一種納米環氧玻璃少膠粉雲母帶及其製備方法與流程

2023-04-29 19:13:46

本發明屬於電機的絕緣材料領域，尤其涉及一種納米環氧玻璃少膠粉雲母帶及其製備方法。
背景技術：
：將中、高壓電機的主絕緣厚度進行減薄，具有增加槽利用率、增大電機容量、提高主絕緣散熱能力、減少定子線棒溫差、降低過熱對絕緣材料的老化損壞、改善電機導熱性、縮小電機尺寸、大大減少銅材使用量和降低機械損耗、絕緣層容易被浸漬樹脂浸透、提高整體絕緣體系的性能等優點。因此，減薄中、高壓電機的主絕緣厚度是代表電機絕緣系統技術水平和發展方向。目前6kv電機定子線圈的單邊絕緣厚度已經由1.5mm減至1.3mm，10kv電機定子線圈的單邊絕緣厚度已經由2.5mm減至2.1mm，但在此基礎上將主絕緣厚度進一步減薄，僅通過提高雲母紙的定量、減少補強材料的含量等方法，其效果不太理想。需要研究一種新的方式來進一步減薄主絕緣厚度。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題是，克服以上
背景技術：
中提到的不足和缺陷，提供一種納米環氧玻璃少膠粉雲母帶及其製備方法。為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：一種納米環氧玻璃少膠粉雲母帶，為層狀結構，由上至下，主要由補強材料層、膠粘劑層和雲母紙層構成，所述補強材料層為納米粒子改性處理的電工無鹼玻璃布。上述的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶，優選的，所述納米粒子為al2o3和sio2所述al2o3和sio2的質量比為(10-30)：(90-70)；所述納米粒子在雲母帶中的質量含量為5％-10％；採用兩種粒子同時使用二種納米粒子複合改性，既能使產品有良好的導熱性能，又能保證在生產過程中不容易出現沉澱。上述的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶，優選的，所述電工無鹼玻璃布定量為20g/m2-24g/m2；所述雲母紙層為507型非煅燒雲母紙，其雲母定量為150g/m2-165g/m2。所述定量是指單位面積的質量，單位為g/m2，與密度相當。上述的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶，優選的，所述膠粘劑層為環氧樹脂，所述環氧樹脂型號為f51、f44、e51、e44和e20中的一種或者多種；所述膠粘劑層在雲母帶中的質量含量≤10％。選擇環氧樹脂作為膠粘劑層是基於環氧樹脂具有良好相溶性、優異電氣性能以及優良的粘合性能，這是其他膠粘劑所難以達到的技術效果。上述的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶，優選的，所述雲母帶厚度為0.11mm-0.15mm。作為一個總的發明構思，本發明還提供一種上述的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶的製備方法，包括以下步驟：(1)脫除電工無鹼玻璃布表面的浸潤劑，然後將該電工無鹼玻璃布浸漬於矽烷偶聯劑中，得到表面預處理的電工無鹼玻璃布。(2)將步驟(1)得到的表面預處理的電工無鹼玻璃布採用單面擦膠方式均勻塗覆低固體含量的膠粘劑，烘乾，然後在55℃-65℃溫度下(熔融狀態下)，在電工無鹼玻璃布的上膠面均勻塗覆納米粒子，即得到納米粒子改性處理的電工無鹼玻璃布；採用低固體含量的樹脂便於將納米粒子均勻塗覆玻璃布上，同時還不會出現反粘現象。(3)將所述納米粒子改性處理的電工無鹼玻璃布覆有納米粒子的一面塗覆高固體含量的膠粘劑，塗膠完成後，在納米粒子改性處理的電工無鹼玻璃布上得到一層膠粘劑層；採用塗覆高固體含量樹脂便於將雲母紙粘接在已經塗覆納米粒子的電工無鹼玻璃布，使之不出現分層、脫落現象。(4)在膠粘劑層上平鋪雲母紙，烘乾，收卷分切成品，即得到納米環氧玻璃少膠粉雲母帶。上述的製備方法，優選的，所述低固體含量膠粘劑是指固體含量為3％-8％的環氧樹脂，所述高固體含量膠粘劑是指固體含量為15％-25％的環氧樹脂。與現有技術相比，本發明的優點在於：(1)本發明的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶，在線圈vpi真空浸漬過程中，納米粒子間容易形成毛細現象，浸漬樹脂容易滲入雲母紙中，增加線圈絕緣層樹脂含量，使絕緣層的整體性增強，從而提高線圈電氣性能，其電氣性能較普通少膠雲母帶提高10％，可以應用於單面絕緣厚度為1.0mm的6kv電機和單面絕緣厚度為1.8mm的10kv電機的主絕緣中。(2)本發明的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶，通過納米粒子改性處理電工無鹼玻璃布，在一定程度上起到阻止玻璃布在繞包過程中裂紋擴大作用，從而提高雲母帶拉伸強度，使雲母帶能夠承受更大的繞包張力，有利於雲母帶繞包，使線圈絕緣層結構緊密。