一种核电机组用绝缘浸渍漆及其制备方法

摘要

本发明属于电工绝缘的技术领域，具体的涉及一种核电机组用绝缘浸渍漆及其制备方法。该种核电机组用绝缘浸渍漆，由以下重量份的原料组成：耐高温改性有机硅树脂溶液30～70份，其中耐高温改性有机硅树脂溶液的固含量为40%～60%；高导热填料20～50份；分散助剂0.1～1.0份；所述耐高温改性有机硅树脂溶液，由硼酸改性或钛酸丁酯改性而成。该绝缘浸渍漆耐高低温冷热冲击性能高，耐热性能以及耐辐射性能好。

权利要求

1.一种核电机组用绝缘浸渍漆，其特征在于，由以下重量份的原料组成：耐高温改性有机硅树脂溶液 30～70份，其中耐高温改性有机硅树脂溶液的固含量为40%～60%；高导热填料 20～50份；分散助剂0.1～1.0份；所述耐高温改性有机硅树脂溶液，由硼酸改性或钛酸丁酯改性而成；所述耐高温改性有机硅树脂溶液采用有机硅氧烷在混合溶剂存在下，于40℃～60℃下水解，其中混合溶剂由丙酮与甲苯按重量份比1:10混合而成；然后加入改性剂硼酸或钛酸丁酯反应，减压蒸馏除去小分子物得到；具体为：按有机硅氧烷重量2倍的比例称取蒸馏水加入反应釜中，滴加有机硅氧烷及混合溶剂，在40℃～60℃下进行水解反应1h，然后加入改性剂硼酸或钛酸丁酯反应0.5～1.5h，其中改性剂硼酸或钛酸丁酯用量为树脂质量的10%～15%；最后进行水洗至中性；于100Pa下真空减压浓缩30min而得。

2.根据权利要求1所述核电机组用绝缘浸渍漆，其特征在于，所述有机硅氧烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和二苯基二乙氧基硅烷中的至少一种。

3.根据权利要求2所述核电机组用绝缘浸渍漆，其特征在于，所述有机硅氧烷中硅原子上有机基的取代程度R/Si=1～1.7，苯基与有机基的摩尔比Ph/R=0.1～0.5，其中R为有机基。

4.根据权利要求3所述核电机组用绝缘浸渍漆，其特征在于，所述有机硅氧烷中硅原子上有机基的取代程度R/Si=1.2～1.4，苯基与有机基的摩尔比Ph/R=0.2～0.3，其中R为有机基。

5.根据权利要求1所述核电机组用绝缘浸渍漆，其特征在于，所述高导热填料为氧化铝、氮化铝或氮化硼中的至少一种。

6.根据权利要求5所述核电机组用绝缘浸渍漆，其特征在于，所述高导热填料的粒径为

5～30μm。

7.根据权利要求1所述核电机组用绝缘浸渍漆，其特征在于，所述分散助剂为有机硅烷类偶联剂。

8.一种权利要求1所述核电机组用绝缘浸渍漆的制备方法，其特征在于，首先将分散助剂加入耐高温改性有机硅树脂溶液中于转速80～100rpm搅拌15min，再在搅拌状态下加入高导热填料，于转速3000rpm下高速分散20～30min而成。

说明书

一种核电机组用绝缘浸渍漆及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于电工绝缘的技术领域，具体的涉及一种核电机组用绝缘浸渍漆及其制备方法。

背景技术

[0002] 在国家节能减排、大力发展新能源的政策背景下，核电因其优质高效、技术成熟、持续供应能力强、经济性好、低碳环保成为重点发展的新能源之一。众所周知，核电机组要求长寿命、高可靠性，绝缘浸渍漆作为核电主泵电机绝缘结构的重要组成成分，起着非常重大的作用。核电机组用绝缘浸渍漆除要求具有优异的耐高温性能外，还要求具有优异的耐核辐射性能。

[0003] 目前市场上现有的核电机组用绝缘浸渍漆，耐辐射性能以及耐高低温冷热冲击性能亟待提高；绝缘材料的耐热性高低用长期使用温度来表征，对于普通电机电器用绝缘材料要求达到20年至30年的使用寿命，对核电用绝缘材料则要求40年甚至60年，在使用寿命年限期间，现有核电机组用绝缘材料的长期使用温度偏低，导热性能差，即耐热性不高，制约着军工、航空航天、核电机组绝缘性能的提高。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于针对现有核电机组用绝缘浸渍漆耐辐射性能以及耐高低温冷热冲击性能差等问题而提供一种核电机组用绝缘浸渍漆及其制备方法，该绝缘浸渍漆耐高低温冷热冲击性能高，耐热性能以及耐辐射性能好。

