一種無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧vpi浸漬樹脂及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸漬樹脂及其制備方法。無酸酐環(huán)氧VPI浸漬樹脂的原料由分子蒸餾環(huán)氧樹脂、活性稀釋劑、固化劑以及助劑組成，其中活性稀釋劑為脂環(huán)族環(huán)氧活性稀釋劑，固化劑為選自金屬有機(jī)羧酸鹽和乙酰丙酮金屬鹽的鹽與選自硼胺絡(luò)合物、三乙醇胺和二甲基芐胺的胺類物質(zhì)形成的絡(luò)合物。本發(fā)明的VPI浸漬樹脂不易吸潮、儲(chǔ)存穩(wěn)定，且具有很好的電氣性能和機(jī)械性能，特別是具有非常小的熱態(tài)介質(zhì)損耗因數(shù)，該樹脂性能與環(huán)氧酸酐樹脂性能相當(dāng)，是環(huán)氧酸酐VPI浸漬樹脂理想的替代品。
【專利說明】一種無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸漬樹脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)絕緣用浸潰樹脂類材料，尤其涉及一種無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂及其制備方法，新型環(huán)氧VPI浸潰樹脂可用于高壓電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等的制造。
【背景技術(shù)】
[0002]真空壓力浸潰(VPI)工藝是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的絕緣浸潰處理技術(shù)，采用它可以制造無氣隙絕緣，使線圈絕緣各部件連續(xù)性和導(dǎo)熱性好，防潮性能優(yōu)異，從而提高電機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和運(yùn)行可靠性。
[0003]VPI浸潰樹脂是實(shí)現(xiàn)真空壓力浸潰絕緣處理工藝的關(guān)鍵材料之一。目前，國(guó)內(nèi)外主要運(yùn)用的VPI浸潰樹脂有三類:環(huán)氧酯苯乙烯體系；不飽和聚酯環(huán)氧酸酐苯乙烯體系；環(huán)氧酸酐浸潰樹脂體系。上述幾類浸潰樹脂都各自存在有一定的缺陷。環(huán)氧酯苯乙烯體系的樹脂主要存在固化時(shí)間長(zhǎng)，固化溫度高，固化揮發(fā)分大等不足，且由于苯乙烯易揮發(fā)，制成的絕緣結(jié)構(gòu)電氣強(qiáng)度不高，難以滿足大型高壓電機(jī)的制造要求。不飽和聚酯環(huán)氧酸酐苯乙烯體系樹脂是通過降低樹脂固化溫度，減少苯乙烯的揮發(fā)，從而減少絕緣結(jié)構(gòu)的氣隙，形成整體致密性，保證結(jié)構(gòu)的電氣性能，該體系的問題是甲乙組分混合后常溫下的儲(chǔ)存穩(wěn)定性不好，樹脂也容易吸潮，且低溫固化時(shí)間長(zhǎng)，固化不充分，需要后固化。環(huán)氧酸酐VPI浸潰樹脂是一種不含苯乙烯等易揮發(fā)稀釋劑的浸潰樹脂，氣味小，在烘焙過程中基本零V0C，電機(jī)線圈絕緣結(jié)構(gòu)整體性好，機(jī)械強(qiáng)度尤其是熱態(tài)機(jī)械強(qiáng)度高，是國(guó)際公認(rèn)的先進(jìn)絕緣系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)外在高壓電機(jī)的制造中已廣泛采用環(huán)氧酸酐浸潰樹脂。然而，長(zhǎng)期的應(yīng)用實(shí)踐證明環(huán)氧酸酐本身還存在一些問題，如酸酐易吸潮，樹脂儲(chǔ)存中粘度易增長(zhǎng)，對(duì)VPI浸潰設(shè)備和絕緣處理工藝要求高等，因而使其應(yīng)用范圍受到很大限制。
[0004]針對(duì)環(huán)氧酸酐VPI浸潰樹脂存在的一些缺陷，研究者開始選用無酸酐的純環(huán)氧樹脂體系。專利CN102964534A公開了一種不用苯乙烯和酸酐的真空浸潰用無溶劑樹脂組合物。該專利技術(shù)是采用低粘度環(huán)氧樹脂及`常規(guī)縮水甘油醚類活性稀釋劑和帶雙鍵的環(huán)氧稀釋劑，有阻聚劑和引發(fā)劑，固化劑用咪唑類潛伏性固化劑，此種VPI浸潰樹脂體系若無特別手段，其貯存穩(wěn)定性和熱態(tài)介質(zhì)損耗因數(shù)都可能有些問題。專利CN101108892A公開了一種無稀釋劑的環(huán)氧樹脂制劑，采用雙酚A 二縮水甘油醚和雙酚F 二縮水甘油醚，固化劑為三氯化硼-胺絡(luò)合物，樹脂的粘度和固化物的熱態(tài)介質(zhì)損耗因數(shù)比較大，難以滿足高壓電機(jī)絕緣浸潰處理的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有環(huán)氧酸酐VPI浸潰樹脂易吸潮，對(duì)設(shè)備和操作工藝要求高的缺點(diǎn)，提供一種貯存穩(wěn)定、熱態(tài)介質(zhì)損耗因數(shù)小、無酸酐的環(huán)氧VPI浸潰樹脂。
