專利名稱：：納米材料在次級電絕緣涂料中的應(yīng)用的制作方法納米材料在次級電絕緣涂料中的應(yīng)用
背景技術(shù)：
：本發(fā)明涉及電磁設(shè)備；并且更特別地涉及納米材料在用于這些設(shè)備的絕緣涂料中的應(yīng)用。有機樹脂組合物被用作涂料，因為它們賦予電磁設(shè)備機械、電和環(huán)境抗性。涂料提供了機械強度、電絕緣和環(huán)境保護而用于設(shè)備的改進(jìn)的長期耐用性，以及增強了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。通過加入無機填料例如二氧化硅、碳酸鉀、氧化鋁等可以提高這些有利性能中的一些。然而，伴隨著該技術(shù)的現(xiàn)有狀態(tài)的問題是用于涂料中的無機材料通常不會在涂料中保持懸浮，導(dǎo)致非均勻的混合物。當(dāng)將涂料涂覆在設(shè)備上時，具有弱性結(jié)果的區(qū)域反過來可能造成設(shè)備失效。該技術(shù)的現(xiàn)有狀態(tài)產(chǎn)生了涉及涂料的處理、攪拌(以在涂覆之前產(chǎn)生均勻性)和泵送的幾個問題，以及與涂覆的液體和所得的固化薄膜的均勻性相關(guān)的問題。用于解決這些問題的現(xiàn)有方法集中于使用鍛制二氧化硅和其他材料作為用于無機材料的懸浮劑。但在一些情況下，由于出現(xiàn)的流變性變化，這些試劑的使用產(chǎn)生所不希望的結(jié)果并且造成涂覆的涂層中的不一致性。發(fā)明簡述本發(fā)明旨在利用納米材料的阻隔性能效應(yīng)以提高電磁設(shè)備的電絕緣抗性和防腐蝕性的涂料，這些涂料沒有上述非均勻性問題。用以相對于涂覆樹脂的重量份計的1-20%,并且優(yōu)選1-5%的納米材料裝填量實現(xiàn)了這些有利的效果。使用的材料包括，但不限于，二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯和五氧化銻。這些直接分散在涂料中或者預(yù)先分散在適用于被改進(jìn)的樹脂體系的溶劑的載體中。所得的制劑受益于不需要將抗沉降劑引入混合物以保持無機材料懸浮在涂料中。另一個優(yōu)點是樹脂體系的流變性沒有顯著改變，這將另外影響樹脂在它們的預(yù)期應(yīng)用中的加工。在下文中，其他目的和特征將部分地明顯并且^L部分地指出。發(fā)明詳述以下詳述通過例子并且不通過限制來解釋本發(fā)明。該描述將明顯使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和利用本發(fā)明，并且描述了本發(fā)明的一些實施方案、改進(jìn)、變化、替代物和應(yīng)用，包括我們目前認(rèn)為是實施本發(fā)明的最好方式的那些。由于在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下在上述結(jié)構(gòu)中可以進(jìn)行各種變化，因此我們意在使以上描述中包含的或者附圖中示出的所有事物將被解釋為說明性的并且沒有限制的含義。根據(jù)本發(fā)明，利用納米材料的阻隔性能效應(yīng)以提高用引入納米材料的涂覆樹脂涂覆的電磁設(shè)備的電絕緣抗性和防腐蝕性能，同時避免了前述的均勻性問題。為了實現(xiàn)這些所希望的結(jié)果，在配制涂覆在設(shè)備上的涂覆樹脂過程中使用1-150納米的無機材料。相反，現(xiàn)有技術(shù)填料體系中無機顆粒的尺寸處于3000-4500納米的數(shù)量級。合適的化學(xué)物質(zhì)通常是環(huán)氧化物以及環(huán)氧化物和聚酯的共聚物。進(jìn)一步合適的化學(xué)物質(zhì)包括，但不限于，不飽和聚酯、環(huán)氧化物、氨基曱酸酯、水性聚酯、環(huán)氧乳液、有機溶劑生的醇酸樹脂、丙烯酸酯化氨基甲酸酯、丙烯酸酯化環(huán)氧化物、丙烯酸酯化多醇和丙烯酸酯化植物油。環(huán)氧化物將包括基于雙酚A、雙酚F、酚醛清漆和環(huán)脂族物質(zhì)的那些。使用相對于樹脂為1-20%重量份，并且優(yōu)選1-5%重量份納米材料的納米材料裝填量，實現(xiàn)了所希望的效果。納米材料包括，但不限于，二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯和五氧化銻。