納米材料在次級電絕緣塗料中的應用的製作方法

2023-05-13 06:04:11 1

專利名稱：：納米材料在次級電絕緣塗料中的應用的製作方法納米材料在次級電絕緣塗料中的應用
背景技術：
：本發明涉及電磁設備；並且更特別地涉及納米材料在用於這些設備的絕緣塗料中的應用。有機樹脂組合物被用作塗料，因為它們賦予電磁設備機械、電和環境抗性。塗料提供了機械強度、電絕緣和環境保護而用於設備的改進的長期耐用性，以及增強了最終產品的質量。通過加入無機填料例如二氧化矽、碳酸鉀、氧化鋁等可以提高這些有利性能中的一些。然而，伴隨著該技術的現有狀態的問題是用於塗料中的無機材料通常不會在塗料中保持懸浮，導致非均勻的混合物。當將塗料塗覆在設備上時，具有弱性結果的區域反過來可能造成設備失效。該技術的現有狀態產生了涉及塗料的處理、攪拌(以在塗覆之前產生均勻性)和泵送的幾個問題，以及與塗覆的液體和所得的固化薄膜的均勻性相關的問題。用於解決這些問題的現有方法集中於使用鍛制二氧化矽和其他材料作為用於無機材料的懸浮劑。但在一些情況下，由於出現的流變性變化，這些試劑的使用產生所不希望的結果並且造成塗覆的塗層中的不一致性。發明簡述本發明旨在利用納米材料的阻隔性能效應以提高電磁設備的電絕緣抗性和防腐蝕性的塗料，這些塗料沒有上述非均勻性問題。用以相對於塗覆樹脂的重量份計的1-20%,並且優選1-5%的納米材料裝填量實現了這些有利的效果。使用的材料包括，但不限於，二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯和五氧化銻。這些直接分散在塗料中或者預先分散在適用於被改進的樹脂體系的溶劑的載體中。所得的製劑受益於不需要將抗沉降劑引入混合物以保持無機材料懸浮在塗料中。另一個優點是樹脂體系的流變性沒有顯著改變，這將另外影響樹脂在它們的預期應用中的加工。在下文中，其他目的和特徵將部分地明顯並且^L部分地指出。發明詳述以下詳述通過例子並且不通過限制來解釋本發明。該描述將明顯使得本領域技術人員能夠製造和利用本發明，並且描述了本發明的一些實施方案、改進、變化、替代物和應用，包括我們目前認為是實施本發明的最好方式的那些。由於在不偏離本發明的範圍的情況下在上述結構中可以進行各種變化，因此我們意在使以上描述中包含的或者附圖中示出的所有事物將被解釋為說明性的並且沒有限制的含義。根據本發明，利用納米材料的阻隔性能效應以提高用引入納米材料的塗覆樹脂塗覆的電磁設備的電絕緣抗性和防腐蝕性能，同時避免了前述的均勻性問題。為了實現這些所希望的結果，在配製塗覆在設備上的塗覆樹脂過程中使用1-150納米的無機材料。相反，現有技術填料體系中無機顆粒的尺寸處於3000-4500納米的數量級。合適的化學物質通常是環氧化物以及環氧化物和聚酯的共聚物。進一步合適的化學物質包括，但不限於，不飽和聚酯、環氧化物、氨基曱酸酯、水性聚酯、環氧乳液、有機溶劑生的醇酸樹脂、丙烯酸酯化氨基甲酸酯、丙烯酸酯化環氧化物、丙烯酸酯化多醇和丙烯酸酯化植物油。環氧化物將包括基於雙酚A、雙酚F、酚醛清漆和環脂族物質的那些。使用相對於樹脂為1-20%重量份，並且優選1-5%重量份納米材料的納米材料裝填量，實現了所希望的效果。納米材料包括，但不限於，二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯和五氧化銻。本領域那些技術人員將理解的是通過包含合適數量的納米材料或納米材料的組合，可以調節所得的塗料以滿足用於設備的特定性能要求。本發明的塗料的一個重要優點是樹脂體系的流變性不會顯著變化；儘管在一些情況下所得混合物的粘度增加。然而總的而言，用於它們預期應用的樹脂的加工不會實質性改變。就納米材料的使用而言，它們小的顆粒尺寸是指給定數量的材料更均勻分布遍及樹脂，產生對於腐蝕試劑穿透而言更困難的更加曲折的路徑。另外，顆粒彼此相鄰，促進任何電荷的分散，由此導致改進的設備電性能。在根據本發明製備的塗料中，使用納米材料產生的阻隔效應產生了顯著的結果。例如，儘管在使用其他無機填料製備塗料中使用較低數量的無機納米材料，但也出現了上面提及的提高的電和腐蝕抗性性能。同樣，儘管在塗料中使用較低數量的無機納米材料，但塗料也具有提高的耐磨性。第三，該新塗料中的一些可以具有比現有塗料更低的粘度。所有這些特徵用於在塗料的加工選擇中提供更大的靈活性，同時獲得用於完成的設備的所希望的性能特徵。在製備期間，將納米材料直接分散在塗料中。或者作為選擇，將納米材料預先分散在適用於被改進的樹脂體系的溶劑的載體中。所得製劑的顯著優點是不需要將抗沉降劑或懸浮劑例如鍛制二氧化矽等加入所得溶液中以保持納米材料懸浮在其中。第二個優點是，與具有無機填料的常規塗料所需要的相比，藉助於混合物的微量攪拌實現並且保持了塗料混合物的均勻性。使用目前在工業中使用的相同方法塗覆納米材料改性的有機塗料。這些包括，但不限於，浸漬和烘焙、滴流、真空/壓力浸漬、輥塗通過、噴射和真空浸漬。另外，使用目前有效的方法例如燒氣的烘箱、電阻加熱、紅外射線加熱、化學催化和紫外(uv)射線固化將根據本發明製備的塗料固化。與塗覆方法無關，引入納米材料的塗料更容易流到被塗覆的電磁設備的區域中，因為無機納米材料具有比常規塗料中使用的無機填料更小的顆粒尺寸。