[0006]本發(fā)明同時(shí)還提供一種無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的制備方法。
[0007]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取的一種技術(shù)方案是:[0008]一種無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂，其原料由分子蒸餾環(huán)氧樹脂、環(huán)氧活性稀釋劑、固化劑以及助劑組成，特別是，所述的環(huán)氧活性稀釋劑為脂環(huán)族環(huán)氧活性稀釋劑，所述固化劑為選自金屬有機(jī)羧酸鹽、乙酰丙酮金屬鹽的鹽與選自硼胺絡(luò)合物、三乙醇胺和二甲基芐胺的胺類物質(zhì)形成的絡(luò)合物。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方案:以重量百分含量計(jì)，所述無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的原料組成如下:分子蒸餾環(huán)氧樹脂55%~75% ;環(huán)氧活性稀釋劑20%~40%、固化劑2%~5%、助劑0.1%~1%。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選的，以重量百分含量計(jì)，所述無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的原料組成如下:分子蒸餾環(huán)氧樹脂65%~75% ;環(huán)氧活性稀釋劑20%~30%、固化劑4%~5%、助劑0.1%~0.5%ο
[0011]優(yōu)選的，所述的分子蒸餾環(huán)氧樹脂為選自雙酚A環(huán)氧樹脂、雙酚F環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂中的一種或多種的組合。
[0012]優(yōu)選的，所述的環(huán)氧活性稀釋劑為選自環(huán)己基縮水甘油醚、3，4-環(huán)氧環(huán)己烷羧酸甲酯、二氧化乙烯基環(huán)己烯及二甲基代二氧化乙烯基環(huán)己烯等中的一種或多種的組合。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，所述的助劑為有機(jī)硅消泡劑。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，所述的金屬有機(jī)羧酸鹽包括但不限于辛酸鋅、環(huán)烷酸鋅、新癸酸鋅等；所述的乙酰丙酮金屬鹽包括但不限于乙酰丙酮鋁、乙酰丙酮鋅、乙酰丙酮鉻等。
[0015]優(yōu)選的，所述的固化劑的制備方法如下:將選自金屬有機(jī)羧酸鹽和乙酰丙酮金屬鹽的鹽與選自硼胺絡(luò)合物 、三乙醇胺和二甲基芐胺的胺類物質(zhì)按質(zhì)量比2~4:1投料于反應(yīng)器中，升溫至90°C~110°C，保溫0.5~2小時(shí)即得所述固化劑。
[0016]本發(fā)明采取的又一技術(shù)方案是:一種上述的無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的制備方法，其包括如下步驟:
[0017](I)固化劑的制備:將選自金屬有機(jī)羧酸鹽和乙酰丙酮金屬鹽的鹽與選自硼胺絡(luò)合物、三乙醇胺和二甲基芐胺的胺類物質(zhì)按質(zhì)量比2~4:1投料于反應(yīng)器中，升溫至90°C~110°C，保溫0.5~2小時(shí)，即得固化劑；
[0018](2)稱取環(huán)氧樹脂于反應(yīng)器中，加熱，升溫至80°C~90°C之間，保溫?cái)嚢柘录尤氩襟E(I)所得固化劑，助劑，攪拌至均勻透明時(shí)，立即迅速降溫，待溫度降至40°C以下時(shí)，加入活性稀釋劑，攪拌均勻，即得所述無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂。
