，得到A组分；

(2)制备B组分：

按重量计，将100～150份乙烯基三甲氧基硅烷或130～200份乙烯基三乙氧基硅烷溶于260～390份乙醇中，缓慢滴加40～60份去离子水，用盐酸调节pH为3.0～3.5，在氮气气氛及60℃的温度条件下反应10小时；反应结束后蒸除溶剂，加入丙酮，沉降后即得白色晶体状的含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷；

按重量计，将100～150份三甲氧基硅烷或120～180份三乙氧基硅烷溶于130～330份甲醇中，缓慢滴加17～40份去离子水，用盐酸调节pH为3.0～6.0，在氮气气氛、温度为0～30℃条件下水解2～3小时，得到甲溶液；将80～120份的六甲基二硅氧烷和10～15份去离子水溶于60～90份乙醇中，加入盐酸调节pH为3.0～6.0，在30～80℃的温度条件下水解处理1～3小时得到乙溶液；将乙溶液缓慢加入到甲溶液中，在60～80℃的温度条件下反应6～10小时，静置分层，得到下层油状物，即为含硅氢键超支化聚硅氧烷；

将30～75份的上述含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷和40～60份的上述含硅氢键超支化聚硅氧烷混合，得到B组分；

(3)将A、B组分等比例混合，得到无溶剂有机硅绝缘浸渍漆。

本发明提供的无溶剂有机硅绝缘浸渍漆，通过分子链上的活性官能团之间的加成反应而固化，其反应式表示如下：

本发明针对现有有溶剂型有机硅浸渍漆存在的在用于电机的VPI工艺绝缘处理时，得不到无气隙的整体性绝缘结构，在使用过程中排放大量有机溶剂，而无溶剂有机硅浸渍漆粘度太大，整浸效果差，耐温性不够等不足，提供一种耐高温无溶剂有机硅绝缘浸渍漆及其制备方法。所合成的聚甲基苯基乙烯基硅氧烷以乙醇为溶剂，无毒、无害，此外，所制得的浸渍漆固化时无低分子副产物放出，不影响绝缘材料的电气性能，而且整浸效果好、耐高温、绿色环保。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1

1)聚甲基苯基乙烯基硅氧烷的合成：将65份甲基三甲氧基硅烷、280份二苯基二甲氧基硅烷、100份乙烯基三甲氧基硅烷溶于260份乙醇中，缓慢滴加85份去离子，并用盐酸调节pH为3.5，经50℃水解反应2小时、80℃缩合反应7小时后，得溶液1#；将40份六甲基二硅氧烷和5份去离子水溶于20份乙醇中，并加入一定量盐酸，调节pH为3.0，80℃水解1小时得溶液2#；将溶液2#缓慢倒入溶液1#中，70℃反应8小时后静置分层得下层油状物，即为聚甲基苯基乙烯基硅氧烷；

2)含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷的合成：将100份乙烯基三甲氧基硅烷溶于260份乙醇中，缓慢滴40份加去离子水和一定量盐酸，调节pH为3.5，在氮气气氛及60℃条件下反应10小时，蒸出溶剂，加入一定量丙酮沉降，即得含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷白色晶体；

3)含硅氢键超支化聚硅氧烷的合成：将100份三甲氧基硅烷溶于130份甲醇中，并缓慢滴加17份去离子水和一定量盐酸，调节pH为3.0，在氮气气氛及冰浴条件下水解2小时得溶液3#；将80份六甲基二硅氧烷和10份去离子水溶于60乙醇中，并加入一定量盐酸，调节pH为3.0，50℃水解2小时得溶液4#；将溶液4#缓慢倒入溶液3#中，60℃反应10小时后静置分层得下层油状物，即为含硅氢键超支化聚硅氧烷；

4)无溶剂有机硅绝缘浸渍漆的制备：按重量计，将100份聚甲基苯基乙烯基硅氧烷和0.9份铂催化剂混合形成A组分；将30份含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷和40份含硅氢键超支化聚硅氧烷混合形成B组分；A、B组分分别包装，使用时等比例混合，即可得到无溶剂有机硅绝缘浸渍漆。

实施例2

1)聚甲基苯基乙烯基硅氧烷的合成：将80份甲基三甲氧基硅烷、340份二苯基二甲氧基硅烷、120份乙烯基三甲氧基硅烷溶于300份乙醇中，缓慢滴加90份去离子水和一定量盐酸，调节pH为3.0，经30℃水解3小时、70℃缩合反应9小时后，得溶液1#；将50份六甲基二硅氧烷和7份去离子水溶于35份乙醇中，并加入一定量盐酸，调节pH为4左右，50℃水解2小时得溶液2#；将溶液2#缓慢倒入溶液1#中，80℃反应6小时后静置分层得下层油状物，即为聚甲基苯基乙烯基硅氧烷。

