一种真空浸渍用无溶剂树脂组合物

摘要

本发明涉及一种真空浸渍用无溶剂树脂组合物，其包括环氧树脂、活性稀释剂、环氧树脂固化剂、阻聚剂、引发剂和促进剂。其中各组份的含量为：I型环氧树脂40-60份，II型环氧树脂20-40份，非苯乙烯类活性稀释剂10-30份，潜伏性环氧树脂固化剂4-6份，阻聚剂0.2-1.0份，引发剂1-2份，促进剂0.2-1.0份。本发明既不使用易挥发的苯乙烯为稀释剂，也不使用易水解的酸酐为固化剂，组合物无毒环保，具有优异的贮存稳定性和浸渍工艺性，其耐热性好，吸水率小，粘结力强，电气绝缘性能优异，是新一代适用于真空浸渍的树脂组合物。

权利要求

1.一种真空浸渍用无溶剂树脂组合物，其特征在于：按质量份计，所述树脂组合物的原料配方如下：其中所述I型环氧树脂、II型环氧树脂及活性稀释剂质量之和为100份；

所述的I型环氧树脂为25℃下粘度为4000～6000mPa.s的分子蒸馏级双酚A环氧树脂与25℃下粘度为3500～5700mPa.s的双酚F环氧树脂和25℃下粘度为1100～1700mPa.s的低粘度酚醛型环氧树脂中的一种或二种的组合；

所述的II型环氧树脂为二官能度以上的环氧树脂，具体为选自氢化双酚A二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、双缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚及

1,4-丁二醇二缩水甘油醚中的一种或多种的组合；

所述的非苯乙烯类活性稀释剂包含至少一个双键和一个环氧基；

所述的潜伏性环氧树脂固化剂为咪唑类环氧树脂固化剂，且常温下可溶解于环氧树脂。

2.根据权利要求1所述的真空浸渍用无溶剂树脂组合物，其特征在于：所述的非苯乙烯类活性稀释剂为选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚、2-乙烯基苯基缩水甘油醚、4-甲基-2-乙烯基苯基缩水甘油醚中的一种或多种的组合。

3.根据权利要求1所述的真空浸渍用无溶剂树脂组合物，其特征在于：所述的阻聚剂为选自对苯二酚、对苯醌、特丁基对苯二酚以及三硝基苯酚中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的真空浸渍用无溶剂树脂组合物，其特征在于：所述的引发剂为选自过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物、叔丁基过氧异丙苯、双叔丁基过氧异丙苯以及过氧化苯甲酰中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1所述的真空浸渍用无溶剂树脂组合物，其特征在于：所述的促进剂为乙酰丙酮铝或乙酰丙酮铬或二者的组合。

6.根据权利要求1所述的真空浸渍用无溶剂树脂组合物，其特征在于：所述原料中，树脂组份与阻聚剂按比例混合独立包装，固化剂与促进剂按比例混合独立包装。

说明书

一种真空浸渍用无溶剂树脂组合物

技术领域

[0001] 本发明涉及电气绝缘领域，具体涉及真空压力树脂浸渍技术，特别涉及一种无溶剂浸渍树脂，特别是涉及一种高压电机真空压力浸渍用无溶剂浸渍树脂。

背景技术

[0002] 真空压力浸渍(Vacuum Pressure Impregnation，VPI)是当今最优秀的绝缘处理技术。经VPI处理的绝缘层具有无气隙、整体性好的优点，改善了电机和电器防潮及散热性能，提高了运行可靠性，使电机电器可在恶劣环境中长期可靠运行。

[0003] VPI绝缘材料的性能优劣取决于五大要素：(1)浸渍树脂；(2)少胶粉云母带；(3)VPI工艺；(4)VPI设备和包带机；(5)防晕技术及其他。五大因素是相互关联的，其中少胶带与浸渍树脂之间的相互作用和影响最为关键。在IEC371和JB/T6488.4-1995两项标准的第一章中都明确“粉云母的最终固化性能主要取决于所用的真空压力浸渍树脂”，强调VPI工艺制成的绝缘器件的性能主要依赖于浸渍树脂。