[0019]由于以上技術(shù)方案的采用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0020]本發(fā)明創(chuàng)新采用金屬有機(jī)羧酸鹽、乙酰丙酮金屬鹽等及其與硼胺絡(luò)合物、三乙醇胺、二甲基芐胺等的絡(luò)合物來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的酸酐作為固化劑，一方面，固化劑對(duì)樹脂固化后的性能影響較小，且固化速度快；另一方面，解決了環(huán)氧酸酐易吸潮，難操作的缺點(diǎn)，使用工藝性好，且電氣性能和機(jī)械性能均能達(dá)到環(huán)氧酸酐樹脂的水平。本發(fā)明還創(chuàng)新采用脂環(huán)族環(huán)氧活性稀釋劑，該類稀釋劑具有稀釋能力強(qiáng)，反應(yīng)活性高，樹脂固化物的介質(zhì)損耗因數(shù)小，特別是155°C和180°C的介質(zhì)損耗因數(shù)均小于1%等優(yōu)點(diǎn)。
[0021]本發(fā)明提供的無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的制備方法，操作簡(jiǎn)單，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，且所得無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂性能優(yōu)異，能夠滿足高壓電機(jī)絕緣浸潰處理要求?！揪唧w實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。除了自制絡(luò)合固化劑外的所有原料均可商購(gòu)獲得。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說明本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)，而本發(fā)明不受以下實(shí)施例的范圍限制。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體要求做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。
[0023]實(shí)施例1
[0024]本實(shí)施例提供一種無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂及其制備方法。
[0025]無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的原料組成如下:分子蒸餾雙酚A環(huán)氧樹脂JF-158:750g ；3,4-環(huán)氧環(huán)己烷羧酸甲酯:250g ;硅烷消泡劑:1.5g ;自制絡(luò)合固化劑:50g。
[0026]自制絡(luò)合固化劑的制備方法如下:
[0027]準(zhǔn)確稱取新癸酸鋅60g、乙酰丙酮鋁20g和594硼胺絡(luò)合物20g于150ml三口瓶中，緩慢升溫；升溫至105°C ±5°C保溫1.5h后降溫即得固化劑。
[0028]無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的制備過程如下:準(zhǔn)確稱取分子蒸餾雙酚A環(huán)氧樹脂(JF_158) 750g于燒杯中，加熱攪拌，待溫度升至100°C ±5°C時(shí)，邊攪拌邊加入自制絡(luò)合固化劑35g，保溫?cái)嚢鑜h，降溫至70°C，加入3，4-環(huán)氧環(huán)己烷羧酸甲酯250g、硅烷消泡劑1.5g，繼續(xù)攪拌30min，冷卻即得。所得無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的性能參數(shù)見表1。
[0029]實(shí)施例2
[0030]本實(shí)施例提供一種無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂及其制備方法。
[0031]無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的原料組成如下:分子蒸餾雙酚F環(huán)氧樹脂(JF-158-1) 750g ;3，4-環(huán)氧環(huán)己烷羧酸甲酯:250g ;硅烷消泡劑:1.5g ;自制絡(luò)合固化劑:50go
[0032]自制絡(luò)合固化劑的制備方法如下:
[0033]準(zhǔn)確稱取辛酸鋅90g和三乙醇胺36g于150ml三口瓶中，緩慢升溫；升溫至IOO0C ±5°C保溫2h后降溫即得固化劑。
[0034]無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的制備過程如下:準(zhǔn)確稱取分子蒸餾雙酚F環(huán)氧樹脂(JF-158-l) 750g于燒杯中，加熱攪拌，待溫度升至100°C ±5°C時(shí)，邊攪拌邊加入自制絡(luò)合固化劑50g，保溫?cái)嚢鑜h，降溫至70°C，加入3，4-環(huán)氧環(huán)己烷羧酸甲酯250g、硅烷消泡劑1.5g，繼續(xù)攪拌30min，冷卻即得。所得無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的性能參數(shù)見表1。