[0005] 本发明的技术方案为：一种核电机组用绝缘浸渍漆，由以下重量份的原料组成：耐高温改性有机硅树脂溶液30～70份，其中耐高温改性有机硅树脂溶液的固含量为40％～60％；高导热填料20～50份；分散助剂0.1～1.0份；所述耐高温改性有机硅树脂溶液，由硼酸改性或钛酸丁酯改性而成。

[0006] 所述耐高温改性有机硅树脂溶液采用有机硅氧烷在混合溶剂存在下，于40℃～60℃下水解，其中混合溶剂由丙酮与甲苯按重量份比1:10混合而成；然后加入改性剂硼酸或钛酸丁酯反应，减压蒸馏除去小分子物得到；具体为：按有机硅氧烷重量2倍的比例称取蒸馏水加入反应釜中，滴加有机硅氧烷及混合溶剂，在40℃～60℃下进行水解反应1h，然后加入改性剂硼酸或钛酸丁酯反应0.5～1.5h，其中改性剂硼酸或钛酸丁酯用量为树脂质量的10％～15％；最后进行水洗至中性；于100Pa下真空减压浓缩30min而得。

[0007] 所述有机硅氧烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和二苯基二乙氧基硅烷中的至少一种。

[0008] 所述有机硅氧烷中硅原子上有机基的取代程度R/Si＝1～1.7，其中有机硅氧烷中硅原子上有机基的取代程度即为每个Si原子上连接的R基团数量；苯基与有机基的摩尔比Ph/R＝0.1～0.5；其中R为有机基。

[0009] 所述有机硅氧烷中硅原子上有机基的取代程度R/Si＝1.2～1.4，苯基与有机基的摩尔比Ph/R＝0.2～0.3，其中R为有机基。

[0010] 所述高导热填料为氧化铝、氮化铝或氮化硼中的至少一种。

[0011] 所述高导热填料的粒径为5～30μm。

[0012] 所述分散助剂为有机硅烷类偶联剂。

[0013] 所述核电机组用绝缘浸渍漆的制备方法，首先将分散助剂加入耐高温改性有机硅树脂溶液中于转速80～100rpm搅拌15min，再在搅拌状态下加入高导热填料,于转速3000rpm下高速分散20～30min而成。

[0014] 本发明的有益效果为：本发明所述核电机组用绝缘浸渍漆将耐高温改性有机硅树脂溶液、高导热填料以及分散助剂三者有机的结合在一起，该三种原料相互协同，共同作用使得绝缘浸渍漆耐高低温冷热冲击性能高，耐热性能以及耐辐射性能好。

[0015] 其中由于将硼、钛无机非金属元素引入有机硅分子结构，大大提高了有机硅树脂的耐热性，也提高了其耐核辐射性能；导热填料的引入，既提高了树脂体系的导热性能，也能提高树脂体系的耐热性能。

[0016] 图1为该浸渍漆的热失重曲线，可以看出，在900℃高温下，灼烧残留量高达74.79％，可见其具有很高的耐热性。

[0017] 根据热失重法温度指数的计算公式：T2g＝(A+B)/4.52，A＝C-3(B-C)/7式中:B-失重50％对应的温度；C-失重15％对应的温度。

[0018] 上述热失重曲线计算得到的该导热耐核辐射高温绝缘浸渍漆的耐热温度为大于270℃。(由于耐热温度高，失重50％的温度未能显示，这里以测试终点失重74.79％的温度
899.37℃计算而得，实际温度远大于此)。

[0019] 综上所述，本发明所述核电机组用绝缘浸渍漆解决了现有技术中核电主泵电机用绝缘浸渍漆存在的耐辐射性能及耐高低温冷热冲击性能不佳、长期使用温度偏低，导热性能差的缺陷，得到一种耐核辐射性能优良、耐冷热冲击性能优异、导热性能良好、能长期耐250℃及以上高温的绝缘浸渍漆。这种绝缘漆可广泛应用于军工、航空航天、核电电机等绝缘技术领域。

附图说明

[0020] 图1为本发明中导热的耐核辐射高温绝缘浸渍漆热失重曲线。

具体实施方式

[0021] 下面结合具体的实施例对本发明进行详细的说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不是限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为常规实验中的条件。

[0022] 以下的实施例中，绝缘浸渍漆耐核辐射试验方法为：采用60Co-γ射线进行静态辐照试验，由中科院上海原子核研究所辐射技术中心完成，辐照时间250h，辐照剂量1000KGy,按GB/T1981.2-2009标准第6.5.3条对绝缘浸渍漆进行辐照前后的电性能检测。试验结束后，观察漆膜外观变化情况，检测击穿电压。