(3)本發明的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶，表面處理電工無鹼玻璃布後，塗覆低固體含量，在熔融狀態下塗覆納米粒子，可以解決納米粒子團聚，使納米粒子能均勻地塗覆在玻璃布上，同時還能解決納米粒子的掉粉現象。(4)本發明的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶，由於納米粒子表面較大，塗膠後，納米粒子與電工無鹼玻璃布、雲母紙形成較大接觸面，具有良好粘合性能，同時，由納米粒子間毛細現象，膠粘劑容易滲入納米粒子層，使納米粒子、電工無鹼玻璃布和雲母紙形成一個整體，所以電工無鹼玻璃布經納米無機粒子處理後，解決了雲母帶複合效果差和分層等問題。附圖說明圖1是本發明涉及的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶斷面結構示意圖。附圖標記：1、補強材料層；2、膠粘劑層；3、雲母紙層。具體實施方式為了便於理解本發明，下文將結合說明書附圖和較佳的實施例對本文發明做更全面、細緻地描述，但本發明的保護範圍並不限於以下具體實施例。除非另有定義，下文中所使用的所有專業術語與本領域技術人員通常理解含義相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，並不是旨在限制本發明的保護範圍。除非另有特別說明，本發明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設備等均可通過市場購買得到或者可通過現有方法製備得到。實施例1：一種本發明的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶，其斷面結構示意圖如圖1所示，該納米環氧玻璃少膠粉雲母帶為層狀結構，由上至下，主要由補強材料層1、膠粘劑層2和雲母紙層3構成；其中，補強材料層1為納米粒子改性處理的電工無鹼玻璃布，納米粒子為質量比20：80的al2o3和sio2混合物，納米粒子在雲母帶中的質量含量為8％，電工無鹼玻璃布定量為22g/m2；雲母紙層3為507型非煅燒雲母紙，其雲母定量為160g/m2；膠粘劑層2為e-44、e-20和f-51混合環氧樹脂層，膠粘劑層2在雲母帶中的質量含量為8％；該雲母帶厚度為0.15mm。本實施例的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶的製備方法，包括以下步驟：(1)通過化學方法脫除電工無鹼玻璃布表面的浸潤劑，然後將該電工無鹼玻璃布浸漬於矽烷偶聯劑中，得到表面預處理的電工無鹼玻璃布；(2)將1425kg甲苯加入反應釜中，升溫至110℃，將50kg的e-44環氧樹脂、30kg的e-20環氧樹脂、20kg的f-51酚醛環氧樹脂加入反應釜中，在110℃下攪拌30min，冷卻至60℃，加入475kg丙酮，配製成固體含量為5％的低固體含量膠粘劑；(3)將265kg甲苯加入反應釜中，升溫至110℃，將50kg的e-44環氧樹脂、30kg的e-20環氧樹脂、20kg的f-51酚醛環氧樹脂加入反應釜中，在110℃下攪拌30min，冷卻至60℃，加入87kg丙酮，配製成固體含量為22％的高固體含量膠粘劑；(4)將16kg的al2o3和64kg的sio2加入高速攪拌機，攪拌1h；(5)將步驟(1)得到的表面預處理的電工無鹼玻璃布採用單面擦膠方式均勻塗覆步驟(2)得到的固體含量為5％的低固體含量膠粘劑，烘乾；(6)將步驟(5)得到的塗覆低固體含量膠粘劑的電工無鹼玻璃布在(60±5)℃溫度下，均勻塗覆步驟(4)得到的混合納米粒子，即得到納米粒子改性處理的電工無鹼玻璃布；(7)將步驟(6)的所述納米粒子改性處理的電工無鹼玻璃布覆有納米粒子的一面塗覆步驟(3)得到的固體含量為22％的高固體含量膠粘劑，塗膠完成後，在納米粒子改性處理的電工無鹼玻璃布上得到一層膠粘劑層；(8)在膠粘劑層上平鋪雲母紙，烘乾，收卷分切成品，即得到納米環氧玻璃少膠粉雲母帶。實施例2：一種本發明的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶，其斷面結構示意圖如圖1所示，該納米環氧玻璃少膠粉雲母帶為層狀結構，由上至下，主要由補強材料層1、膠粘劑層2和雲母紙層3構成；其中，補強材料層1為納米粒子改性處理的電工無鹼玻璃布，納米粒子為質量比30：70的al2o3和sio2混合物，納米粒子在雲母帶中的質量含量為8％，電工無鹼玻璃布定量為22g/m2；雲母紙層3為507型非煅燒雲母紙，其雲母定量為155g/m2；膠粘劑層2為e-44和e-20混合環氧樹脂層，膠粘劑層2在雲母帶中的質量含量為7.5％；該雲母帶厚度為0.14mm。