一种耐低温电机用绝缘树脂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种耐低温电机用绝缘树脂及其制备方法，它包括以下重量份数的组分：环氧树脂组合物100份；酸酐固化剂90~120份；潜伏性促进剂0.1~0.4份；所述环氧树脂组合物为20~30份双酚F环氧树脂、20~40份超支化环氧树脂、10~25份多官能度缩水甘油胺型环氧树脂和10~20份丙烯酸改性有机硅环氧树脂组成的混合物。通过采用特定配方的环氧树脂组合物与酸酐固化剂、潜伏性促进剂进行反应，有利于分子链强度及耐热性能的提高，承受外部载荷；并使得应力集中得到松弛，因此具有良好的耐高低温冲击性；有效降低树脂的粘度，利于电机的绝缘处理。
【专利说明】
一种耐低温电机用绝缘树脂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于复合绝缘材料领域，涉及一种电机用绝缘树脂，具体涉及一种耐低温 电机用绝缘树脂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 空间站或飞船在轨运行期间受太阳辐照的表面温度可达100°C以上，而背阳面即 使采用了适当的温控措施，其最低温度也可达-100°c甚至更低。随着航空航天技术、低温超 导技术的发展，对绝缘材料的抗高低温冲击性能要求越来越高。
[0003] 环氧树脂材料由于绝缘、隔热、无磁干扰、稳定性好等优点成为超低温装备中不可 或缺的重要材料。由于环氧树脂固化物具有很高的交联密度，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，需开发一种适用于低温的环氧浸渍树脂，以提高体系抗开裂性能和耐高 低温冲击性能，满足低温电机的绝缘处理要求。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种耐低温电机用绝缘树脂。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种耐低温电机用绝缘树脂，它包括 以下重量份数的组分：
[0006] 环氧树脂组合物 100份；
[0007] 酸酐固化剂 90~120份；
[0008] 潜伏性促进剂 0.1~0.4份；
[0009] 所述环氧树脂组合物为20~30份双酚F环氧树脂、20~40份超支化环氧树脂、10~ 25份多官能度缩水甘油胺型环氧树脂和10~20份丙烯酸改性有机硅环氧树脂组成的混合 物。
[0010] 优化地，所述双酸F环氧树脂的环氧值为0.5~0.65mol/100g。
[0011] 优化地，所述超支化环氧树脂为芳香族聚酯聚醚型超支化聚合物为骨架的低粘度 环氧树脂，其环氧值为〇. 2~0.35mol/100g。
[0012] 优化地，所述丙烯酸改性有机硅环氧树脂是以1，3-二(3-缩水甘油丙基)_1，1，3， 3-四甲基二硅氧烷为基体，滴加其质量5 %~10 %的丙烯酸，在100°C~110 °C反应至酸值< 3mgK0H/g制得的。
[0013] 优化地，所述酸酐固化剂为甲基纳迪克酸酐、十二烯基琥珀酸酐、聚癸二酸酐和桐 油酸酐的一种或多种组成的混合物。
[0014] 优化地，所述潜伏性促进剂为乙酰丙酮铝或乙酰丙酮铬。
[0015] 本发明的又一目的在于提供一种上述耐低温电机用绝缘树脂的制备方法，它包括 以下步骤：
[0016] (a)向反应容器中加入配方量的双酚F环氧树脂、潜伏性促进剂，搅拌并升温至80 ~110°C 反应 30 ~60min;
[0017] (b)降温至50~60°C，加入配方量的超支化环氧树脂、多官能度缩水甘油胺型环氧 树脂、丙烯酸改性有机硅环氧树脂和酸酐固化剂，搅拌30~60分钟即可。