另外，就uv固化方法而言，發現根據本發明製備的塗料展現出改進的光學透明性。這有助於使用目前由於現有塗料中無機填料的存在而不能使用的uv誘導的固化方法。以下論述涉及表1和2。表1tableseeoriginaldocumentpage7製備參照表1，使用高速分散方法通過將30重量份(pbw)二氧化矽分散在70pbw的UPE樹脂中製備標準填充的不飽和聚酯(UPE)塗料，直到所得的混合物均勻。另外，製備兩種納米改性的UPE樣品。第一種-在表1中稱為體系I,通過將lpbw納米材料加入99pbwUPE樹脂中並且然後混合直到分散而製備。第二種-在表l中稱為體系II，通過將3pbw納米材料加入97pbwUPE樹脂中並且再次混合直到良好分散而製備。參照表2，納米改性的水性聚酯(WBPE)塗料-在表中稱為體系III，是通過將3pbw納米材料加入97pbwWBPE中並且混合直到良好分散而製備。該體系的WBPE組分包含預先分散在水中的氧化鋁。代表性製劑的物理性能列於表3中。表3tableseeoriginaldocumentpage7製劑例子的測試結果列於表4和5中，其中用於腐蝕的l-10的腐蝕和沉澱等級基於1為最差，IO為最好。表4tableseeoriginaldocumentpage8鑑於上面，將看出實現了本發明的幾個目的和優點並且獲得了其他有利的結果。上面已經描述了本發明，本發明要求並且期望保護的範圍見於權利要求書。權利要求1.一種用於電磁設備以提高設備的電絕緣抗性和防腐蝕性能的改進的塗料，其包含可商購獲得的塗覆樹脂材料；和以約1-5％重量份納米材料加入樹脂材料中的納米材料，該樹脂材料和納米材料被混合在一起以獲得塗覆在電磁設備上的均勻塗料混合物，在該混合物中包含納米材料消除了對於用抗沉降劑保持納米材料懸浮在混合物中的需要，並且在該混合物中包含納米材料還不會顯著改變塗料的流變性以用於特定的應用。2.權利要求l的改進的塗料，其中納米材料是1-150納米的無機材料。3.權利要求2的改進的塗料，其中納米材料包括二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯或五氧化銻中的一種。4.權利要求1的改進的塗料，其中約1-20%重量份的納米材料被加入樹脂材料中。5.改進的塗料，其中它包含環氧化物以及環氧化物和聚酯的共聚物。6.權利要求l的改進的塗料，其中樹脂材料是標準填充的不飽和聚酯(UPE)塗覆材料。7.權利要求l的改進的塗料，其中樹脂材料是水性聚酯(WBPE)塗覆材料。8.權利要求l的改進的塗料，其中納米材料直接分散在樹脂材料中。9.權利要求l的改進的塗料，其中將納米材料預先分散在適用於納米材料與其混合的樹脂材料的載體中。10.權利要求1的改進的塗料，其中使用納米材料產生的阻隔效應提高了與使用無機填料製備的塗料相比使用更低數量的納米材料的塗料的電和腐蝕抗性。11.權利要求9的改進的塗料，其中使用納米材料產生的阻隔效應進一步提高了塗料的耐磨性。12.權利要求10的改進的塗料，其中使用納米材料產生的阻隔效應制得了具有相對低粘度的塗料，由此提供了塗料在加工選擇中的靈活性。13.—種製備用於電磁設備以提高設備的電絕緣抗性和防腐蝕性能的塗料的方法，其包括使用可商購獲得的樹脂材料配製塗覆樹脂；將約1-5°/。重量份納米材料加入樹脂材料中；將樹脂材料和納米材料混合在一起以獲得相應的均勻塗料混合物，在該混合物中包含納米材料消除了對於用抗沉降劑來保持納米材料懸浮在混合物中的需要；和將所得的混合物塗覆在電磁設備上。14.權利要求12的方法，其中將約1-20%重量份的納米材料加入樹脂材料中。15.權利要求13的方法，其中納米材料是1-150納米的無機材料並且包括二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯或五氧化銻中的一種。16.權利要求14的方法，其中樹脂材料是標準填充的不飽和聚酯(UPE)塗覆材料。17.權利要求15的方法，其中樹脂材料是水性聚酯(WBPE)塗覆材料。18.權利要求12的方法，其中將納米材料直接分散在樹脂材料中。19.權利要求12的方法，其中將納米材料預先分散在適用於納米材料與其混合的樹脂材料的載體中。全文摘要披露了應用納米材料的阻隔性能效應以提高電磁設備的電絕緣抗性和防腐蝕強度性能。用以塗覆樹脂的重量份計為1-20％，並且優選1-5％的納米材料裝填量實現了有利的效果。納米材料包括，但不限於，二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯和五氧化銻，其直接分散在塗料中或者預先分散在適用於樹脂體系的溶劑的載體中。所得的製劑受益於不需要將抗沉降劑引入樹脂以保持無機材料懸浮。並且，樹脂體系的流變性沒有顯著改變，這將另外影響樹脂的加工用於它們預期的應用。文檔編號C09D5/08GK101305039SQ200680041494公開日2008年11月12日申請日期2006年10月16日優先權日2005年10月18日發明者D·L·瓦因斯,R·W·戈特申請人:阿爾特納電絕緣有限公司