本實施例的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶的製備方法，包括以下步驟：(1)通過物理方法脫除電工無鹼玻璃布表面的浸潤劑，然後將該電工無鹼玻璃布浸漬於矽烷偶聯劑中，得到表面預處理的電工無鹼玻璃布；(2)將1425kg甲苯加入反應釜中，升溫至110℃，將70kg的e-44環氧樹脂、30kg的e-20環氧樹脂加入反應釜中，在110℃下攪拌30h，冷卻至60℃，加入475kg丙酮，配製固體含量為5％的低固體含量膠粘劑；(3)將265kg甲苯加入反應釜中，升溫至110℃，將70kg的e-44環氧樹脂、30kg的e-20環氧樹脂加入反應釜中，在110℃下攪拌30h，冷卻至60℃，加入87kg丙酮，配製成固體含量為22％的高固體含量膠粘劑；(4)將24kg的al2o3和56kg的sio2加入高速攪拌機，攪拌1h；(5)將步驟(1)得到的表面預處理的電工無鹼玻璃布採用單面擦膠方式均勻塗覆步驟(2)得到的固體含量為5％的低固體含量膠粘劑，烘乾；(6)將步驟(5)得到的塗覆低固體含量膠粘劑的電工無鹼玻璃布在(60±5)℃溫度下，均勻塗覆步驟(4)得到的納米粒子，即得到納米粒子改性處理的電工無鹼玻璃布；(7)將步驟(6)的納米粒子改性處理的電工無鹼玻璃布覆有納米粒子的一面塗覆步驟(3)得到的固體含量為22％的高固體含量膠粘劑，塗膠完成後，在納米粒子改性處理的電工無鹼玻璃布上得到一層膠粘劑層；(8)在膠粘劑層上平鋪雲母紙，烘乾，收卷分切成品，即得到納米環氧玻璃少膠粉雲母帶。將上述實施例1和實施例2中得到的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶的性能和普通環氧少膠雲母帶(玻璃布浸膠粘劑後，雲母紙直接平鋪玻璃布上)的性能對比，具體數據見表1、表2所示。將實施例1和實施例2中得到的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶和普通環氧少膠雲母帶應用於6kv線圈和10kv線圈的絕緣結構電氣性能進行對比，具體數據見表3和表4。表1實施例1中的納米環氧少膠粉雲母帶與普通環氧少膠粉雲母帶對比項目普通環氧少膠雲母帶納米環氧少膠雲母帶厚度，mm0.130.15雲母帶含量，g/m2158160玻璃布含量，g/m22222膠粘劑含量，g/m27.68揮發物，％0.830.73介電性能，mv/m23.7826.76拉伸強度，n/10mm117.8131.8從實施例1得到的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶性能與普通環氧少膠雲母帶性能的對比，可以看出本發明的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶介電性能和拉伸強度比普通環氧少膠雲母帶的介電性能和拉伸強度高出10％以上。表2實施例2中的納米環氧少膠粉雲母帶與普通環氧少膠粉雲母帶對比項目普通環氧少膠雲母帶納米環氧少膠雲母帶厚度，mm0.130.14雲母帶含量，g/m2158155玻璃布含量，g/m22222膠粘劑含量，g/m27.67.5揮發物，％0.830.67介電性能，mv/m23.7826.15拉伸強度，n/10mm117.8129.58從實施例2得到的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶性能與普通環氧少膠雲母帶性能的對比，可以看出本發明的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶的介電性能和拉伸強度比普通環氧少膠雲母帶的介電性能和拉伸強度高出10％上。表3納米環氧少膠粉雲母帶與普通環氧少膠粉雲母帶在6kv線圈絕緣結構性能對比表3為用實施例1和實施例2得到的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶繞包6kv線圈與用普通環氧少膠雲母帶繞包6kv線圈的電氣性能的對比，從表3中可以看出本發明的用納米環氧玻璃少膠粉雲母帶的繞包6kv線圈的介質損耗較用普通環氧少膠雲母帶繞包6kv線圈的介質損耗低，用本實施例的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶繞包6kv線圈的擊穿電壓高於用普通環氧少膠雲母帶繞包6kv線圈的擊穿電壓10％左右；由此可見，用本發明的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶繞包6kv線圈的電氣性能要好於用普通環氧少膠雲母帶繞包6kv線圈的電氣性能。表4納米環氧少膠粉雲母帶與普通少膠粉雲母帶在10kv線圈絕緣結構性能對比表4為用實施例1和實施例2得到的納米環氧玻璃少膠粉雲母帶繞包10kv線圈與用普通環氧少膠雲母帶繞包10kv線圈的電氣性能的對比，從表4中可以看出用納米環氧玻璃少膠粉雲母帶的繞包10kv線圈的介質損耗較用普通環氧少膠雲母帶繞包10kv線圈的介質損耗低；用納米環氧玻璃少膠粉雲母帶的繞包10kv線圈的擊穿電壓高於用普通環氧少膠雲母帶繞包10kv線圈的擊穿電壓10％左右；表明用納米環氧玻璃少膠粉雲母帶繞包10kv線圈的電氣性能好於用普通環氧少膠雲母帶繞包10kv線圈的電氣性能。本發明採用納米改性環氧玻璃少膠雲母帶製造6kv、10kv級高壓電機中定子電磁線圈主絕緣結構，其單邊絕緣結構厚度為6kv線圈單邊絕緣厚度為1.0mm，10kv線圈單邊絕緣厚度為1.8mm，定子電磁線圈絕緣結構的電氣性能指標達到jb/t50132-1999《中型高壓電機定子線圈成品產品質量分等》規定的一等品要求。當前第1頁12