0 引 言
随着电机行业的发展,绝缘材料特别是有机类绝缘漆的需求日益增加,要求也越严格,如要求有较高的绝缘电阻,耐热性好,避免因长期过热而老化变质等。绝缘漆根据使用工艺的不同有滴浸和浸渍两大类,依成分不同主要有环氧及不饱和聚酯树脂两大类。
环氧树脂是一种应用广泛的优良热固性树脂,在绝缘漆中占有很大的比例。本试验中选用不同类型的环氧树脂作为浸渍漆树脂,酸酐类为固化剂,所制成的浸渍漆可以长期耐高温。选用不同类型的促进剂可实现快速固化、节约能源的目的。对环氧浸渍漆的影响因素进行了系统分析。
1 试验部分
1.1 主要原材料
环氧树脂：E-51(618)、E-44(6101)、E-12(604)、E-06(607),无锡树脂厂；甲基四氢苯酐(H-316)、苄基二甲胺(BDMA),江阴惠峰合成材料有限公司；2,4,5-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30),上海君江科技有限公司；其他：溶剂。
以上均为工业级。
1.2 浸渍漆的制备和影响因素分析
1.2.1 环氧树脂品种对浸渍绝缘漆的影响
选用国产的双酚A环氧树脂,根据所要制备的无溶剂、高固体分及溶剂型不同浸渍漆的要求,选用不同黏度及软化点的环氧树脂作为制漆用树脂。低黏度、小分子量的环氧树脂可用于制备无溶剂和高固体分浸渍漆。制备溶剂型浸渍漆选择广,本试验选用分子量大的环氧树脂制备溶剂型浸渍漆,以考察环氧树脂的不同对绝缘漆性能的影响,参考配方见表1。
在表1中,对环氧树脂601进行替换(固化剂用量依环氧树脂的不同计算)。不同环氧树脂制备的溶剂型浸渍漆(固含量：45%～50%),其性能对比见表2。
由表2可知,环氧树脂的分子量小,形成的固化物脆性大,其击穿强度相应也较小,绝缘性能减弱,故在溶剂型浸渍绝缘漆中低分子量的环氧树脂是不适用的,因此选用分子量较大的607环氧树脂。
1.2.2 固化剂的选择及其对浸渍漆性能的影响
由表2可知,环氧树脂的分子量小,形成的固化物脆性大,其击穿强度相应也较小,绝缘性能减弱,故在溶剂型浸渍绝缘漆中低分子量的环氧树脂是不适用的,因此选用分子量较大的607环氧树脂。
1.2.2 固化剂的选择及其对浸渍漆性能的影响
固化剂是环氧浸渍漆的重要成分,固化物的性能很大程度上决定于固化剂的选择,合适的固化剂是环氧浸渍漆性能的重要保证。在环氧类的固化剂中,酸酐类固化剂由于具有皮肤刺激性小,固化物的性能优良特别是电性能优良,耐热性好等特点而广泛用于绝缘漆中。在酸酐类固化剂中,液态黏度低的酸酐由于它和环氧树脂的相容性好,不易结晶析出的优点而广泛应用。目前,市场中普遍使用的桐油酸酐耐热性低而限制了它的使用。本试验中选用液态酸酐中价格稍低的甲基四氢苯酐。酸酐用量通常由下式计算:
W=K×A×E [1]
式中,W：每100 g环氧树脂所需酸酐克数；
K：计算系数,一般取0.8～1.0;
A：酸酐当量;
E：环氧值。
由于前述环氧树脂中,环氧树脂6101和618均适用于制备高固体分型环氧浸渍漆(固含量≥70%),考虑到环氧树脂的分子量大,电性能较好的特点,选用6101制备高固体分浸渍漆。基础配方见表3。
依表3的基础配方,K值不同,固化剂的用量不同,对终涂膜的电性能影响见表4。
依表3的基础配方,K值不同,固化剂的用量不同,对终涂膜的电性能影响见表4。
由表4可知,若K值过低,使得固化物不能产生紧密的交联网络,击穿强度值偏低,绝缘性能差。若K值过大,体系中会存在未反应的固化剂小分子。K值在有促进剂的情况下,可取佳值1.0。
1.2.3 稀释剂的选用及对结果的影响
单独使用环氧树脂及固化物配制成的涂料,其黏度较大,不能适用于浸渍工艺的要求,故需用一定的稀释剂来降低黏度适用工艺。根据不同的配方体系选用不同的稀释剂。在高固体分绝缘漆中,在上述的基础配方中,若将选项用的苯乙烯替换成溶剂型绝缘漆中的混合稀释剂,则固化物的抗冲击性差,脆性增大,说明在固化的高温过程中,苯乙烯也参与了固化反应,增加了固化物的柔性。由于溶剂型浸渍漆中选用了分子量大的环氧树脂,其涂膜的柔性增加,可选用混合稀释剂,在高固体分和无溶剂涂料中,使用分子量低的环氧树脂,只能使用苯乙烯作为其稀释剂。在无溶剂浸渍漆(固含量≥95%)的制备中,由于固含量要求高,为适用浸渍漆的工艺要求,选项用618环氧树脂。参考配方见表5。
1.2.4 促进剂的选用
单独使用环氧树脂和固化剂配制的涂料,固化温度高,固化时间长。在不影响产品性能的基础上,选用一定的促进剂来降低固化温度,缩短固化时间,特别是在电机的绝缘浸渍处理中来降低能耗、提高效率是非常必要和重要的。选择的BDMA和DMP-30均是叔胺类的促进剂,其用量和效果相当,但BDMA具有较大的刺激性和毒性,现已很少使用。使用DMP-30的结果是使不加促进剂的涂料的固化条件由150 ℃烘烤数小时,降低到130 ℃烘烤10 min即可。使其成为真正的快固化涂料。
2 结 论
2 结 论
(1)环氧树脂根据不同涂料的要求选用不同的环氧树脂,对无溶剂绝缘漆选择分子量低的618树脂,高固体分浸渍漆可选用6101树脂,以确保好的电性能和适当的黏度,溶剂型浸渍漆中选用分子量大的607环氧树脂。
(2)固化剂酸酐的用量在有促进剂存在的情况下,可根据文中公式,K值取1.0为宜。
(3)环氧浸渍漆中,溶剂苯乙烯可参与高温固化反应,增加涂膜的柔性,故无溶剂及高固体分绝缘漆中选择苯乙烯为稀释剂,而采用分子量较大的环氧树脂制备的溶剂型绝缘漆可选用混合稀释剂。
(4)在环氧酸酐固化的浸渍漆中,要加入促进剂,加量不宜过多,以免影响涂膜色泽。
(5)由试验中的影响因素分析,并根据其结果,制备出无溶剂、高固体分及溶剂型环氧浸渍涂料,以适用不同用户的需要。制备涂料的固化条件为130 ℃,10 min(具体施工中依工件大小定),可用于B级及F级的绝缘浸渍处理。