[0004] 目前国内外主流真空压力浸渍树脂主要为环氧-酸酐-苯乙烯体系。此类产品在应用过程中主要存在如下问题：(1)挥发性的苯乙烯污染环境、损害工人健康；(2)体系中采用过氧化物引发苯乙烯自由基聚合，在贮存和使用过程中有自聚和爆聚的危险；(3)真空浸渍后固化过程中的树脂流失问题；(4)苯乙烯削弱了绝缘器件的变形温度；(5)高温介质损耗比较高，因而不能在高温电机器件中使用，同时也存在长期工作会导致绝缘破坏的隐患(CN 102153708A)。

[0005] 针对以上问题，业界开发了单纯的环氧酸酐类体系，但该体系配合后粘度较大，需提高温度至60-70℃粘度才较低和适合绝缘浸渍。此外，尽管酸酐固化剂有对皮肤刺激性小、使用期长、其与环氧树脂的固化物性能优良，特别是介电性能比胺类固化物优异，但酸酐固化剂也有以下显著的缺点：(1)固化温度高，由于加热至120℃以上才能反应，比其他固化剂成型周期长，且酸酐类固化剂种类有限；(2)酸性很高，对裸铜有影响，环氧-酸酐固化体系中酸酐占40％-60％，酸度十分高；(3)该体系中含有大量酸酐，易吸水且易水解为酸，而VPI漆在使用过程中无法避免吸潮，因而该体系既有强的腐蚀性，也容易析出(结晶沉淀)而变得浑浊，这样会降低树脂的浸渍能力，使浸渍变得困难；(4)挥发份量较小，但酸的成份对真空系统破坏性较大；(5)真空浸渍漆要求长存储稳定性(特别对于大型浸渍漆罐)，大部分环氧-酸酐体系存储期短，体系粘度会逐渐增大；(6)防水性：环氧-酸酐固化体系的防水性较不饱和树脂差。环氧-酸酐固化后有大量的酯基，易水解；(7)耐热性：尽管UL认可，但其是否能够承担长期热老化是个疑问。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题之一是，针对现有的浸渍树脂因含有苯乙烯而有毒性大易挥发的缺点，提供一种不含苯乙烯等活性稀释剂的环保浸渍树脂。

[0007] 本发明所要解决的技术问题之二是，针对现有的浸渍树脂以酸酐为固化剂，具有易吸潮和易沉析的缺点，提供一种非酸酐固化体系的浸渍树脂组合物。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：

[0009] 一种真空浸渍用无溶剂树脂组合物，按质量份计，其原料配方如下：

[0010] I型环氧树脂 40～60份；

[0011] II型环氧树脂 20～40份；

[0012] 非苯乙烯类活性稀释剂 10～30份；

[0013] 潜伏性环氧树脂固化剂 4～6份；

[0014] 阻聚剂 0.2～1.0份；

[0015] 引发剂 1～2份；

[0016] 促进剂 0.2～1.0份；

[0017] 其中所述I型环氧树脂、II型环氧树脂及活性稀释剂质量之和为100份；

[0018] 所述的I型环氧树脂为选自25℃下粘度为4000～6000mPas的分子蒸馏级双酚A环氧树脂，25℃下粘度为3500～5700mPas的双酚F环氧树脂及25℃下粘度为1100～1700mPas的低粘度酚醛型环氧树脂中的一种或多种的组合；

[0019] 所述的II型环氧树脂为二官能度以上的环氧树脂。

[0020] 进一步地，所述的II型环氧树脂为二官能度以上高沸点低粘度的环氧树脂，兼有活性稀释剂的作用，可以为选自氢化双酚A缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、双缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚和1，4丁二醇二缩水甘油醚等中的一种或几种的混合物；

[0021] 根据本发明的一个优选方面，所述的非苯乙烯类活性稀释剂至少包含两种官能团，其中至少一个为双键和一个为环氧基，例如可以为选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚、2-乙烯基苯基缩水甘油醚、4-甲基-2-乙烯基苯基缩水甘油醚、二烯丙基双酚A缩水甘油醚环氧树脂等中的一种或几种的混合物。

