一种耐热浸渍树脂及其制备方法和应用技术

一种非苯乙烯型无溶剂绝缘浸渍树脂，为低粘度透明液体，其制备方法为１）将芳香族二酸、脂肪族多元醇在搅拌下加热至１８０℃－２００℃，发生酯化反应，同时分馏出反应产生的水份；２）在１４０℃－１６０℃的温度范围内，加入不饱和酸酐，加热回流，继续进行酯化反应至酸值小于３０；３）在１２０℃－１５０℃的温度范围内，加入非苯乙烯型活性单体稀释剂；４）４０℃－８０℃的温度范围内，加入功能性添加剂。该树脂适用于作为电机的浸渍树脂；经加热固化后形成的绝缘漆膜具有优良的机械性能、电气强度高、介电损耗低、耐化学稳定性、低温快固化、厚层不起泡。适用于交、直流标准电机、大型特殊电机、高压电机和配电变压器绕组的浸渍。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种耐热浸渍树脂，具体地说涉及一种非苯乙烯型无溶剂耐热浸渍树脂。本专利技术还涉及上述树脂的制备方法。本专利技术还涉及上述树脂的应用。
技术介绍
电气工业的快速发展对聚合物绝缘材料的性能要求越来越高；高、低压电机的绝缘浸渍树脂的耐热等级不断提高，从B级(130℃)、F级(155℃)发展到H级(180℃)和C级(240℃)；浸渍树脂的浸渍工艺从普通沉浸、连续沉浸、滴浸、滚浸发展到真空压力浸渍；浸渍树脂的类型也从溶剂型、少溶剂型向无溶剂方向发展。随着人们环境保护意识的不断增强，无溶剂浸渍树脂成为一个重要的发展方向。溶剂型浸渍树脂由于使用大量有机溶剂，如苯、甲苯、二甲苯、甲酚等，在使用过程中这些溶剂大部分或作为废液排放，或作为废气排放到大气中，造成严重的环境污染；同时，在绝缘树脂的烘培过程中，大量的溶剂挥发易产生气泡、气孔等，致使绝缘结构产生缺陷。随着人们环境保护意识的不断增强，无溶剂浸渍树脂成为一个重要的发展方向。无溶剂浸渍树脂主要包括苯乙烯型不饱和聚酯浸渍树脂和环氧树脂型无溶剂浸渍树脂两大类。环氧树脂型无溶剂树脂由于使用酸酐和/或胺类固化剂等具有令人难闻的气味；另外，其固化时间长，固化后的漆膜韧性较差。与溶剂型浸渍树脂相比，苯乙烯型无溶剂浸渍树脂在保护环境方面具有一定的改善；由于苯乙烯或甲基苯乙烯在树脂的固化过程中参与交联反应，故有机挥发物(VOC)的排放量有所降低。但是，苯乙烯和甲基苯乙烯的闪点较低(分别为31℃和52℃)，以它们为稀释剂的不饱和聚酯浸渍树脂在固化过程中仍会有部分稀释剂挥发掉，其挥发量高达稀释剂总量的15-25％；因此，其仍然对环境污染、对人体健康造成很大的影响。近年来，工业发达国家都在该领域投入了财力、人力和物力，用于研制新型的低(少)污染无公害浸渍漆；Hegemann(25thElectrical electronics Insulation Conference&ElectricalManufacturing&Coil Winding，Oct.1999，Ohio，US，P7-13)报道了一种低挥发性的无溶剂不饱和聚酯浸渍树脂，该树脂不含任何稀释剂单体，耐热等级达到200℃；Ron Goetter等(ProcedingElectrical Insulation Conference and ElectricalManufacturing&Coil Winding Conference，Oct.2001，Ohio，US，P16-18)报道的无溶剂不饱和聚酯树脂，同普通型不饱和聚酯浸渍漆相比，具有较高的粘度，因此需要加入稀释剂来降低粘度。为了减少苯乙烯类稀释剂用量，采用了丙烯酸类作为共稀释剂；Bardoliwalla博士(ProcedingElectrical Insulation Conference andElectrical Manufacturing&Coil Winding Conference，Oct.2001，Ohio，US，P61-63)报道了一种适用于沉浸和真空压力浸渍(VPI)、以及滴浸和滚浸工艺的低挥发、高闪点无溶剂聚酯树脂，其选用苯二甲酸烯丙酯(DAP)为稀释剂；并报道了一种VOC在0.3-0.8％的新型无溶剂聚酯树脂(EXP)，耐热等级为180℃；Mark Winkeler(ProcedingElectrical Insulation Conference and ElectricalManufacturing&Coil Winding Conference，Oct.2001，Ohio，US，P143-148)对比分析了各种电动机对浸渍树脂的性能要求，认为环氧树脂和不饱和聚酯作为主要的两大品种，今后会朝着低溶剂化、无溶剂化方向发展，以满足电机微型化和适应变频等新技术的发展需要。在国内，有关无溶剂不饱和聚酯树脂浸渍漆的研究也有报道，但大多数报道仍采用苯乙烯，或改性苯乙烯为稀释剂单体。周健等(第八届全国绝缘材料与绝缘技术学术交流会论文集，2002年10月，中国昆明，第11-16)和董占才等(第八届全国绝缘材料与绝缘技术学术交流会论文集，2002年10月，中国昆明，第17-21)报道了苯乙烯型高、低压电机通用F级无溶剂浸渍漆和苯乙烯型H9150不饱和聚酯亚胺无溶剂浸渍树脂的性能和应用。由于苯乙烯的闪点低，沸点低，挥发性大，而且对人体健康有害，长期接触对人体心脏会产生不良影响。与溶剂型浸渍树脂一样，还存在由于固化过程中气泡、气隙等造成的绝缘强度降低等问题。