含水的环氧树脂乳液、其制备方法及其应用技术

一种新型的含水环氧树脂乳液，其含有在水中溶解和／或分散的（Ａ）至少一种选自环氧树脂和改性的环氧树脂的粘合剂，（Ｂ）至少一种非离子型增稠剂和（Ｃ）至少一种可以通过至少一种三氟化硼络合物与至少一种含有至少一个环氧基的化合物反应制备的固化催化剂；一种它的制备方法和它在用作电工元件，特别是电气线圈产品的浸渍漆方面的用途。（*该技术在2022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新型的含水环氧树脂乳液，其特别适用于电气线圈产品的浸溃。此外，本专利技术涉及一种用于含水环氧树脂乳液的固化的新型催化剂。电工元件如电气线圈产品，例如电动机和变压器中的线圈通常被固定。这通过用合适的漆浸渍，随后固化来进行。按此方式用浸渍漆浸渍的线圈是机械稳定的，比未浸渍的线圈能更好地导热。现有技术是用不饱和的聚酯树脂浸渍。然而对于一定的使用目的(修理)证明有用的是浸溃漆。浸渍漆自从几乎一百年以来就得到应用。通常它是一种树脂(醇酸树脂、聚酯树脂、聚酯酰亚胺树脂)和固化剂(蜜胺树脂、酚醛树脂、封端的异氰酸酯)在有机溶剂中的溶液(参见W.TillarShugg，电气和电子绝缘材料手册(Handbook of Electrical and ElectronicInsulating Materials)，IEEE出版社，1995)。这种漆是低粘度的，以良好地侵入线圈中，且除了粘合剂、催化剂和添加剂以外还含有大量的有机溶剂。这些物质在固化过程中排放，必须清除。除了这些传统的浸渍漆以外，市场上已经开发了含水漆。这些漆通常含有用于粘合剂的共溶剂，其残余酸用胺中和。这方面，例如US 4 375528 A中介绍了一种其中共溶剂是丁基乙二醇，作为中和试剂使用二甲基乙醇胺的浸溃漆。共溶剂和胺都在固化过程中排放。本专利技术提出的任务是，提供一种无溶剂或基本上无溶剂的，低粘度的水基浸渍漆，其可以加工到电机制造中常用的设备上，提供具有高烘烤强度的浸渍层和涂层且不会引起电气线圈产品的腐蚀。与此相应地，发现了新型的含水环氧树脂乳液，其含有在水中溶解和/或分散的(A)至少一种选自环氧树脂和改性的环氧树脂的粘合剂，(B)至少一种非离子型增稠剂和(C)至少一种可通过至少一种三氟化硼络合物与至少一种含有至少一个环氧基的化合物反应而制备的固化催化剂。此外，发现一种用于制备含水环氧树脂乳液的新方法，其中(I)将至少一种粘合剂(A)，至少一种非离子型增稠剂(B)和至少一种添加剂(E)分散在水中并(II)向得到的分散体(I)中掺入至少一种催化剂(C)。此外，发现至少一种三氟化硼络合物与至少一种含有至少一个环氧基的化合物的反应产物用作含水环氧树脂乳液的固化的催化剂(C)的新用途。特别也发现了分子中含有至少一个氮原子的化合物(D)用作催化剂(C)的助催化剂的新用途。本专利技术的含水环氧树脂乳液是无溶剂或基本上无溶剂的。这意味着，其有机溶剂的基于含水环氧树脂乳液的含量低于5wt％，优选低于3wt％，特别优选低于1wt％。本专利技术的含水环氧树脂乳液含有至少一种选自环氧树脂和改性的环氧树脂的粘合剂(A)。优选环氧树脂(A)是液态的。环氧树脂和改性的环氧树脂(A)作为浇注剂和浸渍剂是已知的，在世界范围内广泛应用(参见例如电气绝缘会议和电机制造业&线圈绕组会议的会议论文集，1997年第239-248页，1999年第371-387页和第453-468页)。通常使用的低分子和高分子的双酚-A-二缩水甘油醚的缺点是，高粘度(通常为从约8000mPas起)以及与此相关的昂贵的加工成本(例如目标物体的预热和真空浸溃)。因此，按本专利技术将环氧树脂(A)在水中乳化。由此得到低粘度的配方。此外，这种配方在上面解释的意义中没有共溶剂。标准环氧树脂如果没有添加剂则不能在水中乳化。市场上获得的可水乳化的环氧树脂(A)是改性的，除了双酚A还可能含有双酚F环氧树脂(A)以及通常的C12-C14烷基缩水甘油醚或脂肪酸的缩水甘油酯。两种化合物类型对环氧树脂(A)都有一种乳化作用。环氧树脂(A)是市场上常用的化合物，例如以商品名Epikote828由Shell公司销售。此外，按本专利技术的含水环氧树脂乳液含有至少一种，特别是一种非离子型增稠剂(B)。优选这里涉及一种非离子型的缔合性(Assoziativ)增稠剂，其结构特征是含有一种亲水性的骨架和疏水性的基团，其能在含水介质中起缔合性的相互作用。优选使用基于聚氨酯的非离子型缔合性增稠剂。其中含有的亲水性的骨架是含有聚醚结构单元的聚氨酯链。例如合适的这类缔合性增稠剂在德国专利申请DE 196 13 547 A1，第4栏，第9-41行，Rmpp百科全书-漆和印刷染料，Georg Thieme出版社，Stuttgart，New York，1998，第599和600页，《增稠剂》，或在Johan Bieleman的教科书，《漆添加剂》，Wiley-VCH，Weinheim，1998，第51-59页中有详细说明。缔合性增稠剂是市场上常用的化合物，例如以商品名AcrsysolRM8由Rohm&Haas公司销售。惊奇的是，借助按本专利技术使用的环氧树脂(A)和缔合性增稠剂(B)得到特别存放稳定的环氧树脂乳液。此外，按本专利技术的含水环氧树脂乳液还含有至少一种，特别是一种用于固化的催化剂(C)。如果含水的环氧树脂乳液用商业上常用的三氟化硼络合物，特别是常用的已知的三氟化硼-胺络合物(参见H.Lee和K.Neville在环氧树脂手册中，1967，第11-3章)催化，则得到含水的浸溃漆。然而，这种三氟化硼-胺络合物，如其它胺络合物一样不是水解稳定性的且在含水环氧树脂乳液中水解并保持非功能性。因此，这种浸渍漆的烘烤强度根据IEC 61033方法A测定，在人们对基于环氧树脂的浸渍树脂所期望的值以下。按本专利技术使用的催化剂(C)是一种三氟化硼络合物，特别是三氟化硼-胺络合物与至少一种含有至少一个，特别是一个环氧基的化合物的反应产物。合适的胺的例子是烷基伯胺，特别是2-丙胺。合适的含环氧基的化合物的例子是烷基缩水甘油醚，特别是正丁基缩水甘油醚。按本专利技术使用的催化剂(C)是商业上常用的化合物，例如以商品名Anchor1115，由Air Products公司销售。惊奇地确定，按本专利技术使用的催化剂(C)可以在含水的环氧树脂乳液中使用，导致一种存放稳定的按本专利技术的含水环氧树脂乳液，其可突出地用作浸溃漆。这提供了根据IEC 61033方法A测定的烘烤强度为155℃下最大220N的浸渍层和涂层。优选按本专利技术的含水环氧树脂乳液或按本专利技术的浸溃漆含有基于环氧树脂(A)为4-15，优选5-14和特别是7-13wt％的催化剂(C)。由上述强制性组分(A)、(B)和(C)组成的按本专利技术的含水环氧树脂乳液或按本专利技术的浸渍漆提供具有出色的烘烤强度的涂层和浸渍层。但是可能在底材(电气线圈产品，叠片铁芯)上会形成个别的轻微的腐蚀斑点。按本专利技术这种作用当向配方中掺入分子中含有至少一个，特别是含有一个或两个氮原子的化合物(D)时得到抑制。优选化合物(D)选自叔胺和杂环。优选按本专利技术使用的叔胺(D)含有选自无环和环状的脂肪族、芳香族和杂环有机基团的基团，特别是无环脂肪族有机基团。合适的这类叔胺(D)的例子是二甲基苄基胺、三乙胺、三丁胺、三乙醇胺、三甲基乙醇胺、三甲基十六烷胺、二癸基甲基胺、二甲基月桂基胺、二甲基辛基胺和4-二甲基氨基吡啶，特别是二甲基辛基胺。优选杂环(D)选自在1-位或2-位或者在1-位和2-位有无环和环状脂肪族、芳香族和杂环有机基团取代的咪唑。合适的取代的咪唑的例子是1-苄基-2-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-丁基咪唑。特别优选2-甲基咪唑。惊奇的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含水的环氧树脂乳液，其含有在水中溶解和／或分散的　　　　（Ａ）至少一种选自环氧树脂和改性的环氧树脂的粘合剂，　　　　（Ｂ）至少一种非离子型增稠剂和　　　　（Ｃ）至少一种可以通过至少一种三氟化硼络合物与至少一种含有至少一个环氧基的化合物反应制备的固化催化剂。