[0022] 进一步地，所述的潜伏性环氧树脂固化剂优选为咪唑类环氧树脂固化剂，且在常温下可溶解于环氧树脂，具体例如1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MZ-CN)，其在常温下为淡黄色液体，可与环氧树脂混溶。

[0023] 根据本发明，所述的阻聚剂可以为常用自由基聚合阻聚剂，例如可以为对苯二酚，对苯醌，特丁基对苯二酚，三硝基苯酚等；所述引发剂可以为过氧化二异丙苯，二叔丁基过氧化物，叔丁基过氧异丙苯，双叔丁基过氧异丙苯，过氧化苯甲酰等，优先使用过氧化二异丙苯。

[0024] 本发明所用的引发剂可以为常用的自由基引发剂，优选为过氧化二异丙苯，二叔丁基过氧化物，叔丁基过氧异丙苯，双叔丁基过氧异丙苯和过氧化苯甲酰。主要使体系中的双键化合物发生聚合反应。因此由于含双键和环氧基团的活性稀释剂的存在，在体系中可形成由不同聚合机理形成的共聚结构。

[0025] 本发明所述促进剂可以为乙酰丙酮盐，可以为乙酰丙酮铝，乙酰丙酮铬等；

[0026] 优选地，所述原料中，树脂组份与阻聚剂按比例混合独立包装，固化剂与促进剂按比例混合独立包装。如此，树脂份与阻聚剂混合物、固化剂与促进剂混合物分开低温储存，用时再按比例混合。

[0027] 本发明的理论基础和原理是：1、使用低粘度双酚A环氧或双酚F环氧树脂或低粘度酚醛型环氧树脂，可最大限度降低体系粘度，减少稀释剂的用量，以避免稀释剂的引入对最终固化物性能的影响；2、引入多官能活性非苯乙烯稀释剂可以避免有毒化学物质苯乙烯的引入，且可进一步调节树脂组合物的粘度，而同时引入带有双键官能团和环氧基官能团的活性稀释剂，不但保证了稀释要求，同时环氧基可与环氧体系共价键接在一起。此外，使用自由基引发剂，可以引发双键聚合，形成一定程度的互穿网络结构体系，提高了体系的热变形温度，保证了最终固化体系的热稳定性和电绝缘性能；3，将原来的酸酐固化体系改变为潜伏型咪唑固化体系，可显著提高体系的存储稳定性，且由于所选用咪唑可溶解于环氧树脂，且咪唑类固化剂用量较少，因而避免了酸酐类固化体系易吸潮易析出影响浸渍效果的缺陷。

[0028] 与现有技术相比，本发明具有如下优点和显著的有益效果：

[0029] 1，不含有毒易挥发苯乙烯等活性稀释剂，清洁环保，减少了生产过程中有毒气体的产生，符合绿色环保的发展需要，属于环境友好型产品；

[0030] 2，此种浸渍树脂蒸汽压小，且不含酸性物质，在湿真空状态下不会像苯乙烯等稀释剂那样大量挥发，导致树脂粘度迅速升高，也不会腐蚀真空压力浸渍设备；

[0031] 3，高温固化快，固化过程中质量损失小，挂漆量大，可实现一次浸渍烘焙，能够满足绝缘处理要求；

[0032] 4，采用自由基聚合和环氧开环加聚双固化技术，固化程度高，可形成互穿网络交联结构，固化物热变形温度高、膨胀率小、吸水率小，耐热性好，具有优良的电绝缘性能；

[0033] 5，浸渍树脂各种成份纯度较高，树脂份与固化剂和促进剂分开存储，存储稳定性优异，粘度增长缓慢，存储期和使用期大大延长。

具体实施方式

[0034] 下面结合具体的实施例对本发明进行详细的说明。下面各实施例中，所有原料均为商购获得，所述的份数均为质量份。真空浸渍用无溶剂树脂组合物的性能测试方法参照GB/T15023-1994电气绝缘无溶剂可聚合树脂复合物试验方法、GB/T15022-1994电气绝缘无溶剂可聚合树脂复合物定义和一般要求，GB/T11027-1999有溶剂绝缘漆规范、单项材料规范、对热固化浸渍漆的要求标准实施。

