一种耐低温绝缘浸渍树脂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种耐低温绝缘浸渍树脂及其制备方法，以重量计，浸渍树脂的原料配方如下：环氧树脂100份；聚氨酯环氧树脂40~90份；端酚羟基低分子量聚苯醚树脂20~50份；低粘度聚醚环氧树脂100~200份；环氧固化剂10~30份。浸渍树脂的制备方法是：按照配比，取环氧树脂、聚氨酯环氧树脂、端酚羟基低分子量聚苯醚树脂，加热到70~100℃，边搅拌边加入环氧固化剂，反应30~60min，然后加入其它原料，充分搅拌均匀即得。本发明的浸渍树脂不仅具有优异的耐高低温（液氮-室温）冲击性能、电气性能以及良好的机械强度，而且固化温度低，存储稳定性好，适用于LNG压缩/输送电机、超导电机等定子绝缘处理。
【专利说明】一种耐低温绝缘浸渍树脂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电气绝缘材料领域，具体涉及一种耐低温绝缘浸溃树脂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]由于纯环氧树脂固化物具有很高的交联密度，即使在常温下也存在质脆、低韧性、抗冲击性能差等缺点。当温度降至低温时，基体内因热收缩而产生的内应力和被冻结的链段，使环氧树脂呈现更大的脆性，影响环氧树脂在低温下的应用。因此，需对环氧树脂进行增韧改性，以提高体系抗开裂性能和耐高低温冲击性能。
[0003]作为一种清洁、高效的能源，液化天然气(LNG)已成为本世纪初缓解能源供需矛盾，优化能源结构的开发利用重点。LNG运输过程中需保持在零下162°C低温下，把天然气“压”成液态，使其体积缩小到1/600。LNG输送潜液电机，由于要在_162°C下工作，同是还要承受-162°C -室温的温度冲击，对绝缘材料的抗高低温冲击性能要求非常严格。电机绝缘系统，作为电机的心脏，其质量直接影响电机的运行，而在低温绝缘中绝缘浸溃树脂如果不具备抗高低温开裂性能，则会导致绝缘系统出现缺陷，影响电机的运行。
[0004]目前，市场上缺乏电性能好、工艺性好以及耐液氮-室温冲击性能的的耐低温绝缘浸溃树脂，而这又是国内LNG压缩/输送行业迫切需要的。因此，研制低粘度、高性能耐低温绝缘浸溃树脂就显得尤为迫切和重要。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种低粘度保型耐低温绝缘浸溃树脂，固化树脂既有抗液氮-室温冲击性能，又具有优异的电气绝缘性能。
[0006]本发明同时提供一种耐低温绝缘浸溃树脂的制备方法，该方法所得树脂使用后既有抗液氮-室温冲击性能，又具有优异的电气绝缘性能。
[0007]为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下:
[0008]一种耐低温绝缘浸溃树脂，以重量计，其原料配方如下:
[0009]环氧树脂100份；
[0010]聚氨酯环氧树脂40~90份；
[0011]数均分子量在1500~2500之间的端酚羟基低分子量聚苯醚树脂20~50份；
[0012]25°C下粘度在50~IOOmPa.s之间的低粘度聚醚环氧树脂100~200份；
[0013]环氧固化剂10~30份；
[0014]所述耐低温绝缘浸溃树脂的固化成型温度为120~160°C。
[0015]根据本发明的进一步实施方案:所述聚氨酯环氧树脂由如下原料制成:
[0016]海因环氧树脂100份；
[0017]数均分子量为1000~2000的聚(四亚甲基-共聚-亚乙基醚)二醇15~30份；
[0018]1,4-丁二醇 I ~3份；[0019]六亚甲基异氰酸酯5~10份。
[0020]进一步地，所述的聚氨酯环氧树脂可通过如下步骤制备得到:首先制备聚氨酯预聚物，然后将所得聚氨酯预聚物与海因环氧树脂混合，加热至60~80°C，在氮气保护下反应0.5~2个小时，即得所述聚氨酯环氧树脂。
