CN106381024B - 一种高压电机用高渗透性浸渍漆及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压电机用高渗透性浸渍漆，包括如下质量份数的各成分：低粘度不饱和聚酯树脂40～85份，低粘度环氧酯15～60份；所述低粘度不饱和聚酯树脂和低粘度环氧酯的粘度不大于80s。该浸渍漆的绝缘厚度减薄而电气性能反而提高，且克服了储存和使用时易被杂质污染而粘度增大、绝缘性能降低、对环境温度十分敏感、浸渍树脂的反复加热冷却使用、浪费大量能源、降低生产效率等缺点，常温下粘度低、渗透性好，适用于高压电机常温VPI浸渍绝缘工艺处理。本发明还公开了上述高压电机用高渗透性浸渍漆的制备方法，制造工艺简单，原材料便宜易得，成本低廉。

Description

一种高压电机用高渗透性浸渍漆及制备方法

技术领域

本发明属于绝缘材料制造的技术领域，尤其涉及一种高压电机用高渗透性浸渍漆及制备方法。

背景技术

目前，国内市场上高压电机绝缘结构主要还是采用非环氧酸酐的体系。应用比较成功的有两大系列产品：一种是环氧酯-苯乙烯系列；另一种是聚酯亚胺-苯乙烯系列。环氧酯-苯乙烯系列产品具有粘度低、渗透性好、储存稳定、电气性能优异等优点，但存在挥发分高、固化温度高、时间长、能耗大、效率低等缺点；聚酯亚胺-苯乙烯系列产品具有耐热性好、固化时间相对较短、储存稳定、机械性能好等优点，但也存在电气性能裕度少、耐水性稍差等缺点。

而国外大中型高压电机真空压力浸渍树脂基本上是由两种主流产品为代表：其一是以美国西屋公司和法国阿尔斯通公司为代表的环氧聚酯酸酐的苯乙烯体系；其二是以德国西门子公司和日本三菱公司为代表的环氧酸酐的非苯乙烯体系。环氧聚酯酸酐的苯乙烯体系的环保性欠佳；环氧酸酐的非苯乙烯体系可以达到绝缘结构减薄的目的，即绝缘厚度减薄而电气性能要反而提高，但此类树脂在储存和使用时，易被杂质污染而粘度增大、绝缘性能降低、对环境温度十分敏感，浸渍树脂的反复加热冷却使用，浪费了大量的能源，降低了生产效率，因此在实际应用中，受到了较大限制。

目前，国内外高压电机绝缘结构的相关专利如下：

中国专利CN201210483323.1介绍了一种高压电机用浸渍绝缘漆及其制备方法，采用不饱和聚酯改性的环氧树脂，再加入环氧树脂、不饱和稀释剂、潜伏性固化剂、过氧化物引发剂、环氧稀释剂和流平剂组成；中国专利CN201310046980.4介绍了一种高压电机无溶剂浸渍树脂及固化方法，采用耐热不饱和聚酯、苯并僫嗪亚胺树脂、环氧树脂、活性稀释剂、固化剂、促进剂、引发剂组成的浸渍漆，特点是高低压通用，H-C级通用；中国专利CN201020243735.4介绍了一种十千伏级高压电机绝缘结构，采用双面玻璃布补强环氧少胶粉云母带半叠包四层形成内主绝缘层，然后与双面玻璃布补强环氧少胶粉云母带半叠包四层形成外主绝缘层，搭配聚酯-环氧-酸酐-苯乙烯型浸渍树脂，形成最终的高压电机绝缘结构。但上述专利中涉及的浸渍漆，其环保性均有所不足，且不能达到绝缘减薄的目的。

中国专利CN201210566052.6介绍了高压电机定子主绝缘超薄型绝缘工艺，采用环氧聚酯薄膜少胶粉云母带半叠包三层与环氧酸酐无溶剂浸渍漆组成绝缘结构，该环氧酸酐体系虽然达到了绝缘减薄、节能降耗的目的，但环氧酸酐体系的储存稳定性偏差，导致绝缘寿命难以得到预期。