2)含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷的合成：将110份乙烯基三甲氧基硅烷溶于290份乙醇中，缓慢滴45份加去离子水和一定量盐酸，调节pH为3.3，在氮气气氛及60℃条件下反应10小时，蒸出溶剂，加入一定量丙酮沉降，即得含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷白色晶体。

3)含硅氢键超支化聚硅氧烷的合成：将120份三甲氧基硅烷溶于175份甲醇中，并缓慢滴加25份去离子水和一定量盐酸，调节pH为4，在氮气气氛及5℃条件下水解2小时得溶液3#；将100份六甲基二硅氧烷和12份去离子水溶于72份乙醇中，并加入一定量盐酸，调节pH为5.5，30℃水解3小时得溶液4#；将溶液4#缓慢倒入溶液3#中，80℃反应6小时后静置分层得下层油状物，即为含硅氢键超支化聚硅氧烷；

4)无溶剂有机硅绝缘浸渍漆的制备：按重量计，将100份聚甲基苯基乙烯基硅氧烷和1.1份铂催化剂混合形成A组分；将50份含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷和50份含硅氢键超支化聚硅氧烷混合形成B组分A、B组分分别包装，使用时等比例混合即可。

实施例3

1)聚甲基苯基乙烯基硅氧烷的合成：将90份甲基三甲氧基硅烷、390份二苯基二甲氧基硅烷、135份乙烯基三甲氧基硅烷溶于300份乙醇中，缓慢滴加100份去离子水和一定量盐酸，调节pH为2.8，经40℃水解2.5小时、75℃缩合反应8小时后，得溶液1#；将55份六甲基二硅氧烷和8份去离子水溶于40份乙醇中，并加入一定量盐酸，调节pH为6.0，30℃水解3小时得溶液2#；将溶液2#缓慢倒入溶液1#中，75℃反应7小时后静置分层得下层油状物，即为聚甲基苯基乙烯基硅氧烷；

2)含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷的合成：将130份乙烯基三乙氧基硅烷溶于260份乙醇中，缓慢滴加40份去离子水和一定量盐酸，调节pH为3.0，在氮气气氛及60℃条件下反应10小时，蒸出溶剂，加入一定量丙酮沉降，即得含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷白色晶体；

3)含硅氢键超支化聚硅氧烷的合成：将120份三乙氧基硅烷溶于170份甲醇中，并缓慢滴加17份去离子水和一定量盐酸，调节pH为6.0，在氮气气氛及30℃条件下水解2小时得溶液3#；将100份六甲基二硅氧烷和12份去离子水溶于70份乙醇中，并加入一定量盐酸，调节pH为4.1，70℃水解2小时得溶液4#；将溶液4#缓慢倒入溶液3#中，70℃反应8小时后静置分层得下层油状物，即为含硅氢键超支化聚硅氧烷；

4)无溶剂有机硅绝缘浸渍漆的制备：按重量计，将100份聚甲基苯基乙烯基硅氧烷和1.2份铂催化剂混合形成A组分；将60份含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷和60份含硅氢键超支化聚硅氧烷混合形成B组分A、B组分分别包装，使用时等比例混合即可。

实施例4

1)聚甲基苯基乙烯基硅氧烷的合成：将100份甲基三甲氧基硅烷、420份二苯基二甲氧基硅烷、150份乙烯基三甲氧基硅烷溶于400份乙醇中，缓慢滴加120份去离子水和一定量盐酸，调节pH为3.2，经40℃水解2.5小时、75℃缩合反应8小时后，得溶液1#；将60份六甲基二硅氧烷和10份去离子水溶于60份乙醇中，并加入一定量盐酸，调节pH为5左右，70℃水解2小时得溶液2#；将溶液2#缓慢倒入溶液1#中，75℃反应7小时后静置分层得下层油状物，即为聚甲基苯基乙烯基硅氧烷；

2)含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷的合成：将150份乙烯基三甲氧基硅烷溶于390份乙醇中，缓慢滴60份加去离子水和一定量盐酸，调节pH为3.5，在氮气气氛及60℃条件下反应10小时，蒸出溶剂，加入一定量丙酮沉降，即得含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷白色晶体；

3)含硅氢键超支化聚硅氧烷的合成：将150份三甲氧基硅烷溶于330份甲醇中，并缓慢滴加40份去离子水和一定量盐酸，调节pH为5.0，在氮气气氛及10℃条件下水解2小时得溶液3#；将120份六甲基二硅氧烷和15份去离子水溶于90份乙醇中，并加入一定量盐酸，调节pH为6.0，50℃水解2.5小时得溶液4#；将溶液4#缓慢倒入溶液3#中，80℃反应6小时后静置分层得下层油状物，即为含硅氢键超支化聚硅氧烷；

4)无溶剂有机硅绝缘浸渍漆的制备：按重量计，将100份聚甲基苯基乙烯基硅氧烷和1.5份铂催化剂混合形成A组分；将40份含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷和46份含硅氢键超支化聚硅氧烷混合形成B组分；A、B组分分别包装，使用时等比例混合即可。

