無溶劑絕緣浸漬漆

無溶劑浸漬漆具有環境污染小、 填充率高、絕緣層無氣隙、 便於自動化浸漬等優點， 經濟環保。因此， 無溶劑浸漬漆已成為浸漬漆領域的主流發展方向。

基本介紹

• 中文名：無溶劑絕緣浸漬漆
• 外文名：solventlessinsulation impregnating varnish

絕緣浸漬漆常用於浸漬電機、 電器的線圈和零部件， 以填充其間隙和微孔。 浸漬漆固化後能在浸漬物表面形成連續平整的漆膜， 並使線圈黏結成一個結實的整體， 可提高絕緣結構的耐潮、 導熱、 介電強度和機械強度等性能。浸漬漆可分為有溶劑和無溶劑 2 種。 相對有溶劑浸漬漆， 無溶劑浸漬漆具有環境污染小、 填充率高、絕緣層無氣隙、 便於自動化浸漬等優點， 經濟環保。因此， 無溶劑浸漬漆已成為浸漬漆領域的主流發展方向。

絕緣浸漬漆系通過滲透作用對電機電器線圈進行浸漬處理 ,填充到線圈、線槽或其它被絕緣物的空隙和氣孔之中 ,經固化將線圈導線粘結為絕緣整體 ,並在其表面形成連續的絕緣塗層 ,以提供介電的、力學的和環境保護等性能的一種液體樹脂體系。 無溶劑指漆液組成中不含有揮發性的惰性溶劑 ,可整體固化 ,優點是成本低、 污染少、 上 漆量大、 塗層的整 體性能良好。科技的進步對合成特種無溶劑絕緣浸漬漆提出了越來越多的要求 ,如合成耐高溫型漆、耐化學介質型漆等。 耐高溫絕緣浸漬漆按基體的不同一般分為有機矽類、二苯醚類、聚酯亞胺類、馬來醯亞胺類、環氧類、耐熱型聚酯類等 ,但有機矽類起始粘度大、高溫粘接性差 ;二苯醚類易揮發、脆性大 ;聚酯亞胺類價格太高 ;馬來醯亞胺類室溫粘度過大、浸漬溫度太高 ;環氧類貯存期短、耐熱性不高。以 DAIP為代表的耐熱性聚酯 ,其優點在於綜合性能好、材料來源方便 ,是近年來耐高溫無溶劑漆發展的主方向。

常規性能

無溶劑浸漬漆的常規性能主要有黏度、 凝膠時間、 固體揮發份、 黏結強度、 耐熱性能、 電氣絕緣性能和貯存穩定性能等。
1） 黏度。 黏度是衡量無溶劑浸漬漆流動性能的指標。 黏度適當， 無溶劑浸漬漆可充分地滲透到工件各部位， 形成一個無氣隙、 連續平整的絕緣層。 在無溶劑浸漬漆中， 基體樹脂的黏度一般較高， 需要加入活性稀釋劑以降低其黏度， 同時與其發生交聯固化反應。
2） 凝膠時間。 凝膠時間是對無溶劑浸漬漆反應活性的表征。 一定溫度條件下， 凝膠時間越短， 說明無溶劑浸漬漆反應活性越大。 凝膠時間短， 固化周期就短， 能耗就相對較小。
3） 固化揮發份。 固化揮發份是指在固化過程中無溶劑浸漬漆揮發份的百分含量。 按照揮發份的含量， 無溶劑浸漬漆可分為： 高揮發份漆（固化揮發份為 2 0 % ~ 3 0 % ）、 低揮發份漆（固化揮發份為10%~20%）、 極低揮發份漆（固化揮發份小於 10%）。揮發份高則工件的掛漆量低， 掛漆量低則無法保證浸漬工藝要求， 同時還污染環境。 因此， 無溶劑浸漬漆的揮發份應控制在一個較低的範圍。