中国专利CN201410771173.3介绍了高压电机定子线圈绝缘结构及其浸渍与固化工艺，采用有机硅无溶剂浸渍漆与聚酰亚胺薄膜玻璃布少胶粉云母带半叠包四层组成的绝缘结构，耐温等级达220级，该有机硅体系耐高温等级高且绝缘寿命长，但成本高，且烘焙温度高，应用范围收限制。

由此可见，研发一种既可以减薄绝缘结构、提高电气性能，又能克服粘度大、温度敏感度高的环保型高渗透性高压电机用绝缘浸渍漆，对本技术领域具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种高压电机用高渗透性浸渍漆及制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种高压电机用高渗透性浸渍漆，包括如下质量份数的各成分：

低粘度不饱和聚酯树脂 40～85份，

低粘度环氧酯 15～60份；

所述低粘度不饱和聚酯树脂和低粘度环氧酯的粘度不大于80s。

上述的高压电机用高渗透性浸渍漆，优选的，所述低粘度不饱和聚酯树脂由顺酐10～25份、饱和二元酸5～15份、二元醇10～30份、多元醇0～10份和一元醇10～25份按质量份数混合，经酯化反应后，按质量份数加上稳定剂0.005～0.5份、引发剂0.5～1.5份和交联剂3～20份，搅拌均匀后制成。本发明采用的低粘度不饱和聚酯树脂的粘度不大于80s，通过控制不饱和聚酯树脂的粘度来实现低粘度，该粘度较低，因此具有良好的渗透性，不需要使用任何稀释剂成分，只需要搭配合适的交联剂，当制备成的高渗透性浸渍漆用于高压电机时，需要进行高温烘焙固化，在固化过程中交联剂与不饱和聚酯树脂中不饱和键反应，形成稳定的网状结构，此固化过程无VOC排放，达到环保减排的目的；加之未使用酸酐或者酸性促进剂，因此体系的储存稳定性良好，对温度不敏感。

优选的，所述饱和二元酸包括间苯二甲酸、丁二酸、戊二酸、丁二酸、己二酸、葵二酸和二聚脂肪酸中的一种或几种；所述二元醇包括新戊二醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇和一缩二乙二醇中的一种或几种；所述多元醇包括赛克、丙三醇和三羟甲基乙烷中的一种或几种；所述一元醇包括亚胺醇、正丁醇、异丁醇、新戊醇、正辛醇和异辛醇和乙二醇单甲醚中的一种或几种。

优选的，所述稳定剂包括对苯醌、对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、甲基氢醌、对羟基苯甲醚、2-叔丁基对苯二酚和2,5-二叔丁基对苯二酚中的一种或几种。

优选的，所述引发剂包括过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双（过氧化叔丁基）己烷、过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化苯甲酰中的一种或几种。

优选的，所述交联剂包括新戊二醇二丙烯酸酯或其预聚物、丙氧基化（2）新戊二醇二丙烯酸酯或其预聚物、乙氧化双酚A二丙烯酸酯或其预聚物、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯或其预聚物、二缩三丙二醇二丙烯酸酯或其预聚物、1,6-己二醇二丙烯酸酯或其预聚物、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或其预聚物、1,4-丁二醇二丙烯酸酯或其预聚物、季戊四醇四丙烯酸或其预聚物、季戊四醇三丙烯酸酯或其预聚物、异冰片丙烯酸酯或其预聚物、环氧丙烯酯或其预聚物、乙氧基化环已醇丙烯酸酯或其预聚物、邻苯二甲酸二甘醇二丙烯烯酸酯或其预聚物、邻苯二甲酸二丙烯酸酯或其预聚物中的一种或几种。