[0035]實(shí)施例3
[0036]本實(shí)施例提供一種無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂及其制備方法。
[0037]無酸酐環(huán)氧VPI浸潰樹脂的原料組成如下:分子蒸餾雙酚A環(huán)氧樹脂(JF-158)750g ;二氧化乙烯基環(huán)己烯:250g ;硅烷消泡劑:1.5g ;自制絡(luò)合固化劑:50g。
[0038]自制絡(luò)合固化劑的制備方法如下:
[0039]準(zhǔn)確稱取環(huán)烷酸鋅50g、乙酰丙酮鉻30g和芐胺20g于150ml三口瓶中，緩慢升溫；升溫至95°C ±5°C保溫Ih后降溫即得固化劑。
[0040]無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的制備過程如下:準(zhǔn)確稱取分子蒸餾雙酚A環(huán)氧樹脂(JF_158) 750g于燒杯中，加熱攪拌，待溫度升至100°C ±5°C時(shí)，邊攪拌邊加入自制絡(luò)合固化劑40g，保溫?cái)嚢鑜h，降溫至70°C，加入二氧化乙烯基環(huán)己烯250g、硅烷消泡劑1.5g，繼續(xù)攪拌30min，冷卻即得。所得無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的性能參數(shù)見表
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[0041]實(shí)施例4
[0042]本實(shí)施例提供一種無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂及其制備方法。
[0043]無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的原料組成如下:分子蒸餾雙酚F環(huán)氧樹脂(JF-158-1) 750g ;二氧化乙烯基環(huán)己烯:250g ;硅烷消泡劑:1.5g ;自制絡(luò)合固化劑:50g。
[0044]自制絡(luò)合固化劑的制備方法如下:
[0045]準(zhǔn)確稱取新癸酸鋅50g、乙酰丙酮鋅30g和三乙醇胺20g于150ml三口瓶中，緩慢升溫；升溫至105°C ±5°C保溫1.5h后降溫即得固化劑。
[0046]無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的制備過程如下:準(zhǔn)確稱取分子蒸餾雙酚F環(huán)氧樹脂(JF-158-l) 750g于燒杯中，加熱攪拌，待溫度升至100°C ±5°C時(shí)，邊攪拌邊加入自制絡(luò)合固化劑50g，保溫?cái)嚢鑜h，降溫至70°C，加入二氧化乙烯基環(huán)己烯250g、硅烷消泡劑
1.5g，繼續(xù)攪拌30min，冷卻即得。所得無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的性能參數(shù)見表
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[0047]實(shí)施例5
[0048]本實(shí)施例提供一種無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂及其制備方法。
[0049]無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的原料組成如下:分子蒸餾雙酚A環(huán)氧樹脂(JF-158)350g ;分子蒸餾雙酚F環(huán)氧樹脂(JF-158-1 )350g ;二氧化乙烯基環(huán)己烯:300g ;硅烷消泡劑:1.5g ;自制絡(luò)合固化劑:50g。
[0050]自制絡(luò)合固化劑的制備方法如下:
[0051]準(zhǔn)確稱取新癸酸鋅90g和594硼胺絡(luò)合物30g于150ml三口瓶中，緩慢升溫；升溫至105°C ±5°C保溫2h后降溫即得固化劑。
[0052]無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的制備過程如下:準(zhǔn)確稱取分子蒸餾雙酚A環(huán)氧樹脂(JF-158) 350g，分子蒸餾雙酚F環(huán)氧樹脂(JF-158-1) 350g于燒杯中，加熱攪拌，待溫度升至100°C ±5°C時(shí)，邊攪拌邊加入自制絡(luò)合固化劑50g，保溫?cái)嚢鑜h，降溫至70°C，加入二氧化乙烯基環(huán)己烯300g、硅烷消泡劑1.5g，繼續(xù)攪拌30min，冷卻即得。所得無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的性能參數(shù)見表1。
[0053]表1、實(shí)施例 1~5的無酸酐分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的性能數(shù)據(jù)
[0054]
【權(quán)利要求】
1.一種無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂，其原料由分子蒸餾環(huán)氧樹脂、環(huán)氧活性稀釋劑、固化劑以及助劑組成，其特征在于:所述的環(huán)氧活性稀釋劑為脂環(huán)族環(huán)氧活性稀釋劑，所述固化劑為選自金屬有機(jī)羧酸鹽、乙酰丙酮金屬鹽的鹽與選自硼胺絡(luò)合物、三乙醇胺和二甲基芐胺的胺類物質(zhì)形成的絡(luò)合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂，其特征在于:以重量百分含量計(jì)，所述無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的原料組成如下:分子蒸餾環(huán)氧樹脂55%~75% ;環(huán)氧活性稀釋劑20%~40%、固化劑2%~5%、助劑0.1%~1%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂，其特征在于:以重量百分含量計(jì)，所述無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的原料組成如下:分子蒸餾環(huán)氧樹脂65%~75% ;環(huán)氧活性稀釋劑20%~30%、固化劑4%~5%、助劑0.1%~0.5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂，其特征在于:所述的分子蒸餾環(huán)氧樹脂為選自雙酚A環(huán)氧樹脂、雙酚F環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂中的一種或多種的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹月旨，其特征在于:所述的環(huán)氧活性稀釋劑為選自環(huán)己基縮水甘油醚、3，4-環(huán)氧環(huán)己烷羧酸甲酯、二氧化乙烯基環(huán)己烯及二甲基代二氧化乙烯基環(huán)己烯中的一種或多種的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹月旨，其特征在于:所述的助劑為有機(jī)硅消泡劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹月旨，其特征在于:所述的金屬有機(jī)羧酸鹽包括辛酸鋅、環(huán)烷酸鋅、新癸酸鋅；所述的乙酰丙酮金屬鹽包括乙酰丙酮鋁、乙酰丙酮鋅、乙酰丙酮鉻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂，其特征在于:所述的固化劑的制備方法如下:將選自金屬有機(jī)羧酸鹽和乙酰丙酮金屬鹽的鹽與選自硼胺絡(luò)合物、三乙醇胺和二甲基芐胺的胺類物質(zhì)按質(zhì)量比2~4:1投料于反應(yīng)器中，升溫至90°C~110°C，保溫0.5~2小時(shí)即得所述固化劑。
9.一種權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂的制備方法，其特征在于:所述制備方法包括如下步驟: (O固化劑的制備:將選自金屬有機(jī)羧酸鹽和乙酰丙酮金屬鹽的鹽與選自硼胺絡(luò)合物、三乙醇胺和二甲基芐胺的胺類物質(zhì)按質(zhì)量比2~4:1投料于反應(yīng)器中，升溫至90°C~110°C，保溫0.5~2小時(shí)，即得固化劑； (2)稱取分子蒸餾環(huán)氧樹脂于反應(yīng)器中，加熱，升溫至80°C~90°C之間，保溫?cái)嚢柘录尤氩襟E(1)所得固化劑，助劑，攪拌至均勻透明時(shí)，立即迅速降溫，待溫度降至40°C以下時(shí)，加入環(huán)氧活性稀釋劑，攪拌均勻，即得所述無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂。
10.權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的無酸酐的分子蒸餾環(huán)氧VPI浸潰樹脂用于制造高壓電機(jī)的用途。
【文檔編號(hào)】C08G59/20GK103554436SQ201310492151
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】夏宇, 徐偉紅, 郭勝智, 方曉明, 胡兆楠, 汝國(guó)興 申請(qǐng)人:蘇州巨峰電氣絕緣系統(tǒng)股份有限公司