【技术特征摘要】
DE 2001-2-21 10108129.41.一种含水的环氧树脂乳液，其含有在水中溶解和/或分散的(A)至少一种选自环氧树脂和改性的环氧树脂的粘合剂，(B)至少一种非离子型增稠剂和(C)至少一种可以通过至少一种三氟化硼络合物与至少一种含有至少一个环氧基的化合物反应制备的固化催化剂。2.如权利要求1的含水环氧树脂乳液，其特征为，环氧树脂和改性的环氧树脂(A)是液态的。3.如权利要求1或2的含水环氧树脂乳液，其特征为，三氟化硼络合物是三氟化硼-胺络合物。4.如权利要求3的含水环氧树脂乳液，其特征为，胺是烷基伯胺。5.如权利要求4的含水环氧树脂乳液，其特征为，烷基伯胺是2-丙胺。6.如权利要求1至5之一的含水环氧树脂乳液，其特征为，含环氧基的化合物是烷基缩水甘油醚。7.如权利要求6的含水环氧树脂乳液，其特征为，烷基缩水甘油醚是正丁基缩水甘油醚。8.如权利要求1至7之一的含水环氧树脂乳液，其特征为，非离子型增稠剂(B)是一种缔合性增稠剂，其结构特征是具有亲水性的骨架和疏水性的基团，其在含水介质中能起缔合性的相互作用。9.如权利要求8的含水环氧树脂乳液，其特征为，缔合性增稠剂是基于聚氨酯的缔合性增稠剂。10.如权利要求1至9之一的含水环氧树脂乳液，其特征为，其含有至少一种分子内含有至少一个氮原子的化合物(D)。11.如权利要求10的含水环氧树脂乳液，其特征为，化合物(D)选自叔胺和杂环。12.如权利要求11的含水环氧树脂乳液，其特征为，叔胺(D)含有选自无环和环状的，芳香族和杂环有机基团的基团...

【专利技术属性】
技术研发人员：KW利纳特，G史密特，S托德特库尼格，
申请(专利权)人：阿尔特纳电绝缘有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]