复合高压绝缘材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及用作高压(HV)绝缘材料的无酸酐可固化环氧树脂组合物、包含该组合物的无酸酐可固化环氧树脂云母复合物或无酸酐可固化环氧树脂纤维素复合物；通过固化所述无酸酐可固化环氧树脂组合物、无酸酐可固化环氧树脂云母复合物或无酸酐可固化环氧树脂纤维素复合物获得的绝缘材料；以及它们的生产方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及用作高压(HV)绝缘材料的无酸酐可固化环氧树脂组合物，特别地用作用于主壁(main wall)绝缘的HV绝缘材料，特别地为用于HV电动机的缠绕绝缘材料的形式。此外，本专利技术涉及包含无酸酐可固化环氧树脂组合物和云母化合物的无酸酐可固化环氧树脂云母复合物。此外，本专利技术还涉及通过固化所述无酸酐可固化环氧树脂组合物或无酸酐可固化环氧树脂云母复合物获得的绝缘材料。此外，本专利技术涉及生产所述无酸酐可固化环氧树脂组合物的方法、生产所述无酸酐可固化环氧树脂云母复合物的方法以及生产绝缘材料的方法。此外，本专利技术涉及包含所述绝缘材料的绝缘层的电机线圈，和包含所述电机线圈的电气制品。技术现状在电绝缘材料的生产中，特别地在HV应用例如HV电动机的生产中，环氧化物-酸酐体系广泛用作热固性树脂，由于它们的优异电绝缘性能。在这方面，在HV电动机中，1kV以上的电压通常理解为高压(HV)。此外，1kV以下的电压通常理解为低压(LV)。特别地，环氧化物-酸酐体系显示优良的介电性质，对于纯环氧化物体系通常不能获得该性质。然而，环氧化物-酸酐体系储存在环境条件1年之后显示增加的介电损失(甚至在>160℃下测量到更高的损失)，由于它们相对高的极性。更具体地，酸酐具有极性特性和与极性且可水解的酯基产生相当极性的环氧化物-酸酐网络。在与水（水分）反应之后，形成羧酸基，其可削弱介电性质。此外，酸酐被认为是敏化物质和因此它们的使用在健康方面有问题。为了减轻上述缺点，已经提出使用无酸酐的和在潜在催化剂(例如金属乙酰丙酮化物)存在下固化的环氧树脂组合物。术语潜在催化剂是指催化剂在组合物内作为组成部分存在。然而，对于电绝缘应用，尤其是对于高压应用，必须考虑对材料性质和加工参数的基本要求。除了长适用期(即在加工温度下缓慢的固化速度)以外，重要的是可固化环氧树脂组合物还具有长保存期限，和同时在开始加工时短的成胶时间。长保存期限是指可储存已经含有催化剂的可固化环氧树脂组合物，而分别地不会发生沉淀和粘度增加。这是重要的，特别是对于由芳族环氧树脂化合物生产电绝缘体，因为，期望储存预配制的可固化环氧树脂组合物更长时间而没有品质损失。原则上，沉淀可在储存期间通过结晶发生，因此在可固化环氧树脂组合物的至少部分内产生富环氧树脂微区(即，贫催化剂微区)，导致与剩余的可固化环氧树脂组合物相比具有不同化学及物理性质的固体沉淀剂的形成。在最终固化的绝缘材料内，这些固体沉淀剂产生不可预料的品质损失，由于它们不同的电气和机械性质。当保存在槽或池内的树脂用于几个生产运行时，通常出现粘度增加的问题，因为生产过程是连续过程，其使用部分打开的槽或池，溶剂在其中可容易蒸发。然而，对于大多数HV应用，需要低粘度用于合适的加工。在不存在任何硬化剂组分例如酸酐时，环氧树脂需要加热以降低加工开始时的粘度。然而，这样加热至升高的温度引起在加工温度下不期望的增加的固化速度并导致加工期间更高的蒸发和增加的耗热。短的成胶时间意味着在加工温度下关于聚合反应的快速交联反应。在固化炉中(即在浸渍或缠绕之后)快速胶凝是重要的，以免可固化环氧树脂组合物在固化之前从浸渍或湿绕的部件滴落。因此，通常需要在固化温度下30分钟以下的短成胶时间。因此，任何沉淀的预防、在储存中稳定的低粘度以及加工开始时短的成胶时间对于获得良好品质和保持低生产成本是重要的。此外，需要在宽温度范围内最终固化的绝缘材料的低介电损失，特别是对于高压应用。已知包含环氧树脂组分、由金属乙酰丙酮化物组成的催化剂和稀释剂的环氧树脂制剂，例如来自US 4,656,090。这样的环氧树脂制剂描述为独特地提供低粘度、长储存期限和良好的电气性质。然而，这些环氧树脂制剂在宽温度范围内没有显示长保存期限，由于沉淀的发生。此外，这些环氧树脂制剂在储存期间在环境温度下没有保持稳定的低粘度(<200mPa·s)。因此，这些环氧树脂制剂必须在升高的温度下加工以便获得适合的低粘度用于进一步的加工，其导致加工期间更高的蒸发和增加的耗热。因此，这些普通的环氧树脂制剂不符合以上描述的对于满足高品质标准的经济方面的重要要求。鉴于上文，需要以下可固化环氧树脂组合物：除了长适用期以外还具有长保存期限和加工开始时短的成胶时间，且在固化时产生具有低介电损失值的成形制品，尤其是需要浸渍和/或湿绕应用的过程。专利技术简述由于考虑上述问题进行的深入细致的研究，本专利技术人意外地发现通过将具有环氧化物含量≥5.6当量/kg的双酚A基环氧树脂、至少一种反应性稀释剂、至少一种催化剂和任选填料组合，提供显示优异性质的无酸酐可固化环氧树脂组合物。