[0035] 实施例1

[0036] 一种真空浸渍用无溶剂树脂组合物，原料配方如下：

[0037] 树脂组份：30份分子蒸馏低粘度双酚A环氧树脂(DER332，4000-6000mPas)，10份低粘度双酚F环氧树脂(DER354，3500-5700mPas)，20份氢化双酚A环氧树脂(EPALLOY5000，1300-2500mPas)，10份乙二醇二缩水甘油醚，10份双缩水甘油醚；

[0038] 活性稀释剂：10份甲基丙烯酸缩水甘油酯，10份2-乙烯基苯基缩水甘油醚；

[0039] 固化剂：4份2E4MZ-CN；

[0040] 阻聚剂：0.2份对苯二酚；

[0041] 引发剂：1份过氧化二异丙苯；

[0042] 促进剂：0.2份乙酰丙酮铝。

[0043] 使用前，准确称取上述原料，充分混合均匀，形成真空浸渍用无溶剂树脂组合物，其性能参数见表1。

[0044] 实施例2

[0045] 一种真空浸渍用无溶剂树脂组合物，原料配方如下：

[0046] 树脂组份：20份分子蒸馏低粘度双酚A环氧树脂(DER332，4000-6000mPas)，20份低粘度双酚F环氧树脂(DER354，3500-5700mPas)，10份低粘度酚醛型环氧树脂(DEN431，1100-1700mPas)，10份乙二醇二缩水甘油醚，10份甘油环氧树脂；

[0047] 活性稀释剂：10份烯丙基缩水甘油醚，10份2-乙烯基苯基缩水甘油醚，10份4-甲基2-乙基苯基缩水甘油醚；

[0048] 固化剂：5.2份2E4MZ-CN；

[0049] 阻聚剂：0.4份对苯醌；

[0050] 引发剂：2份二叔丁基过氧化物；

[0051] 促进剂：1份乙酰丙酮铬。

[0052] 使用前，将上述原料充分混合均匀，形成真空浸渍用无溶剂树脂组合物，其性能参数见表1。

[0053] 实施例3

[0054] 一种真空浸渍用无溶剂树脂组合物，原料配方如下：

[0055] 树脂组份：30份分子蒸馏低粘度双酚A环氧树脂(DER332，4000-6000mPas)，10份低粘度酚醛型环氧树脂(DEN431，1100-1700mPas)，10份氢化双酚A环氧树脂(EPALLOY5000，1300-2500mPas)，10份双缩水甘油醚，10份间苯二酚双缩水甘油醚；

[0056] 活性稀释剂：10份甲基丙烯酸缩水甘油酯，10份烯丙基缩水甘油醚，10份二烯丙基双酚A缩水甘油醚；

[0057] 固化剂：4.8份2E4MZ-CN；

[0058] 阻聚剂：0.6份特丁基对苯二酚；

[0059] 引发剂：1份叔丁基过氧异丙苯；

[0060] 促进剂：0.8份乙酰丙酮铝。

[0061] 使用前，将上述原料充分混合均匀，形成真空浸渍用无溶剂树脂组合物，其性能参数见表1。

[0062] 实施例4

[0063] 一种真空浸渍用无溶剂树脂组合物，原料配方如下：

[0064] 树脂组份：30份分子蒸馏低粘度双酚A环氧树脂(DER332，4000-6000mPas)，30份低粘度酚醛型环氧树脂(DEN431，1100-1700mPas)，15份乙二醇二缩水甘油醚，5份甘油环氧树脂，10份1，4-丁二醇缩水甘油醚；