[0018] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明耐低温电 机用绝缘树脂，通过采用特定配方的环氧树脂组合物与酸酐固化剂、潜伏性促进剂进行反 应，有利于分子链强度及耐热性能的提高，承受外部载荷;并使得应力集中得到松弛，因此 具有良好的耐高低温冲击性;有效降低树脂的粘度，利于电机的绝缘处理。
【具体实施方式】
[0019] 本发明耐低温电机用绝缘树脂，它包括以下重量份数的组分:环氧树脂组合物100 份、酸酐固化剂90~120份、潜伏性促进剂0.1~0.4份、所述环氧树脂组合物为20~30份双 酚F环氧树脂、20~40份超支化环氧树脂、10~25份多官能度缩水甘油胺型环氧树脂和10~ 20份丙烯酸改性有机硅环氧树脂组成的混合物。多官能度缩水甘油胺型环氧树脂固化物的 交联密度高，有利于分子链强度及耐热性能的提高，承受外部载荷，应力集中则通过超支化 环氧树脂和丙烯酸改性有机硅环氧树脂的柔性链段得到松弛，因此绝缘树脂有良好的耐高 低温冲击性;采用液体酸酐作为固化剂，有效降低树脂的粘度，利于电机的绝缘处理。
[0020] 双酚F环氧树脂的环氧值优选为0.5~0.65mol/100g。超支化环氧树脂为芳香族聚 酯聚醚型超支化聚合物为骨架的低粘度环氧树脂，其环氧值为0.2~0.35mol/100g;如武汉 超支化树脂科技有限公司的Hyper E101、E104等。所述丙烯酸改性有机硅环氧树脂优选以 1，3_二(3-缩水甘油丙基)-1，1，3,3_四甲基二硅氧烷为基体，滴加其质量5%~10%的丙烯 酸，在100°C~110°C反应至酸值彡3mgK0H/g制得的。所述酸酐固化剂优选为甲基纳迪克酸 酐、十二烯基琥珀酸酐、聚癸二酸酐和桐油酸酐的一种或多种组成的混合物。所述潜伏性促 进剂优选为乙酰丙酮铝或乙酰丙酮铬。
[0021] 上述耐低温电机用绝缘树脂的制备方法，它包括以下步骤：（a)向反应容器中加入 配方量的双酚F环氧树脂、潜伏性促进剂，搅拌并升温至80~110°C反应30~60min;(b)降温 至50~60°C，加入配方量的超支化环氧树脂、多官能度缩水甘油胺型环氧树脂、丙烯酸改性 有机硅环氧树脂和酸酐固化剂，搅拌30~60分钟即可。
[0022]下面将结合实施例对本发明进行进一步说明。
[0023] 实施例1
[0024] 本实施例提供一种耐低温电机用绝缘树脂，它包括以下重量份数的组分：
[0025] 环氧树脂组合物 100份；
[0026]酸酐固化剂（甲基纳迪克酸酐） 100份；
[0027]潜伏性促进剂（乙酰丙酮铝） 0.2份；
[0028] 环氧树脂组合物为30份双酚F环氧树脂（陶氏DER354环氧树脂，环氧值为0.59mol/ 100g)、40份超支化环氧树脂(武汉超支化树脂HyPerE101，环氧值为0.32mol/100g)、10份 四官能度缩水甘油胺型环氧树脂(AG-80)和20份丙烯酸改性有机硅环氧树脂组成的混合 物；
[0029]其中，丙烯酸改性有机硅环氧树脂的合成方法为:称取1，3_二(3-缩水甘油丙基)_ 1，1，3，3-四甲基二硅氧烷100g加入到三口瓶中，加入0.5g对苯二酚(阻聚剂），一边搅拌一 边缓慢升温，缓慢滴加5g丙烯酸和适量促进剂(0.05g N，N-二甲基苄胺）的混合物，在100°C 反应至酸值为lmgKOH/g。
[0030] 上述耐低温电机用绝缘树脂的制备方法，它包括以下步骤：
[0031] (a)将30份陶氏DER354环氧树脂到三口瓶中，再加入0.2g乙酰丙酮铝，一边搅拌一 边升温(升温速率为20 °C /h)升至110 °C反应50min;
[0032] (b)降温至60°C，加入上述超支化环氧树脂40份、四官能度缩水甘油胺型环氧树脂 10份、丙烯酸改性有机硅环氧20份、甲基纳迪克酸酐100份，搅拌40min混合均匀即可。
[0033] 实施例2