优选的，所述低粘度环氧酯由低粘度环氧树脂和顺酐按质量配比1:0.1～1混合，经酯化反应，然后加入环氧酯固化剂溶解后制成；所述低粘度环氧树脂为粘度不大于80s的环氧树脂；所述低粘度环氧酯与环氧酯固化剂的质量配比为1:0.01～0.06。本发明的低粘度环氧酯采用合适的酯化比例（低粘度环氧树脂和顺酐的质量比），使制备得到的低粘度环氧酯具备较好的粘度与储存稳定性，且性能优异，与不饱和聚酯树脂具有良好的相容性，复配后性能优异。

优选的，所述环氧酯固化剂包括异辛酸锌、乙酰丙酮铝、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮铬、乙酰丙酮钙和乙酰丙酮钴中的一种或几种。

本发明的高压电机用高渗透性浸渍漆，可以达到绝缘结构减薄的目的，即绝缘厚度减薄而电气性能要反而提高，且克服了储存和使用时，易被杂质污染而粘度增大、绝缘性能降低、对环境温度十分敏感、浸渍树脂的反复加热冷却使用、浪费了大量的能源、降低生产效率等缺点，常温下粘度低、渗透性好，且VPI浸漆过程可在常温下进行，无需提前对漆进行加热，能实现低温快固化，节能环保，生产效率高，是一种渗透性好、无需反复升温降温、无VOC排放、电气性能强度高、介质损耗低、耐水性佳、储存稳定性优异、成本低廉且储存期与使用期长的产品，适用于高压电机常温VPI浸渍绝缘工艺处理，尤其适用于6kv、10kv、10.5kv高压电机整浸VPI，也使用于普通中低压电机的F-H级绝缘处理。

基于一个总的技术构思，本发明还提供一种高压电机用高渗透性浸渍漆的制备方法，包括如下步骤：

（1）将顺酐、饱和二元酸、二元醇、多元醇和一元醇混合均匀后升温至170～215℃，进行酯化反应，抽真空，冷却至160～180℃后加入稳定剂混合均匀，再自然冷却至30～50℃，最后加入引发剂和交联剂并混合均匀，即得到所述低粘度不饱和聚酯树脂；

（2）将低粘度环氧树脂和顺酐混合均匀后升温至100～150℃，经酯化反应，加入环氧酯固化剂溶解，即得到所述低粘度环氧酯；

（3）将步骤（1）后得到的低粘度不饱和聚酯树脂和步骤（2）后得到的低粘度环氧酯混合后搅拌均匀，即得到所述的高压电机用高渗透性浸渍漆。

上述的制备方法，优选的，所述抽真空的时间为30～120min，抽真空的压力为－0.099～－0.0999MPa。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明的高压电机用高渗透性浸渍漆，可以达到绝缘结构减薄的目的，即绝缘厚度减薄而电气性能反而提高，且克服了储存和使用时易被杂质污染而粘度增大、绝缘性能降低、对环境温度十分敏感、浸渍树脂的反复加热冷却使用、浪费大量能源、降低生产效率等缺点，常温下粘度低、渗透性好，且VPI浸漆过程可在常温下进行，无需提前对漆进行加热，能实现低温快速固化，节能环保，生产效率高，是一种渗透性好、无需反复升温降温、无VOC排放、电气性能强度高、介质损耗低、耐水性佳、储存稳定性优异、成本低廉且储存期与使用期长的产品，适用于高压电机常温VPI浸渍绝缘工艺处理，尤其适用于6kv、10kv、10.5kv高压电机整浸VPI，也使用于普通中低压电机的F-H级绝缘处理。

2、本发明的高压电机用高渗透性浸渍漆，配合使用少胶云母带固化后，绝缘结构均匀，内部无气缝，整体结构密实，电气性能好，介质损耗低，性能接近纯环氧酸酐体系高压浸渍漆。

3、本发明高压电机用高渗透性浸渍漆的制备方法，制造工艺简单，原材料便宜易得，成本低廉。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