[0021]进一步地，所述聚氨酯预聚物的制备过程如下:将原料处理至含水量0.lwt%以下，向反应容器中加入所述聚(四亚甲基-共聚-亚乙基醚)二醇、六亚甲基异氰酸酯，加热至60~80°C，在氮气保护下反应2~4个小时，然后加入1，4- 丁二醇，在80~90°C氮气保护下继续反应I~3个小时，得聚氨酯预聚物。
[0022]根据本发明，所 述环氧树脂可以且优选为选自E-54、E-51、E-44、F_51环氧树脂中的一种或多种的组合。
[0023]所述环氧固化剂可以且优选为固化剂BC120或固化剂594或二者的混合物。这两种固化剂具有潜伏性，使浸溃树脂的储存稳定性良好，其使用量应在本发明上述范围内，太低，则体系固化不充分，将降低树脂的性能；过高，则不仅降低浸溃树脂性能也影响储存稳定性。
[0024]根据本发明的一个具体和优选方面，所述耐低温绝缘浸溃树脂中环氧树脂、聚氨酯环氧树脂以及端酚羟基低分子量聚苯醚树脂的重量比为100:40~80:20~40。
[0025]本发明采取的又一技术方案是:一种上述的耐低温绝缘浸溃树脂的制备方法，实施如下:按照配比，取环氧树脂、聚氨酯环氧树脂、端酚羟基低分子量聚苯醚树脂，加热到70~10(TC，边搅拌边加入环氧固化剂，反应30~60min，然后加入其它原料，充分搅拌均匀，即得所述的耐低温绝缘浸溃树脂。
[0026]进一步地，所述方法还包括制备聚氨酯环氧树脂的步骤，具体如下:
[0027](I)向反应器中加入聚(四亚甲基-共聚-亚乙基醚)二醇15~30重量份、六亚甲基异氰酸酯5~10重量份，加热至60~80°C，在氮气保护下反应2~4个小时，然后加入1，4- 丁二醇I~3重量份，在80-90°C氮气保护下继续反应I~3个小时，得聚氨酯预聚物；
[0028](2)将海因环氧树脂100重量份，步骤(1)所得聚氨酯预聚物混合，加热至60~80°C，在氮气保护下反应0.5~2个小时，即得聚氨酯环氧树脂。
[0029]优选的，在进行步骤(1)前，对制备聚氨酯环氧树脂的所有原料进行处理使含水量低于 0.lwt%。
[0030]本发明提供的耐低温绝缘浸溃树脂不仅具有优异的耐高低温(液氮-室温)冲击性能、电气性能以及良好的机械强度，而且固化温度低，存储稳定性好，可应用于LNG压缩/输送电机、超导电机等领域的绝缘处理。通过普通浸溃工艺、真空压力浸溃工艺浸溃电机绝缘线圈。浸溃处理后放置在烘箱加热到设定温度固化，通常情况下，在120~160°C下4-8h可固化。
[0031]由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0032]本发明提供的浸溃树脂是一种新型耐低温浸溃树脂，不仅具有优异的耐高低温(液氮-室温)冲击性能、电气性能以及良好的机械强度，而且固化温度低，存储稳定性好，适用于LNG压缩/输送电机、超导电机等定子绝缘处理。【具体实施方式】
[0033]本发明旨在通过配方及方法设计，获得一种电气性能优异，具有良好耐高低温冲击及抗低温开裂性能的绝缘浸溃树脂。
[0034]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。
[0035]实施例1
[0036]本例提供一种耐低温绝缘浸溃树脂，其通过如下步骤制得:
[0037]( I)、制备聚氨酯环氧树脂:将原材料处理至含水量0.1%以下，然后加入30g数均分子量2000的聚(四亚甲基-共聚-亚乙基醚)二醇、IOg六亚甲基异氰酸酯，加热至80°C，在氮气保护下反应2个小时。然后加入2gl，4- 丁二醇，在80°C氮气保护下继续反应3个小时，得聚氨酯预聚物。将100g海因环氧树脂加入聚氨酯预聚物中，加热至60°C，在氮气保护下反应2个小时，得聚氨酯环氧树脂。