本領(lǐng)域那些技術(shù)人員將理解的是通過包含合適數(shù)量的納米材料或納米材料的組合，可以調(diào)節(jié)所得的涂料以滿足用于設(shè)備的特定性能要求。本發(fā)明的涂料的一個重要優(yōu)點是樹脂體系的流變性不會顯著變化；盡管在一些情況下所得混合物的粘度增加。然而總的而言，用于它們預(yù)期應(yīng)用的樹脂的加工不會實質(zhì)性改變。就納米材料的使用而言，它們小的顆粒尺寸是指給定數(shù)量的材料更均勻分布遍及樹脂，產(chǎn)生對于腐蝕試劑穿透而言更困難的更加曲折的路徑。另外，顆粒彼此相鄰，促進(jìn)任何電荷的分散，由此導(dǎo)致改進(jìn)的設(shè)備電性能。在根據(jù)本發(fā)明制備的涂料中，使用納米材料產(chǎn)生的阻隔效應(yīng)產(chǎn)生了顯著的結(jié)果。例如，盡管在使用其他無機填料制備涂料中使用較低數(shù)量的無機納米材料，但也出現(xiàn)了上面提及的提高的電和腐蝕抗性性能。同樣，盡管在涂料中使用較低數(shù)量的無機納米材料，但涂料也具有提高的耐磨性。第三，該新涂料中的一些可以具有比現(xiàn)有涂料更低的粘度。所有這些特征用于在涂料的加工選擇中提供更大的靈活性，同時獲得用于完成的設(shè)備的所希望的性能特征。在制備期間，將納米材料直接分散在涂料中?；蛘咦鳛檫x擇，將納米材料預(yù)先分散在適用于被改進(jìn)的樹脂體系的溶劑的載體中。所得制劑的顯著優(yōu)點是不需要將抗沉降劑或懸浮劑例如鍛制二氧化硅等加入所得溶液中以保持納米材料懸浮在其中。第二個優(yōu)點是，與具有無機填料的常規(guī)涂料所需要的相比，借助于混合物的微量攪拌實現(xiàn)并且保持了涂料混合物的均勻性。使用目前在工業(yè)中使用的相同方法涂覆納米材料改性的有機涂料。這些包括，但不限于，浸漬和烘焙、滴流、真空/壓力浸漬、輥涂通過、噴射和真空浸漬。另外，使用目前有效的方法例如燒氣的烘箱、電阻加熱、紅外射線加熱、化學(xué)催化和紫外(uv)射線固化將根據(jù)本發(fā)明制備的涂料固化。與涂覆方法無關(guān)，引入納米材料的涂料更容易流到被涂覆的電磁設(shè)備的區(qū)域中，因為無機納米材料具有比常規(guī)涂料中使用的無機填料更小的顆粒尺寸。另外，就uv固化方法而言，發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明制備的涂料展現(xiàn)出改進(jìn)的光學(xué)透明性。這有助于使用目前由于現(xiàn)有涂料中無機填料的存在而不能使用的uv誘導(dǎo)的固化方法。以下論述涉及表1和2。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>制備參照表1，使用高速分散方法通過將30重量份(pbw)二氧化硅分散在70pbw的UPE樹脂中制備標(biāo)準(zhǔn)填充的不飽和聚酯(UPE)涂料，直到所得的混合物均勻。另外，制備兩種納米改性的UPE樣品。第一種-在表1中稱為體系I,通過將lpbw納米材料加入99pbwUPE樹脂中并且然后混合直到分散而制備。第二種-在表l中稱為體系II，通過將3pbw納米材料加入97pbwUPE樹脂中并且再次混合直到良好分散而制備。參照表2，納米改性的水性聚酯(WBPE)涂料-在表中稱為體系III，是通過將3pbw納米材料加入97pbwWBPE中并且混合直到良好分散而制備。該體系的WBPE組分包含預(yù)先分散在水中的氧化鋁。代表性制劑的物理性能列于表3中。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>制劑例子的測試結(jié)果列于表4和5中，其中用于腐蝕的l-10的腐蝕和沉淀等級基于1為最差，IO為最好。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>鑒于上面，將看出實現(xiàn)了本發(fā)明的幾個目的和優(yōu)點并且獲得了其他有利的結(jié)果。上面已經(jīng)描述了本發(fā)明，本發(fā)明要求并且期望保護的范圍見于權(quán)利要求書。權(quán)利要求1.