一种本发明的高压电机用环保绝缘浸渍漆，包括如下质量份数的各成分：粘度不大于80s的低粘度不饱和聚酯树脂70份，粘度不大于80s的低粘度环氧酯30份；其制备方法包括如下步骤（以下份数均为质量份数）：

（1）将17.5份顺酐、10.5份葵二酸、24.5份新戊二醇、3.5份赛克和10.5份正丁醇，混合均匀后逐步升温至190℃进行酯化反应后，酸值降为35mgKOH/g，用－0.099MPa的压力抽真空60min，冷却至170～175℃；然后加入0.07份对苯醌混合均匀，自然冷却至40℃，最后加入0.53份过氧化二异丙苯、5份新戊二醇二丙烯酸酯，混合均匀，即得到所述低粘度不饱和聚酯树脂；

（2）将24份粘度不大于80s的低粘度环氧树脂与3.48份顺酐混合均匀后逐步升温至120～130℃，保温进行酯化反应3h，加入0.42份乙酰丙酮铝溶解均匀得到自制的低粘度环氧酯；

（3）在混料釜中按质量配比70:30加入步骤（1）后制备得到的低粘度不饱和聚酯树脂和步骤（2）后制备得到的低粘度环氧酯，搅拌均匀后得到本发明的高压电机用高渗透性浸渍漆。

测试本实施例制备得到的高压电机用绝缘浸渍漆的相关性能，其粘度为40s，具有良好的渗透性，可常温浸渍高压电机；耐热等级为H级，在（155±5）℃下固化需要8h，挥发份为0.2%，热态（155℃）粘结强度32N，热态介质损耗因素（155℃）为1.5%。

实施例2：

一种本发明的高压电机用环保绝缘浸渍漆，包括如下质量份数的各成分：粘度不大于80s的低粘度不饱和聚酯树脂75份，粘度不大于80s的低粘度环氧酯25份；其制备方法包括如下步骤（以下份数均为质量份数）：

（1）将13.5份顺酐、9份己二酸、18.75份乙二醇、7.5份赛克和18.75份乙二醇单甲醚，混合均匀后逐步升温至200℃进行酯化反应后，酸值降为40mgKOH/g，用－0.0999MPa的压力抽真空30min，冷却至170～175℃；然后加入0.075份对苯醌混合均匀，自然冷却至50℃，最后加入0.675份过氧化二异丙苯、6.75份1,4-丁二醇二丙烯酸酯，混合均匀，即得到所述低粘度不饱和聚酯树脂；

（2）将20.5份粘度不大于80s的低粘度环氧树脂与4份顺酐混合均匀后逐步升温至140～150℃，保温进行酯化反应3h，加入0.5份异辛酸锌溶解均匀得到自制低粘度环氧酯；

（3）在混料釜中按质量配比75:25加入步骤（1）后制备得到的低粘度不饱和聚酯树脂和步骤（2）后制备得到的低粘度环氧酯，搅拌均匀后得到本发明的高压电机用高渗透性浸渍漆。

测试本实施例制备的高压电机用绝缘浸渍漆的相关性能，其粘度为40s，具有良好的渗透性，可常温浸渍高压电机；耐热等级为H级，在（155±5）℃下固化需要7h，挥发份为0.3%，热态（155℃）粘结强度30N，热态介质损耗因素（155℃）为1.2%。

实施例3：

一种本发明的高压电机用环保绝缘浸渍漆，包括如下质量份数的各成分：粘度不大于80s的低粘度不饱和聚酯树脂65份，粘度不大于80s的低粘度环氧酯35份；其制备方法包括如下步骤（以下份数均为质量份数）：

（1）将13份顺酐、10份间苯二甲酸、15份新戊二醇、8份丙三醇和15份亚胺醇，混合均匀后逐步升温至175℃进行酯化反应后，酸值降为40mgKOH/g，用－0.099MPa的压力抽真空120min，冷却至160～165℃；然后加入0.06份对苯二酚混合均匀，自然冷却至30℃，最后加入0.6份2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、5份乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯，混合均匀，即得到所述低粘度不饱和聚酯树脂；