实施例5

1)聚甲基苯基乙烯基硅氧烷的合成：将100份甲基三甲氧基硅烷、400份二苯基二甲氧基硅烷、140份乙烯基三甲氧基硅烷溶于300份乙醇中，缓慢滴加120份去离子水和一定量盐酸，调节pH为3.5，经30℃水解3小时、75℃缩合反应8小时后，得溶液1#；将60份六甲基二硅氧烷和10份去离子水溶于60份乙醇中，并加入一定量盐酸，调节pH为4.5，40℃水解2.5小时得溶液2#；将溶液2#缓慢倒入溶液1#中，75℃反应7小时后静置分层得下层油状物，即为聚甲基苯基乙烯基硅氧烷。

2)含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷的合成：将200份乙烯基三乙氧基硅烷溶于350份乙醇中，缓慢滴60份加去离子水和一定量盐酸，调节pH为3.1，在氮气气氛及60℃条件下反应10小时，蒸出溶剂，加入一定量丙酮沉降，即得含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷白色晶体。

3)含硅氢键超支化聚硅氧烷的合成：将180份三乙氧基硅烷溶于300份甲醇中，并缓慢滴加40份去离子水和一定量盐酸，调节pH为3.0，在氮气气氛及20℃条件下水解3小时得溶液3#；将120份六甲基二硅氧烷和15份去离子水溶于90份乙醇中，并加入一定量盐酸，调节pH为3.6，80℃水解1小时得溶液4#；将溶液4#缓慢倒入溶液3#中，80℃反应8小时后静置分层得下层油状物，即为含硅氢键超支化聚硅氧烷。

4)无溶剂有机硅绝缘浸渍漆的制备：按重量计，将100份聚甲基苯基乙烯基硅氧烷和1.0份铂催化剂混合形成A组分；将75份含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷和52份含硅氢键超支化聚硅氧烷混合形成B组分；A、B组分分别包装，使用时等比例混合即可。

Claims (2)

1.一种有机硅绝缘浸渍漆，其特征在于：按重量计，它包括A、B组分，其中A组分包括100份的聚甲基苯基乙烯基硅氧烷和0.9～1.5份的铂催化剂；B组分包括30～75份的含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷和40～60份的含硅氢键超支化聚硅氧烷；A、B组分为等比例。

2.一种有机硅绝缘浸渍漆的制备方法，其特征在于步骤如下：

(1)制备A组分：

按重量计，将65～100份甲基三甲氧基硅烷、280～420份二苯基二甲氧基硅烷和100～150份乙烯基三甲氧基硅烷溶于260～400份乙醇中，缓慢滴加85～120份去离子水；用盐酸调节pH为2.8～3.5，再经30～50℃水解处理2～3小时、70～80℃缩合反应7～9小时后，得到未封端的聚甲基苯基乙烯基硅氧烷溶液；

按重量计，将40～60份的六甲基二硅氧烷和5～10份去离子水溶于20～60份乙醇中，加入盐酸调节pH为3.0～6.0，在30～80℃的温度条件下水解处理1～3小时后，把所得到的溶液缓慢加入到上述未封端的聚甲基苯基乙烯基硅氧烷溶液中，在70～80℃的温度条件下反应6～8小时，静置分层，得到下层油状物，即为聚甲基苯基乙烯基硅氧烷；

将100份上述聚甲基苯基乙烯基硅氧烷和0.9～1.5份的铂催化剂混合，得到A组分；

(2)制备B组分：

按重量计，将100～150份乙烯基三甲氧基硅烷或130～200份乙烯基三乙氧基硅烷溶于260～390份乙醇中，缓慢滴加40～60份去离子水，用盐酸调节pH为3.0～3.5，在氮气气氛及60℃的温度条件下反应10小时；反应结束后蒸除溶剂，加入丙酮，沉降后即得白色晶体状的含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷；

按重量计，将100～150份三甲氧基硅烷或120～180份三乙氧基硅烷溶于130～330份甲醇中，缓慢滴加17～40份去离子水，用盐酸调节pH为3.0～6.0，在氮气气氛、温度为0～30℃条件下水解2～3小时，得到甲溶液；将80～120份的六甲基二硅氧烷和10～15份去离子水溶于60～90份乙醇中，加入盐酸调节pH为3.0～6.0，在30～80℃的温度条件下水解处理1～3小时得到乙溶液；将乙溶液缓慢加入到甲溶液中，在60～80℃的温度条件下反应6～10小时，静置分层，得到下层油状物，即为含硅氢键超支化聚硅氧烷；

将30～75份的上述含乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷和40～60份的上述含硅氢键超支化聚硅氧烷混合，得到B组分；

(3)将A、B组分等比例混合，得到无溶剂有机硅绝缘浸渍漆。