[0023] 实施例1

[0024] 按照本实施例的导热耐核辐射高温绝缘浸渍漆的配方如下：

[0025] 固含量为50％的硼酸改性耐高温有机硅树脂溶液600g；

[0026] 粒径30μm的氧化铝导热填料400g；

[0027] KH-550分散助剂2.0g；

[0028] 所述的导热耐核辐射高温绝缘浸渍漆的制备包括如下步骤：

[0029] (1)制备固含量为50％的硼酸改性耐高温有机硅树脂溶液：在一个标准三口烧瓶中加入620g蒸馏水，加热至50℃，用滴液漏斗逐滴加630g苯基三甲氧基硅烷、278g二苯基二甲氧基硅烷和532g甲基三甲氧基硅烷的混合物。在30min左右滴加完毕，保持原有温度反应1h，加入128g硼酸，继续反应20min，然后将反应液冷却至室温，用去离子水洗涤若干次至中性，最后真空减压蒸馏，除去溶剂及低分子物，用二甲苯稀释至50％固体份。

[0030] (2)制备导热耐核辐射高温绝缘浸渍漆的步骤如下：

[0031] 首先将2.0g的KH-550分散助剂加入到600g步骤(1)制备的硼酸改性耐高温有机硅树脂溶液中，搅拌均匀后，在搅拌状态下缓慢加入400g粒径30μm的氧化铝导热填料，最后于4000rpm下高速分散20min，过滤包装。

[0032] 实施例2

[0033] 按照本实施例的导热耐核辐射高温绝缘浸渍漆的配方如下：

[0034] 固含量为50％的硼酸改性耐高温有机硅树脂溶液500g；

[0035] 粒径10μm的氮化铝导热填料200g；

[0036] 粒径30μm的氮化铝导热填料300g；

[0037] KH-560分散助剂2.4g；

[0038] 所述的导热耐核辐射高温绝缘浸渍漆的制备包括如下步骤：

[0039] (3)制备固含量为50％的硼酸改性耐高温有机硅树脂溶液：在一个标准三口烧瓶中加入蒸馏水760g，加热至60℃，用滴液漏斗逐滴加入670g苯基三乙氧基硅烷、302g二甲基二乙氧基硅烷和560g甲基三乙氧基硅烷的混合物。在30min左右滴加完毕，保持原有温度反应1h，加入硼酸155g，继续反应20min，然后将反应液冷却至室温，用去离子水洗涤若干次至中性，最后真空减压蒸馏，除去溶剂及低分子物，用二甲苯稀释至50％固体份。

[0040] (4)制备导热耐核辐射高温绝缘浸渍漆的步骤如下：

[0041] 首先将2.4g的KH-560分散助剂加入到500g步骤(3)制备的硼酸改性耐高温有机硅树脂溶液中，搅拌均匀后，在搅拌状态下缓慢加入200g粒径10μm的氮化铝和300g粒径30μm的氮化铝导热填料，最后于4000rpm下高速分散20min，过滤包装。

[0042] 实施例3

[0043] 按照本实施例的导热耐核辐射高温绝缘浸渍漆的配方如下：

[0044] 固含量为50％的钛酸丁酯改性耐高温有机硅树脂溶液500g；

[0045] 粒径20μm的氮化硼导热填料600g；

[0046] KH-560分散助剂2.5g；

[0047] 所述的导热耐核辐射高温绝缘浸渍漆的制备包括如下步骤：

[0048] (5)制备固含量为50％的钛酸丁酯改性耐高温有机硅树脂溶液：在一个标准三口烧瓶中加入蒸馏水725g，加热至60℃，用滴液漏斗逐滴加入苯基三乙氧基硅烷580g、二苯基二乙氧基硅烷295g和甲基三乙氧基硅烷528g。在30min左右滴加完毕，保持原有温度反应1h，加入钛酸丁酯130g，继续反应25min，然后将反应液冷却至室温，用去离子水洗涤若干次至中性，最后真空减压蒸馏，除去溶剂及低分子物，用二甲苯稀释至50％固体份。

[0049] (6)制备导热耐核辐射高温绝缘浸渍漆的步骤如下：

[0050] 首先将2.5g的KH-560分散助剂加入到500g步骤(5)制备的钛酸丁酯改性耐高温有机硅树脂溶液中，搅拌均匀后，在搅拌状态下缓慢加入600g粒径20μm的氮化硼导热填料，最后于4000rpm下高速分散20min，过滤包装。

[0051] 采用上述实施例1、2、3所得到的耐核辐射高温绝缘浸渍漆与市场上现有的耐核辐射绝缘漆相比，电气性能大体相当，耐辐照性能略有提高，耐热性、耐冷热冲击性能提升较大，较好的满足了航空、航天、军工、核电机组对其电机绝缘性能的特殊要求。其关键技术性能指标对比如下表：

[0052]

[0053] 相对于已有技术，本发明提供的绝缘浸渍漆，除具有常规绝缘漆的优良性能外，还具有耐高温、导热性好、耐核辐射的特性。用该绝缘漆制造的电机，能够满足航空、航天、军工、核电机组的特殊要求。

[0054] 综上所述，本发明公开的导热耐核辐射高温绝缘浸渍漆可广泛应用于航空、航天、军工、核电机组等绝缘技术领域。

[0055] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。