4） 黏結強度。 黏結強度是衡量無溶劑浸漬漆與工件之間的黏合強弱。 黏結強度較高的無溶劑浸漬漆可以防止線圈位移， 降低絕緣電阻， 特別在高溫條件下， 需要其具有較高的黏結強度， 以防剝離。
5） 耐熱性能。 無溶劑浸漬漆的溫度指數是衡量材料耐熱性能的主要參數。 目前， 無溶劑浸漬漆的耐熱等級分為Y （ 90 ℃）, A （ 105 ℃）, E （ 120 ℃）, B （ 130℃）, F（ 155 ℃）, H（ 180 ℃）, N（ 200 ℃）, R（ 220 ℃）,S（ 240 ℃） 和 C（ >240 ℃） 10 個等級。 隨著電器設備的更新， 對無溶劑浸漬漆的耐熱性能要求也越高。
6） 電氣絕緣性能。 電器表面漆膜的主要作用是形成一個絕緣結構層， 故具有良好的電氣絕緣性能是無溶劑浸漬漆最基本的性能要求， 一般採用體積電阻率、 電氣強度和介質損耗因數等參數來評定其電氣絕緣性能。
7） 貯存穩定性能。 貯存穩定性能是評價無溶劑浸漬漆適用性的重要指標， 以浸漬漆在 60 ℃條件下貯存 96 h 後的黏度增長倍數來評定。 增長倍數越小，浸漬漆的貯存穩定性能越好， 可使用的時間越長。

研究現狀

無溶劑絕緣浸漬漆一般由基體樹脂、 改性劑、 活性稀釋劑、 引發劑、 固化劑和促進劑等組成。 根據基體樹脂的不同， 無溶劑絕緣浸漬漆一般可分為環氧樹脂絕緣浸漬漆、 不飽和聚酯絕緣浸漬漆、 二苯醚樹脂絕緣浸漬漆、 聚酯醯亞胺絕緣浸漬漆、 聚醯亞胺絕緣浸漬漆和有機矽絕緣浸漬漆等。

環氧樹脂無溶劑絕緣浸漬漆
環氧樹脂與酸酐固化機理為： 環氧樹脂的羥基使酸酐開環， 然後對環氧基加成， 生成二酯和羥基，酯化生成的羥基與環氧基發生醚化。

環氧樹脂具有優良的機械強度和電氣絕緣性能，其耐化學腐蝕性能好， 耐潮性能好， 固化收縮率小，黏結強度高， 相容性好， 具有優異的分子結構可設計性， 故套用廣泛。 但環氧樹脂漆價格較高， 黏度較大， 貯存穩定性能較差， 故多用於雙組分浸漬漆。文清雲等將環氧樹脂、 不飽和樹脂、 改性劑和催化劑按設定工藝進行化學反應， 反應完成後加入阻聚劑、穩定劑和促進劑等製備成浸漬漆， 所製備的浸漬漆具有 F,H 級電氣絕緣性能， 耐熱性能較好， 起始分解溫度達 434 ℃， 揮發份小於 5%， 適用於常規浸漬和真空壓力浸漬工藝[4]。 李孟德等用自製的低黏度環氧樹脂與亞胺二元酸製得一種環氧 - 亞胺樹脂， 所製得的樹脂耐熱性能較好， 最高耐熱溫度為 223 ℃ ； 介質損耗較低， 常態僅為 0.05%； 貯存穩定性能較好， 在50 ℃條件下貯存 15 d， 黏度增加了 0.58 倍。

不飽和聚酯無溶劑絕緣浸漬漆

不飽和聚酯由多無醇與飽和酸酐、 不飽和酸酐合成。 固化時， 加入引發劑， 產生自由基， 與活性稀釋劑 R 交聯固化。

不飽和聚酯無溶劑浸漬漆具有優良的耐化學性能、 耐潮性能、 電氣絕緣性能， 黏度較低， 貯存穩定性能較好， 且易於浸漬， 是國內外無溶劑絕緣浸漬漆發展的主要方向。 但因其具有固化收縮率較大、黏結強度較低、 空氣氧阻聚導致表面乾燥性能較差等缺點， 故需將其改性， 才能得到綜合性能優異的浸漬漆。 張建華等在不飽和聚酯合成後期加入含雙鍵和乙氧基的有機矽預聚體， 縮合得到有機矽改性不飽和聚酯， 加入活性稀釋劑和引發劑， 配製成浸漬漆。 該無溶劑絕緣浸漬漆氧指數達 25.4， 可作為H 級阻燃無溶劑浸漬漆使用； 耐熱性能較好， 初始分解溫度提高到 312 ℃ ； 同時， 具有優良的電氣絕緣性能和貯存穩定性能[ 7 ]。 盧軍彩等在傳統不飽和聚酯樹脂配方中引入耐熱基團亞胺結構的同時， 用部分三元酸（或醇） 代替二元酸（或醇）， 引入三官能團單體， 以提高不飽和聚酯漆的交聯密度和機械強度。所製備的浸漬漆最高耐熱溫度為 182.7 ℃， 可作為 H級絕緣浸漬漆使用； 同時， 其黏結強度高， 貯存穩定性能好， 低溫固化快。

二苯醚樹脂無溶劑絕緣浸漬漆
普通二苯醚聚合物一般由二苯醚及其衍生物、低聚物與芳香族化合物在付氏催化劑的作用下縮聚而得。目前， 一般在二苯醚中引入不飽和雙鍵，合成不飽和的二苯醚樹脂， 再加入引發劑、 活性稀釋劑、 改性劑等， 固化時二苯醚樹脂與活性稀釋劑交聯聚合， 此時 R 1 為活性稀釋劑。二苯醚樹脂耐熱性能好， 彎曲強度和黏結強度較高， 耐化學腐蝕， 耐潮， 耐輻射， 價格比有機矽低， 是一種優良的 H 級絕緣材料。 但由於二苯醚樹脂縮聚固化時產生的小分子產物多、 漆膜脆性大、 固化溫度高等缺點， 限制了其發展。 近年來， 通過引入不飽和雙鍵， 浸漬漆由固化促進體系變為引發阻聚體系， 其性能得以改善。 饒保林等採用馬來醯亞胺、 酚類化合物與甲氧基次甲基二苯醚反應， 將不飽和鍵引入樹脂中， 製得亞胺改性二苯醚無溶劑絕緣浸漬漆， 其介電性能和貯存穩定性能較好， 耐熱等級為 C 級[9]。 張建等利用聚苯並噁嗪和不飽和聚酯改性二苯醚樹脂， 合成一種含雙鍵的二苯醚樹脂， 其後， 加入引發劑和活性稀釋劑， 製得無溶劑絕緣浸漬漆。 該浸漬漆貯存穩定性能好， 在 60 ℃密閉環境下， 儲存 72 h 後， 黏度僅增加 20%， 最高耐熱溫度為 187.7 ℃， 可作為 H 級絕緣浸漬漆使用， 高低溫條件下均有較好的黏結強度和電氣絕緣性能。

聚酯醯亞胺無溶劑絕緣浸漬漆

傳統的聚酯醯亞胺浸漬漆由羥基醚化反應交聯固化而成。 近年來， 在聚酯醯亞胺中引入不飽和雙鍵， 通過引發劑自由基交聯聚合， 由乙二醇、 偏苯三酸酐、 4, 4′ - 二氨基二苯基甲烷合成。聚酯醯亞胺具有黏度低， 貯存穩定性能、 電氣絕緣性能良好， 耐化學性能、 耐潮性能、 耐熱性能優良， 工藝簡單等優點， 但價格較高， 限制了其發展。李強軍等在不飽和聚酯樹脂的基礎上， 採用亞胺基團封端技術， 製得一種亞胺改性不飽和耐熱聚酯 H級無溶劑浸漬漆， 其貯存穩定性能較好， 耐高溫， 介質損耗因數低， 分子量分布窄， 能滿足高壓電機對真空壓力浸漆無溶劑浸漬漆的要求。

聚醯亞胺無溶劑絕緣浸漬漆
聚醯亞胺樹脂由酸酐與二氨基反應合成， 二苯甲烷二氨與馬來酸酐反應， 製得樹脂與交聯劑 R 的固化產物。聚醯亞胺浸漬漆具有良好的力學性能、 化學穩定性能、 耐老化性能、 電絕緣性能、 耐高低溫性能、尺寸穩定性能， 廣泛用於航空航天、 印製版、 機車電器等領域。 由於馬來醯亞胺與普通稀釋劑的相容性差， 共聚活性低， 黏度高， 漆膜易開裂， 因此常採用環氧樹脂、 不飽和聚酯等對其進行共混改性。 王祖德等利用芳香亞胺結構和交聯互穿網路結構， 製得一種綜合性能較好的耐高溫無溶劑浸漬漆， 其機械性能、 貯存穩定性能、 電氣絕緣性能均較好， 能滿足各種浸漬工藝要求。

有機矽無溶劑絕緣浸漬漆
有機矽浸漬漆由樹脂中不飽和雙鍵和矽氧鍵加成固化而成。由於矽氧鍵鍵能高， 有機矽浸漬漆在高溫和低溫條件下均能使用， 同時具較好的漆膜韌性、 耐輻射性、 電氣絕緣性能、 抗老化性、 穩定性等優點， 廣泛套用於 H 級電機電器領域。 但有機矽浸漬漆在高溫下機械性能較差， 固化溫度高， 且合成工藝複雜，成本較高， 這些限制了其套用。 用醇酸、 環氧、 聚酯、 聚氨酯等對有機矽樹脂進行改性， 可改善其機械性能， 但會降低漆膜的耐熱性能。 南車集團從 Isola 公司引進一種全新的 C 級有機矽絕緣浸漬漆， 耐熱等級達 C 級。 該浸漬漆由乙烯基聚甲基 - 苯基矽氧烷和端基帶矽氫鍵的聚甲基 - 苯基矽氧烷在鉑類催化劑作用下加聚而成， 其固化時基本無小分子析出， 常態下接近零揮發， 同時具有黏度小、 貯存穩定性能較好等優點， 適合真空壓力浸漆工藝， 能實現無氣隙絕緣結構， 能達到變頻牽引電機的絕緣要求。

發展趨勢

目前， 無溶劑絕緣浸漬漆的品種較多， 但仍然滿足不了日益提高的電機絕緣要求。 電機電器設備正朝著高電壓、 大容量、 小型化、 高效性、 高耐壓耐熱性和智慧型化方向發展， 這對浸漬漆的質量及可靠性提出了越來越高的要求。 同時， 國家對環境污染和能源短缺等問題也越來越重視。 為了適應環保及電機絕緣要求， 無溶劑絕緣浸漬漆可朝以下方向發展：
1） 耐高溫、 高壓型。 電機電器和輸電設施均朝著大容量、 高電壓方向發展， 國內外大電機單機容量已超過 1 000 MkW， 這就需要耐高壓的絕緣漆。 電機功率增大， 設備發熱量也增大， 這對浸漬漆的耐熱性能提出了更高的要求。
2） 環保型。 隨著人們環保意識的增強， 材料的無毒或低毒成為產品研發時需重點考慮的問題。 應開發低揮發無溶劑漆等環保型浸漬漆， 以減少苯乙烯等揮發造成的環境污染。
3） 節能型。 目前正處於全球能源緊張時期， 為了減少能量消耗， 提高生產效率， 有必要開發烘焙時間短、 固化溫度低的浸漬漆， 這樣不僅可降低生產成本， 還能節省能源。 目前， 國內外都在大力研發中低溫乾燥型和快固化型浸漬漆。
4） 特性功能型。 新電機電器設備的開發， 對無溶劑浸漬漆提出了更高的要求： 不僅要具有良好的耐熱性能和電氣絕緣性能， 還要具有較好的耐化學腐蝕、 阻燃、 耐輻照等特殊功能。 因此， 有必要開發特性功能專用浸漬漆。
5） 多工藝適應型。 大部分浸漬漆只能適用一種浸漬方式， 限制了其廣泛套用。 因此， 有必要開發能滿足各種工藝要求的浸漬漆。