[0034] 本实施例提供一种耐低温电机用绝缘树脂，其使用的原料和制备方法与实施例1 中的一致，不同的是原料重量份数不一致，它包括以下重量份数的组分:环氧树脂组合物 1〇〇份、酸酐固化剂（甲基纳迪克酸酐H20份和潜伏性促进剂（乙酰丙酮铝)0.4份。
[0035] 实施例3
[0036] 本实施例提供一种耐低温电机用绝缘树脂，其使用的原料和制备方法与实施例1 中的一致，不同的是原料重量份数不一致，它包括以下重量份数的组分:环氧树脂组合物 1〇〇份、酸酐固化剂（甲基纳迪克酸酐)90份和潜伏性促进剂(乙酰丙酮铝)0.1份。
[0037] 实施例4
[0038] 本实施例提供一种耐低温电机用绝缘树脂，其使用的原料和制备方法与实施例1 中的基本一致，不同的是：
[0039]环氧树脂组合物为20份双酚F环氧树脂（陶氏DER354环氧树脂）、40份超支化环氧 树脂(武汉超支化树脂HyPer E104,环氧值为0.2mol/100g)、20份四官能度缩水甘油胺型环 氧树脂(AG-80)和20份丙烯酸改性有机硅环氧树脂组成的混合物。
[0040] 实施例5
[0041] 本实施例提供一种耐低温电机用绝缘树脂，其使用的原料和制备方法与实施例1 中的基本一致，不同的是：
[0042]环氧树脂组合物为30份双酚F环氧树脂（陶氏DER354环氧树脂）、25份超支化环氧 树脂(武汉超支化树脂HyPer 104,环氧值为0.2mol/100g)、25份四官能度缩水甘油胺型环 氧树脂(AG-80)和20份丙烯酸改性有机硅环氧树脂组成的混合物。
[0043] 实施例6
[0044] 本实施例提供一种耐低温电机用绝缘树脂，其使用的原料与实施例1中的基本一 致，不同的是:米用的双酸F环氧树脂为南亚NPEF-170环氧树脂；
[0045] 丙烯酸改性有机硅环氧树脂的合成方法为：
[0046] 称取1，3_二（3-缩水甘油丙基)-1，1，3,3_四甲基二硅氧烷100g加入到三口瓶中， 加入lg对苯二酚，一边搅拌一边缓慢升温，缓慢滴加8g丙烯酸和适量促进剂(0.05g N，N-二 甲基苄胺）的混合物，在l〇5°C反应至酸值为2mgK0H/g。
[0047] 实施例7
[0048] 本实施例提供一种耐低温电机用绝缘树脂，其使用的原料与实施例1中的基本一 致，不同的是，采用的原料为:双酚F环氧树脂为南亚NPEF-170环氧树脂，环氧值为0.5mol/ l〇〇g;超支化环氧树脂为武汉超支化树脂HyPer E104环氧值0.2mol/100g;酸酐固化剂为十 二烯基琥珀酸酐、潜伏性促进剂为乙酰丙酮铬。
[0049] 实施例8
[0050] 本实施例提供一种耐低温电机用绝缘树脂，其使用的原料与实施例1中的基本一 致，不同的是，采用的原料为:双酚F环氧树脂为南亚NPEF-170环氧树脂，环氧值为0.65mol/ l〇〇g;超支化环氧树脂为武汉超支化树脂HyPer E102环氧值0.25mol/100g。
[0051 ] 实施例9
[0052]本实施例提供一种耐低温电机用绝缘树脂，其使用的原料与实施例1中的基本一 致，不同的是它的制备方法包括以下步骤：
[0053] (a)将30份南亚NPEF-170环氧树脂到三口瓶中，再加入0.2g乙酰丙酮铬，一边搅拌 一边缓慢升温(升温速率为1 〇 °C /h)升温80°C反应60min;
[0054] (b)降温至50°C，加入超支化环氧树脂为武汉超支化树脂HyPer E104环氧值 0.2mol/100g 40份、四官能度缩水甘油胺型环氧树脂10份、丙烯酸改性有机硅环氧20份、十 二烯基琥珀酸酐100份，搅拌60min混合均匀即可。
[0055] 实施例10
[0056] 本实施例提供一种耐低温电机用绝缘树脂，其使用的原料与实施例1中的基本一 致，不同的是它的制备方法包括以下步骤：
[0057] (a)将30份陶氏DER354环氧树脂到三口瓶中，再加入0.2g乙酰丙酮铝，一边搅拌一 边缓慢升温(升温速率为20°C /h)升温110°C反应30min;