（2）将29.4份粘度不大于80s的低粘度环氧树脂与3.1份顺酐混合均匀后逐步升温至100～110℃，保温反应3h，加入0.84份乙酰丙酮铝溶解均匀得到自制低粘度环氧酯；

（3）在混料釜中按质量配比65:35加入步骤（1）后制备得到的低粘度不饱和聚酯树脂和步骤（2）后制备得到的低粘度环氧酯，搅拌均匀后得到本发明的高压电机用高渗透性浸渍漆。

测试本实施例制备的高压电机用绝缘浸渍漆的相关性能，其粘度为45s，具有良好的渗透性，可常温浸渍高压电机；耐热等级为H级，在（155±5）℃下固化需要6h，挥发份为0.1%，热态（155℃）粘结强度33N，热态介质损耗因素（155℃）为1.0%。

Claims (6)

1.一种高压电机用高渗透性浸渍漆的制备方法，包括如下步骤：

(1)将顺酐10～25份、饱和二元酸5～15份、二元醇10～30份、多元醇0～10份和一元醇10～25份按质量份数混合均匀后升温至170～215℃，进行酯化反应，用－0.099～－0.0999MPa的压力抽真空30～120min，冷却至160～180℃后按质量份数加入稳定剂0.005～0.5份混合均匀，再自然冷却至30～50℃，最后按质量份数加入引发剂0.5～1.5份和交联剂3～20份并混合均匀，即得到粘度不大于80s的低粘度不饱和聚酯树脂；

(2)将低粘度环氧树脂和顺酐按质量配比1:0.1～1混合均匀后升温至100～150℃，经酯化反应，按低粘度环氧酯与环氧酯固化剂的质量配比1:0.01～0.06加入环氧酯固化剂溶解，即得到粘度不大于80s的低粘度环氧酯；

(3)将步骤(1)后得到的低粘度不饱和聚酯树脂和步骤(2)后得到的低粘度环氧酯按低粘度不饱和聚酯树脂40～85质量份和低粘度环氧酯15～60质量份混合后搅拌均匀，即得到所述的高压电机用高渗透性浸渍漆。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，饱和二元酸包括间苯二甲酸、丁二酸、戊二酸、己二酸和葵二酸中的一种或几种；所述二元醇包括新戊二醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇和一缩二乙二醇中的一种或几种；所述多元醇包括赛克、丙三醇和三羟甲基乙烷中的一种或几种；所述一元醇包括亚胺醇、正丁醇、异丁醇、新戊醇、正辛醇和异辛醇和乙二醇单甲醚中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述稳定剂包括对苯醌、对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、甲基氢醌、对羟基苯甲醚、2-叔丁基对苯二酚和2,5-二叔丁基对苯二酚中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述引发剂包括过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化苯甲酰中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述交联剂包括新戊二醇二丙烯酸酯或其预聚物、乙氧化双酚A二丙烯酸酯或其预聚物、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯或其预聚物、二缩三丙二醇二丙烯酸酯或其预聚物、1,6-己二醇二丙烯酸酯或其预聚物、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或其预聚物、1,4-丁二醇二丙烯酸酯或其预聚物、季戊四醇四丙烯酸或其预聚物、季戊四醇三丙烯酸酯或其预聚物、异冰片丙烯酸酯或其预聚物、环氧丙烯酯或其预聚物、乙氧基化环已醇丙烯酸酯或其预聚物、邻苯二甲酸二甘醇二丙烯酸酯或其预聚物、邻苯二甲酸二丙烯酸酯或其预聚物中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述环氧酯固化剂包括异辛酸锌、乙酰丙酮铝、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮铬、乙酰丙酮钙和乙酰丙酮钴中的一种或几种。