[0038](2)、制备耐低温绝缘浸溃树脂:称取E-51环氧树脂100g，步骤A制备的聚氨酯环氧树脂40g，数均分子量为2000的端酚羟基低分子量聚苯醚树脂30g，混合加热至80°C，充分搅拌后，搅拌加入BC120固化剂12g，保温反应50min，加入25°C下粘度为60mPa.s的低粘度聚醚环氧树脂120g，充分搅拌均匀，获得耐低温绝缘浸溃树脂。将得到的浸溃树脂于150°C固化5h。测试性 能，结果见表1。
[0039]实施例2
[0040]本例提供一种耐低温绝缘浸溃树脂，其通过如下步骤制得:
[0041](I)、制备聚氨酯环氧树脂:将原材料处理至含水量0.1%以下，然后加入15g数均分子量1200的聚(四亚甲基-共聚-亚乙基醚)二醇、Sg六亚甲基异氰酸酯，加热至70°C，在氮气保护下反应3个小时。然后加入lgl，4- 丁二醇，在80°C氮气保护下继续反应3个小时，得聚氨酯预聚物。将100g海因环氧树脂加入聚氨酯预聚物，加热至70°C，在氮气保护下反应I个小时，得聚氨酯环氧树脂。
[0042](2)、制备耐低温绝缘浸溃树脂:称取F-51环氧树脂150g，聚氨酯环氧树脂90g，数均分子量2500的端酚羟基低分子量聚苯醚60g，混合加热至10(TC，充分搅拌后，搅拌加入594固化剂40g，保温反应30min，加入25°C下粘度为80mPa.s的低粘度聚醚环氧树脂220g，充分搅拌均匀，获得耐低温绝缘浸溃树脂。将得到的浸溃树脂置于160°C下固化4h。测试性能，结果见表1。
[0043]实施例3
[0044]本例提供一种耐低温绝缘浸溃树脂，其通过如下步骤制得:
[0045]( I)、制备聚氨酯环氧树脂:将原材料处理至含水量0.1%以下，然后加入20g数均分子量1500的聚(四亚甲基-共聚-亚乙基醚)二醇、5g六亚甲基异氰酸酯，加热至60°C，在氮气保护下反应4个小时。然后加入3gl，4- 丁二醇，在90°C氮气保护下继续反应I个小时，得聚氨酯预聚物。将100g海因环氧树脂加入聚氨酯预聚物，加热至60°C，在氮气保护下反应2个小时，得聚氨酯环氧树脂。
[0046](2)、制备耐低温绝缘浸溃树脂:称取E-54环氧树脂100g，聚氨酯环氧树脂80g，数均分子量2000的端酚羟基低分子量聚苯醚40g，混合加热至90°C，充分搅拌后，搅拌加Λ BC120固化剂22g，保温反应50min，加入25°C下粘度为50mPa.s的低粘度聚醚环氧树脂150g，充分搅拌均匀，获得耐低温绝缘浸溃树脂。将得到的浸溃树脂于130°C固化7h。测试性能，结果见表1。
[0047]实施例4
[0048]本例提供一种耐低温绝缘浸溃树脂，其通过如下步骤制得:
[0049]( I)、制备聚氨酯环氧树脂:将原材料处理至含水量0.1%以下，然后加入40g数均分子量1000的聚(四亚甲基-共聚-亚乙基醚)二醇、12g六亚甲基异氰酸酯，加热至70°C，在氮气保护下反应3个小时。然后加入3gl，4- 丁二醇，在85°C氮气保护下继续反应2个小时，得聚氨酯预聚物。将150g海因环氧树脂加入聚氨酯预聚物，加热至80°C，在氮气保护下反应0.5个小时，得聚氨酯环氧树脂。
[0050](2)、制备耐低温绝缘浸溃树脂:称取E-54环氧树脂100g，F_51环氧树脂100g，聚氨酯环氧树脂100g，数均分子量1500的端酚羟基低分子量聚苯醚100g，混合加热至80°C，充分搅拌后，搅拌加入BC120固化剂20g及594固化剂20g，保温反应50min，加入25°C下粘度为IOOmPa.s的低粘度聚醚环氧树脂280g，充分搅拌均匀，获得耐低温绝缘浸溃树脂。将制备得到的浸溃树脂于140°C固化6h。测试性能，测试结果见表1。
[0051]对比例I
[0052]本对比例提供一种常规的无溶剂绝缘浸溃树脂，其通过如下步骤制得:
[0053]称取不饱和聚酯树脂100g，E-44环氧树脂6g，加热至80_90°C，搅拌加入苯乙烯40g稀释，充分搅拌后，降温至50°C以下，加入过氧化二异丙苯1.2g，异辛酸锌0.2g，环烷酸钴0.06g,对叔丁基邻苯二酚0.`07g,充分搅拌均匀，获得无溶剂绝缘浸溃树脂。将制备得到的浸溃树脂于140°C固化6h。测试性能，测试结果见表1。
[0054]表1耐低温绝缘浸溃树脂的性能
[0055]
【权利要求】
1.一种耐低温绝缘浸溃树脂，其特征在于:以重量计，所述耐低温绝缘浸溃树脂的原料配方如下: 环氧树脂100份； 聚氨酯环氧树脂40~90份； 数均分子量在1500~2500之间的端酚羟基低分子量聚苯醚树脂20~50份； .25°C下粘度在50~IOOmPa.s之间的低粘度聚醚环氧树脂100~200份； 环氧固化剂10~30份； 所述耐低温绝缘浸溃树脂的固化成型温度为120~160°C。
2.根据权利要求1所述的耐低温绝缘浸溃树脂，其特征在于:以重量计，所述聚氨酯环氧树脂由如下原料制成: 海因环氧树脂100份； 数均分子量为1000~2000的聚(四亚甲基-共聚-亚乙基醚)二醇15~30份； . 1，4- 丁二醇I~3份； 六亚甲基异氰酸酯5~10份。
3.根据权利要求2所述的耐低温绝缘浸溃树脂，其特征在于:所述的聚氨酯环氧树脂通过如下步骤制备得到:首先制备聚氨酯预聚物，然后将所得聚氨酯预聚物与海因环氧树脂混合，加热至60~80°C，在氮气保护下反应0.5~2个小时，即得所述聚氨酯环氧树脂。
4.根据权利要求3所述的耐低温绝缘浸溃树脂，其特征在于:所述聚氨酯预聚物的制备过程如下:将原料处理至含水量0.lwt%以下，向反应容器中加入所述聚(四亚甲基-共聚-亚乙基醚)二醇、六亚甲基异氰酸酯，加热至60~80°C，在氮气保护下反应2~4个小时，然后加入1，4- 丁二醇，在80-90°C氮气保护下继续反应I~3个小时，得聚氨酯预聚物。
5.根据权利要求1所述的耐低温绝缘浸溃树脂，其特征在于:所述环氧树脂为选自E-54、E-51、E-44、F-51环氧树脂中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的耐低温绝缘浸溃树脂，其特征在于:所述环氧固化剂为固化剂BC120或固化剂594或二者的混合物。
7.根据权利要求1所述的耐低温绝缘浸溃树脂，其特征在于:所述环氧树脂、聚氨酯环氧树脂以及端酚羟基低分子量聚苯醚树脂的重量比为100:40~80:20~40。
8.—种权利要求1所述的耐低温绝缘浸溃树脂的制备方法，其特征在于:按照配比，取环氧树脂、聚氨酯环氧树脂、端酚羟基低分子量聚苯醚树脂，加热到70~10(TC，边搅拌边加入环氧固化剂，反应30~60min，然后加入其它原料，充分搅拌均匀，即得所述的耐低温绝缘浸溃树脂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于:所述方法还包括制备聚氨酯环氧树脂的步骤，具体如下: (1)向反应器中加入聚(四亚甲基-共聚-亚乙基醚)二醇15~30重量份、六亚甲基异氰酸酯5~10重量份，加热至60~80°C，在氮气保护下反应2~4个小时，然后加入.1，4- 丁二醇I~3重量份，在80-90°C氮气保护下继续反应I~3个小时，得聚氨酯预聚物； (2)将海因环氧树脂100重量份，步骤(1)所得聚氨酯预聚物混合，加热至60~80°C，在氮气保护下反应0.5~2个小时，即得聚氨酯环氧树脂。
10.权利要求1至7中任一项权利要求所述的耐低温绝缘浸溃树脂在液化天然气压缩电机、输送电机 及超导电机的电机定子绝缘处理中的应用。
【文档编号】C08G18/58GK103740059SQ201310750921
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】徐伟红, 何少波, 夏宇, 袁世臻, 王文, 舒氧 申请人:苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司