因此，无论是溶剂型浸渍树脂还是苯乙烯型无溶剂浸渍树脂，都程度不同地存在环境污染问题。随着人们环保意识的逐步增强，研究开发新型环保、无公害的无溶剂浸渍树脂成为绝缘材料领域的发展热点之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于公开一种非苯乙烯型无溶剂耐热浸渍树脂，该浸渍树脂挥发性小、无刺激性气味、贮存稳定性好、固化速度快，适用于各种电机的绝缘系统。本专利技术的另一目的在于公开一种制备上述树脂的方法。为实现上述目的，本专利技术公开的一种非苯乙烯型无溶剂耐热浸渍树脂，其主要指标为外观为透明液体；体积电阻率常态下≥1×1012Ωm，20±5℃浸水24h≥1×1010Ωm，155±2℃≥1×108Ωm；介电强度常态下≥20kV/mm，20±5℃浸水24h≥18kV/mm，155±2℃≥16kV/mm；用户应用条件120-130℃≤2h；树脂对漆包线的作用铅笔硬度不软于1H；粘接强度(螺旋线圈法)常态≥50N；温度指数155(F级)。包括上述主要指标在内以及其他指标详见表1。本专利技术公开的非苯乙烯型无溶剂浸渍树脂，其制备方法为a)将芳香族二酸、脂肪族多元醇在搅拌下加热至180-200℃，发生酯化反应，同时分馏出反应产生的水份；b)在140-160℃的温度范围内，加入不饱和酸酐，加热回流，继续进行酯化反应至酸值小于30； c)在120-150℃的温度范围内，加入非苯乙烯型活性单体稀释剂。d)40-80℃的温度范围内，加入功能性添加剂，得到透明、均匀的无溶剂浸渍树脂。本专利技术所述的芳香族二酸，系指4，4′-联苯二甲酸、3，3′-联苯二甲酸、2，2′-联苯二甲酸、4，4′-二苯甲醚二甲酸、3，3′-联苯甲醚二甲酸、2，2′-联苯甲醚二甲酸、4，4′-二苯甲烷二甲酸、3，3′-二苯甲烷二甲酸、2，2′-二苯甲烷二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸或邻苯二甲酸。本专利技术所述的不饱和酸酐，系指顺丁烯二酸酐、降冰片烯酸酐、4-甲基四氢苯酐或四氢苯酐。本专利技术所述的脂肪族多元醇，系指乙二醇、丙二醇、二甘醇、丙二醇、新戊二醇、丁二醇或季戊四醇。本专利技术所述的非苯乙烯型活性单体稀释剂，系指含有反应性碳-碳双键(-C＝C-)的低粘度液体有机化合物，包括间苯二甲酸二烯丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、二苯醚二甲酸二烯丙酯、三聚氰酸三烯丙酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟丙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯或二丙烯酸一缩乙二醇酯。本专利技术所述的功能性添加剂，系指可提高浸渍树脂贮存稳定性，改善树脂成型工艺性能，促进和加速树脂固化，提高固化树脂高低温力学性能、电气性能、贮存稳定性的有机化合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐热浸渍树脂，其主要指标为：外观为透明液体；体积电阻率：常态下≥１×１０↑［１２］Ωｍ，２０±５℃浸水２４ｈ≥１×１０↑［１０］Ωｍ，１５５±２℃≥１×１０↑［８］Ωｍ；介电强度：常态：≥２０ｋＶ／ｍｍ，２０ ±５℃浸水２４ｈ≥１８ｋＶ／ｍｍ，１５５±２℃≥１６ｋＶ／ｍｍ；用户应用条件：１２０－１３０℃≤２ｈ；树脂对漆包线的作用：铅笔硬度不软于１Ｈ；粘接强度（螺旋线圈法）：常态≥５０Ｎ；　温度指数：１５５（Ｆ级 ）。

【技术特征摘要】
1.一种耐热浸渍树脂，其主要指标为外观为透明液体；体积电阻率常态下≥1×1012Ωm，20±5℃浸水24h≥1×1010Ωm，155±2℃≥1×108Ωm；介电强度常态≥20kV/mm，20±5℃浸水24h≥18kV/mm，155±2℃≥16kV/mm；用户应用条件120-130℃≤2h；树脂对漆包线的作用铅笔硬度不软于1H；粘接强度(螺旋线圈法)常态≥50N；温度指数155(F级)。2.一种权利要求1所述耐热浸渍树脂的制备方法，其主要步骤包括a)将芳香族二酸、脂肪族多元醇在搅拌下加热至180-200℃，发生酯化反应，同时分馏出产生的水份；b)在140-160℃的温度范围内，加入不饱和酸酐，加热回流，继续进行酯化反应至酸值小于30；c)在120-150℃的温度范围内，加入非苯乙烯型活性单体稀释剂。d)40-80℃的温度范围内，加入功能性添加剂，得到透明、均匀的浸渍树脂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述芳香族二酸为4，4′-联苯二甲酸、3，3′-联苯二甲酸、2，2′-联苯二甲酸、4，4′-二苯甲醚二甲酸、3，3′-联苯甲醚二甲酸、2，2′-联苯甲醚二甲酸、4，4′-二苯甲烷二甲酸、3，3...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨士勇，王德生，朱兴俭，孔翔飞，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，四川东方绝缘材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]