[0058] (b)降温至55°C，加入超支化环氧树脂为武汉超支化树脂HyPer E104环氧值 0.2mol/100g 40份、四官能度缩水甘油胺型环氧树脂10份、丙烯酸改性有机硅环氧20份、甲 基纳迪克酸酐100份，桐油酸酐20份，搅拌30min混合均匀即可。
[0059] 对比例1
[0060] 本实施例提供一种耐低温电机用绝缘树脂，其使用的原料、制备方法与实施例1中 的类似，不同的是:未添加丙烯酸改性有机硅环氧树脂和超支化环氧树脂。
[0061] 将铜制的六角螺栓嵌入上述实施例中制得的耐低温电机用绝缘树脂中在160°C固 化8h后，试样放入液氮(-196 °C )中浸泡4h，取出在室温下放置2h，以120 °C /4h的速度由室温 升120°C并保温2h(-个周期)为，如此往复循环30个周期未出现开裂现象，具有良好的冷热 冲击性。按照GB/T17948.1-2000《旋转电机绝缘结构功能性评定:散绕绕组试验规程》制做 模拟线圈，浸渍上述实例树脂，160°C固化10h后进行冷热冲击试验，性能测试如下表。结果 表明经过30个冷热冲击试验后固化物仍具有良好的电气绝缘性能，具体参数见表1。
[0062] 表1实施例1至对比例1中绝缘树脂模拟线圈冷热冲击试验结果
[0063]
LUU03」 丄迚头施例κ刀况明I仅明tfJ忟不佝姐、汉符Η，兵日tfJ仕丁 1上熱忿項忟不tfJ八 士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种耐低温电机用绝缘树脂，其特征在于，它包括以下重量份数的组分： 环氧树脂组合物 100份； 酸酐固化剂 90~120份； 潜伏性促进剂 0.1~0.4份； 所述环氧树脂组合物为20~30份双酚F环氧树脂、20~40份超支化环氧树脂、10~25份多 官能度缩水甘油胺型环氧树脂和10~20份丙烯酸改性有机硅环氧树脂组成的混合物。2. 根据权利要求1所述的耐低温电机用绝缘树脂，其特征在于:所述双酚F环氧树脂的 环氧值为〇 · 5~0 · 65mol/100g。3. 根据权利要求1所述的耐低温电机用绝缘树脂，其特征在于:所述超支化环氧树脂为 芳香族聚酯聚醚型超支化聚合物为骨架的低粘度环氧树脂，其环氧值为〇 . 2~0.35mol/ 100g〇4. 根据权利要求1所述的耐低温电机用绝缘树脂，其特征在于:所述丙烯酸改性有机硅 环氧树脂是以1，3-二(3-缩水甘油丙基)-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷为基体，滴加其质量5%~ 10%的丙烯酸，在100 °〇 110 °C反应至酸值彡3mgK0H/g制得的。5. 根据权利要求1所述的耐低温电机用绝缘树脂，其特征在于:所述酸酐固化剂为甲基 纳迪克酸酐、十二烯基琥珀酸酐、聚癸二酸酐和桐油酸酐的一种或多种组成的混合物。6. 根据权利要求1所述的耐低温电机用绝缘树脂，其特征在于:所述潜伏性促进剂为乙 酰丙酮铝或乙酰丙酮铬。7. 权利要求1至6中任一所述耐低温电机用绝缘树脂的制备方法，其特征在于，它包括 以下步骤： (a) 向反应容器中加入配方量的双酚F环氧树脂、潜伏性促进剂，搅拌并升温至80~110 °C 反应 30~60min; (b) 降温至50~60°C，加入配方量的超支化环氧树脂、多官能度缩水甘油胺型环氧树脂、 丙烯酸改性有机硅环氧树脂和酸酐固化剂，搅拌30~60分钟即可。
【文档编号】H01B3/46GK106009527SQ201610598815
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月27日
【发明人】徐伟红, 李翠翠, 宁方为, 王文, 夏宇, 周鲁滨, 王毅, 丁闪
【申请人】苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司, 北京精密机电控制设备研究所