更具体地，本专利技术的无酸酐可固化环氧树脂组合物在宽温度范围内显示长保存期限。这归因于在无酸酐可固化环氧树脂组合物储存期间未发生无酸酐环氧树脂沉淀，甚至在低温下例如5℃。此外，无酸酐可固化环氧树脂组合物的粘度在环境温度下在储存期间保持是低的(<200mPa·s)(例如在室温下储存6个月之后稳定的粘度)。这是远未预料到的，因为包含催化剂的环氧树脂制剂在长期储存期间通常倾向于缓慢聚合，由于它们甚至在低温下的高反应性导致增加的粘度。这样的低粘度允许在低温下(<30℃)加工，导致在加工期间低蒸发和低耗热。相比之下，广泛用作HV绝缘材料的环氧化物-酸酐体系必须在升高的温度下加工(例如50℃)以便获得适合的低粘度用于进一步加工。此外，本专利技术的无酸酐可固化环氧树脂组合物与云母填料高度相容，产生具有显著机械和电气性质的无酸酐可固化环氧树脂云母复合物，胜过使用标准环氧化物-酸酐体系的类似混合物。与环氧化物-酸酐体系相比，请求保护的无酸酐可固化环氧树脂组合物允许与云母填料的更好的界面和结合，产生更高的机械和电气性能。本专利技术的无酸酐可固化环氧树脂组合物特别可用于高压(HV)绝缘材料，例如用于主壁绝缘的HV绝缘材料，以缠绕形式用于HV电动机(和更具体地用于电机线圈)。特别地，通过固化本专利技术的所述无酸酐可固化环氧树脂组合物或无酸酐可固化环氧树脂云母复合物获得的绝缘材料显示优良的介电性质，例如低介电损失，因此胜过用于HV绝缘材料的标准环氧化物-酸酐体系。至今，类似的优良介电性质已知仅有环氧化物-酸酐体系。特别在高压应用中，环氧化物-酸酐体系用作热固性树脂，由于所需的高电绝缘性能。此外，本专利技术的绝缘材料保持这些低介电损失，即使由在储存期间已经暴露于环境条件的无酸酐可固化环氧树脂组合物或无酸酐可固化环氧树脂云母复合物获得。相比之下，由环氧化物-酸酐体系获得的绝缘材料在环境条件下储存之后显示增加的介电损失，由于它们较高的极性。在一个实施方案中，提供用作高压(HV)绝缘材料的无酸酐可固化环氧树脂组合物，其包含具有环氧化物含量≥5.6当量/kg的双酚A基环氧树脂、至少一种反应性稀释剂、至少一种催化剂和任选填料。在另一个实施方案中，提供无酸酐可固化环氧树脂云母复合物，其包含本专利技术的无酸酐可固化环氧树脂组合物和云母化合物。在另一个实施方案中，提供无酸酐可固化环氧树脂纤维素复合物，其包含本专利技术的无酸酐可固化环氧树脂组合物和纤维素组分。在又一个实施方案中，提供绝缘材料，其通过固化本专利技术的无酸酐可固化环氧树脂组合物或无酸酐可固化环氧树脂云母复合物/无酸酐可固化环氧树脂纤维素本文档来自技高网...

【技术保护点】
用作绝缘材料的无酸酐可固化环氧树脂组合物，其包含‑具有环氧化物含量≥5.6当量/kg的双酚A基环氧树脂，‑至少一种反应性稀释剂，‑至少一种催化剂，和‑任选填料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用作绝缘材料的无酸酐可固化环氧树脂组合物，其包含-具有环氧化物含量≥5.6当量/kg的双酚A基环氧树脂，-至少一种反应性稀释剂，-至少一种催化剂，和-任选填料。2.权利要求1的无酸酐可固化环氧树脂组合物，其中所述反应性稀释剂选自苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯和甲基丙烯酸酯和它们的组合。3.前述权利要求任一项的无酸酐可固化环氧树脂组合物，其中所述催化剂选自金属乙酰丙酮化物、酚类化合物和它们的组合，和优选地其中所述酚类化合物选自邻苯二酚、间苯二酚、氢醌和焦棓酚和它们的组合。4.前述权利要求任一项的无酸酐可固化环氧树脂组合物，其进一步包含第二无酸酐环氧树脂，优选地为具有环氧化物含量≥6.2当量/kg的双酚F基环氧树脂。5.前述权利要求任一项的无酸酐可固化环氧树脂组合物，其中所述无酸酐可固化环氧树脂组合物在25℃具有<200mPa的粘度。6.前述权利要求任一项的无酸酐可固化环氧树脂组合物，其中所述无酸酐可固化环氧树脂组合物无沉淀物。7.前述权利要求任一项的无酸酐可固化环氧树脂组合物，其中所述无酸酐可固化环氧树脂组合物在固化之后显示最多±5.0℃的Tg标准偏差，优选地最多±4.0℃，更优选最多±3.0℃。8.无酸酐可固化环氧树脂云母复合物，其包含前述权利要求任一项的无酸酐可固化环氧树脂组合物和云母化合物。9.无酸酐可固化环氧树脂纤维素复合物，其包含权利要求1-7的无酸酐可固化环氧树脂组合物和纤维素组分。10.通过固化权利要求1-6的无酸酐可固化环氧树脂组合物、权利要求8的无酸酐可固化环氧树脂云母复合物或权利要求9的无酸酐可固化环氧树脂纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：CH何，S察瓦拉斯，C高尔，G保罗森，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH