低挥发性环氧酸酐浸渍树脂的性能研究

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(1.哈尔滨庆缘电工材料股份有限公司，黑龙江哈尔滨 150040；2.哈尔滨电气动力装备有限公司，黑龙江哈尔滨 150040)

0 引言

对于高压电机而言，采用真空压力浸渍(VPI)绝缘结构，可降低主绝缘内部的气隙率，提高云母含量，从而降低线圈的介质损耗，增加主绝缘的电气强度、耐电晕性和耐电寿命，提高主绝缘的导热性，减少环境、化学等外因对主绝缘的损伤，提高电机的技术指标、运行寿命以及运行可靠性；同时极大地简化了线圈的制造工艺，缩短了生产周期，降低了制造成本，有利于提高线圈绝缘质量的稳定性。

根据VPI整浸浸渍树脂来划分，目前VPI技术线路有三类：第一类是环氧酸酐-苯乙烯树脂；第二类是纯环氧-酸酐树脂；第三类为其它类树脂，主要包括一般耐热不饱和聚酯树脂、改性不饱和环氧酯树脂、改性不饱和聚酯亚胺树脂等。其中第一类和第三类树脂都含有苯乙烯、甲基苯乙烯等溶剂作为稀释剂，在烘焙的过程中，树脂中的活性稀释剂因沸点较低、易挥发，可能会使绝缘层出现气隙和尺寸收缩等现象；只有第二类才能真正做到无溶剂、基本零挥发、零气隙、VPI后的绝缘整体性能好，代表着当前世界先进的VPI水平。

在国外大中型高压电机真空压力浸渍树脂(如ET884树脂)主要由低粘度环氧树脂和溶态酸酐组成，不含其他稀释剂，固化挥发物少，比较符合环保要求，因而在国内逐渐得到应用和认可。缺点是室温粘度偏大，必须在50℃～70℃下浸渍。另外，此类树脂在储存和使用时，易被杂质污染而粘度增大、绝缘性能降低、对环境温度十分敏感。浸渍树脂的反复加热冷却使用，浪费了大量能源，降低了生产效率[3]。为此我们开始研制可替代ET884的国产化VPI环氧浸渍树脂—H9145低挥发性环氧酸酐浸渍树脂来替代ET884树脂。

1 实验

1.1 原材料的选择

1.1.1 环氧树脂的选择

ET884用环氧树脂120元/kg，且必须搭配购买酸酐，酸酐价格也是120元/kg，而DER332双酚A液体环氧树脂价格为50元/kg，其性能指标与ET884用环氧树脂非常接近，因此选用DER332双酚A液体环氧树脂。

1.1.2 固化剂酸酐的选择

选用国外公司在我国生产的酸酐-甲基六氢苯酐，其主要指标与ET884所用酸酐指标基本一致，价格只有30元/kg。

1.1.3 稀释剂的选择

环氧活性稀释剂主要为缩水甘油醚型，在选用稀释剂时：一是要高纯度；二是要适当的固化温度和时间，据此我们选用环氧稀释剂678#。

1.2 测试仪器

CAP2000+旋转粘度计；ZC36型高阻计，HT-50C型击穿电压测试仪等。

1.3 试验方法

树脂性能按GB/T 15022.2《电气绝缘用树脂基活性复合物 第2部分：试验方法》进行测试。

2 结果与讨论

2.1 产品技术指标

试验结果表明，H9145低挥发性VPI用环氧酸酐浸渍树脂的表面电阻率、体积电阻率、介质损耗因数、介电强度、密度以及70℃下的粘度均与ET884树脂的性能相当，但在室温条件下，H9145浸渍树脂的粘度要远远小于ET884树脂的粘度。

2.2 温度对树脂粘度的影响

粘度是决定浸渍树脂流动性和渗透性的主要因素，只有粘度适当才能实现对工件的充分浸渍，达到无气隙绝缘。图1为H9145浸渍树脂与ET884树脂的粘温关系曲线。

图1 H9145浸渍树脂与ET884树脂的粘温关系曲线

由图1可知，ET884树脂在20℃～30℃时粘度为260～560mPa·s之间，在常温下不能浸渍，需加热到50℃～70℃才能满足电机设备的绝缘浸渍。与ET884相比，H9145浸渍树脂的室温粘度大幅下降，在20℃～30℃时粘度为80～250mPa·s，完全可以满足电机设备的绝缘浸渍，节约大量能源，提高经济效益。

2.3 线圈试验

为验证H9145浸渍树脂的绝缘体系，针对H9145浸渍树脂和ET884树脂分别制作线圈进行测试。

少胶云母带浸H9145浸渍树脂的线圈常态、热态介损、击穿电压、击穿强度测试结果见表1。

表1 10kV少胶粉云母带浸渍H9145浸渍树脂模拟线圈的电气性能

少胶云母带浸ET884树脂的线圈常态、热态介损、击穿电压、击穿强度测试结果见表2。

表2 10kV少胶粉云母带浸渍ET884树脂模拟线圈的电气性能

由表1、表2可见，云母带浸H9145浸渍树脂的试验线圈各项性能略优于云母带浸ET884树脂的线圈性能，均达到优等线圈制造水平。

2.4 储存稳定性

对于真空压力浸渍工艺来讲，浸渍树脂的储存稳定性十分重要。图2为H9145浸渍树脂和ET884树脂在60℃储存的粘度变化曲线；图3为H9145浸渍树脂和ET884树脂在30℃下储存的粘度变化曲线。

图2 H9145浸渍树脂与ET884树脂60℃储存试验

图3 H9145浸渍树脂与ET884树脂30℃储存试验

从图2、图3可以看出，H9145浸渍树脂在60℃下储存30天后，其粘度仍低于300mPa·s；在30℃下储存120天后粘度为210mPa·s左右，能满足实际使用的粘度要求。由此可知，H9145浸渍树脂贮存稳定性十分优异。而ET884树脂在60℃下储存30天后粘度达到500mPa·s以上，30℃下储存120天后粘度为达到750mPa·s左右，储存稳定性比较差。

3 结语

目前，H9145低挥发性VPI用环氧酸酐浸渍树脂成功替代进口的ET884树脂，电机的各项电气性能优良。H9145低挥发性VPI用环氧酸酐浸渍树脂在ET884树脂原有特性基础上，储存稳定性好，粘度有所降低，可在23℃～30℃左右浸渍。这降低了浸渍成本，减缓浸渍树脂的老化，延长使用时间，有利于缩短生产周期，且成本远低于进口的ET884树脂，可替代进口的ET884树脂广泛应用于国内大中型电机。

[1] 陈宗昱.真空压力浸渍树脂现状及发展[J].绝缘材料，2003.

[2] 周键，祝晚华，黄孙息，等.国内外大中型高压电机真空压力浸渍树脂的研究状况及发展趋势[J].绝缘材料，2010.5.

[3] 李耀星.中国绝缘材料产品及应用手册[M].北京：机械工业出版社，2005.