一種用于電磁設(shè)備以提高設(shè)備的電絕緣抗性和防腐蝕性能的改進(jìn)的涂料，其包含可商購獲得的涂覆樹脂材料；和以約1-5％重量份納米材料加入樹脂材料中的納米材料，該樹脂材料和納米材料被混合在一起以獲得涂覆在電磁設(shè)備上的均勻涂料混合物，在該混合物中包含納米材料消除了對于用抗沉降劑保持納米材料懸浮在混合物中的需要，并且在該混合物中包含納米材料還不會顯著改變涂料的流變性以用于特定的應(yīng)用。2.權(quán)利要求l的改進(jìn)的涂料，其中納米材料是1-150納米的無機材料。3.權(quán)利要求2的改進(jìn)的涂料，其中納米材料包括二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯或五氧化銻中的一種。4.權(quán)利要求1的改進(jìn)的涂料，其中約1-20%重量份的納米材料被加入樹脂材料中。5.改進(jìn)的涂料，其中它包含環(huán)氧化物以及環(huán)氧化物和聚酯的共聚物。6.權(quán)利要求l的改進(jìn)的涂料，其中樹脂材料是標(biāo)準(zhǔn)填充的不飽和聚酯(UPE)涂覆材料。7.權(quán)利要求l的改進(jìn)的涂料，其中樹脂材料是水性聚酯(WBPE)涂覆材料。8.權(quán)利要求l的改進(jìn)的涂料，其中納米材料直接分散在樹脂材料中。9.權(quán)利要求l的改進(jìn)的涂料，其中將納米材料預(yù)先分散在適用于納米材料與其混合的樹脂材料的載體中。10.權(quán)利要求1的改進(jìn)的涂料，其中使用納米材料產(chǎn)生的阻隔效應(yīng)提高了與使用無機填料制備的涂料相比使用更低數(shù)量的納米材料的涂料的電和腐蝕抗性。11.權(quán)利要求9的改進(jìn)的涂料，其中使用納米材料產(chǎn)生的阻隔效應(yīng)進(jìn)一步提高了涂料的耐磨性。12.權(quán)利要求10的改進(jìn)的涂料，其中使用納米材料產(chǎn)生的阻隔效應(yīng)制得了具有相對低粘度的涂料，由此提供了涂料在加工選擇中的靈活性。13.—種制備用于電磁設(shè)備以提高設(shè)備的電絕緣抗性和防腐蝕性能的涂料的方法，其包括使用可商購獲得的樹脂材料配制涂覆樹脂；將約1-5°/。重量份納米材料加入樹脂材料中；將樹脂材料和納米材料混合在一起以獲得相應(yīng)的均勻涂料混合物，在該混合物中包含納米材料消除了對于用抗沉降劑來保持納米材料懸浮在混合物中的需要；和將所得的混合物涂覆在電磁設(shè)備上。14.權(quán)利要求12的方法，其中將約1-20%重量份的納米材料加入樹脂材料中。15.權(quán)利要求13的方法，其中納米材料是1-150納米的無機材料并且包括二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯或五氧化銻中的一種。16.權(quán)利要求14的方法，其中樹脂材料是標(biāo)準(zhǔn)填充的不飽和聚酯(UPE)涂覆材料。17.權(quán)利要求15的方法，其中樹脂材料是水性聚酯(WBPE)涂覆材料。18.權(quán)利要求12的方法，其中將納米材料直接分散在樹脂材料中。19.權(quán)利要求12的方法，其中將納米材料預(yù)先分散在適用于納米材料與其混合的樹脂材料的載體中。全文摘要披露了應(yīng)用納米材料的阻隔性能效應(yīng)以提高電磁設(shè)備的電絕緣抗性和防腐蝕強度性能。用以涂覆樹脂的重量份計為1-20％，并且優(yōu)選1-5％的納米材料裝填量實現(xiàn)了有利的效果。納米材料包括，但不限于，二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯和五氧化銻，其直接分散在涂料中或者預(yù)先分散在適用于樹脂體系的溶劑的載體中。所得的制劑受益于不需要將抗沉降劑引入樹脂以保持無機材料懸浮。并且，樹脂體系的流變性沒有顯著改變，這將另外影響樹脂的加工用于它們預(yù)期的應(yīng)用。文檔編號C09D5/08GK101305039SQ200680041494公開日2008年11月12日申請日期2006年10月16日優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日發(fā)明者D·L·瓦因斯,R·W·戈特申請人:阿爾特納電絕緣有限公司