[0065] 活性稀释剂：10份4-甲基2-乙基苯基缩水甘油醚；

[0066] 固化剂：6份2E4MZ-CN；

[0067] 阻聚剂：0.2份对苯二酚，0.4份三硝基苯酚；

[0068] 引发剂：1.5份双叔丁基过氧异丙苯；

[0069] 促进剂：0.6份乙酰丙酮铝。

[0070] 使用前，将上述原料充分混合均匀，形成真空浸渍用无溶剂树脂组合物，其性能参数见表1。

[0071] 实施例5

[0072] 一种真空浸渍用无溶剂树脂组合物，原料配方如下：

[0073] 树脂组份：20份分子蒸馏低粘度双酚A环氧树脂(DER332，4000-6000mPas)，10份低粘度双酚F环氧树脂(DER354，3500-5700mPas)，10份低粘度酚醛型环氧树脂(DEN431，1100-1700mPas)，10份双缩水甘油醚，10份甘油环氧树脂，20份1，4-丁二醇缩水甘油醚；

[0074] 活性稀释剂：10份甲基丙烯酸缩水甘油酯，10份2-乙基苯基缩水甘油醚；

[0075] 固化剂：5.8份2E4MZ-CN；

[0076] 阻聚剂：0.2份对苯醌，0.4份三硝基苯酚；

[0077] 引发剂：0.2份特丁基对苯二酚，1.4份过氧化苯甲酰；

[0078] 促进剂：0.4份乙酰丙酮铬。

[0079] 使用前，将上述原料充分混合均匀，形成真空浸渍用无溶剂树脂组合物，其性能参数见表1。

[0080] 实施例6

[0081] 一种真空浸渍用无溶剂树脂组合物，原料配方如下：

[0082] 树脂组份：20份分子蒸馏低粘度双酚A环氧树脂(DER332，4000-6000mPas)，10份低粘度双酚F环氧树脂(DER354，3500-5700mPas)，20份低粘度酚醛型环氧树脂(DEN431，1100-1700mPas)，10份乙二醇二缩水甘油醚，5份双缩水甘油醚，15份间苯二酚双缩水甘油醚；

[0083] 活性稀释剂：10份甲基丙烯酸缩水甘油酯，5份2-乙基苯基缩水甘油醚，5份二烯丙基双酚A缩水甘油醚；

[0084] 固化剂：5.4份2E4MZ-CN；

[0085] 阻聚剂：0.4份对苯二酚；

[0086] 引发剂：0.2份特丁基对苯二酚，2份过氧化二异丙苯；

[0087] 促进剂：0.4份乙酰丙酮铝。

[0088] 使用前，将上述原料充分混合均匀，形成真空浸渍用无溶剂树脂组合物，其性能参数见表1。

[0089] 实施例7

[0090] 准确称取10份分子蒸馏低粘度双酚A环氧树脂，20份低粘度双酚F环氧树脂，30份低粘度酚醛型环氧树脂，5份氢化双酚A环氧树脂，10份乙二醇二缩水甘油醚，15份甘油环氧，5份烯丙基缩水甘油醚酯，5份4-甲基2-乙基苯基缩水甘油醚，4.6份2E4MZ-CN，0.2份对苯醌，0.2份三硝基苯酚，1.4份过氧化二异丙苯，0.2份乙酰丙酮铬，将上述原料充分混合均匀，形成真空浸渍用无溶剂树脂组合物，其性能参数见表1。

[0091] 实施例8

[0092] 准确称取15份分子蒸馏低粘度双酚A环氧树脂，15份低粘度双酚F环氧树脂，20份低粘度酚醛型环氧树脂，5份乙二醇二缩水甘油醚，10份甘油环氧，10份丁二醇二缩水甘油醚，15份甲基丙烯酸缩水甘油酯，5份烯丙基缩水甘油醚酯，5份二烯丙基双酚A缩水甘油醚，4.7份2E4MZ-CN，0.2份对苯二酚，0.2份特丁基对苯二酚，1.6份过氧化二异丙苯，0.2份乙酰丙酮铝，0.2份乙酰丙酮铬，将上述原料充分混合均匀，形成真空浸渍用无溶剂树脂组合物，其性能参数见表1。

[0093] 表1