低揮發性環氧酸酐浸漬樹脂的性能研究

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(1.哈爾濱慶緣電工材料股份有限公司，黑龍江哈爾濱 150040；2.哈爾濱電氣動力裝備有限公司，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

對于高壓電機而言，采用真空壓力浸漬(VPI)絕緣結構，可降低主絕緣內部的氣隙率，提高云母含量，從而降低線圈的介質損耗，增加主絕緣的電氣強度、耐電暈性和耐電壽命，提高主絕緣的導熱性，減少環境、化學等外因對主絕緣的損傷，提高電機的技術指標、運行壽命以及運行可靠性；同時極大地簡化了線圈的制造工藝，縮短了生產周期，降低了制造成本，有利于提高線圈絕緣質量的穩定性。

根據VPI整浸浸漬樹脂來劃分，目前VPI技術線路有三類：第一類是環氧酸酐-苯乙烯樹脂；第二類是純環氧-酸酐樹脂；第三類為其它類樹脂，主要包括一般耐熱不飽和聚酯樹脂、改性不飽和環氧酯樹脂、改性不飽和聚酯亞胺樹脂等。其中第一類和第三類樹脂都含有苯乙烯、甲基苯乙烯等溶劑作為稀釋劑，在烘焙的過程中，樹脂中的活性稀釋劑因沸點較低、易揮發，可能會使絕緣層出現氣隙和尺寸收縮等現象；只有第二類才能真正做到無溶劑、基本零揮發、零氣隙、VPI后的絕緣整體性能好，代表著當前世界先進的VPI水平。

在國外大中型高壓電機真空壓力浸漬樹脂(如ET884樹脂)主要由低粘度環氧樹脂和溶態酸酐組成，不含其他稀釋劑，固化揮發物少，比較符合環保要求，因而在國內逐漸得到應用和認可。缺點是室溫粘度偏大，必須在50℃～70℃下浸漬。另外，此類樹脂在儲存和使用時，易被雜質污染而粘度增大、絕緣性能降低、對環境溫度十分敏感。浸漬樹脂的反復加熱冷卻使用，浪費了大量能源，降低了生產效率[3]。為此我們開始研制可替代ET884的國產化VPI環氧浸漬樹脂—H9145低揮發性環氧酸酐浸漬樹脂來替代ET884樹脂。

1 實驗

1.1 原材料的選擇

1.1.1 環氧樹脂的選擇

ET884用環氧樹脂120元/kg，且必須搭配購買酸酐，酸酐價格也是120元/kg，而DER332雙酚A液體環氧樹脂價格為50元/kg，其性能指標與ET884用環氧樹脂非常接近，因此選用DER332雙酚A液體環氧樹脂。

1.1.2 固化劑酸酐的選擇

選用國外公司在我國生產的酸酐-甲基六氫苯酐，其主要指標與ET884所用酸酐指標基本一致，價格只有30元/kg。

1.1.3 稀釋劑的選擇

環氧活性稀釋劑主要為縮水甘油醚型，在選用稀釋劑時：一是要高純度；二是要適當的固化溫度和時間，據此我們選用環氧稀釋劑678#。

1.2 測試儀器

CAP2000+旋轉粘度計；ZC36型高阻計，HT-50C型擊穿電壓測試儀等。

1.3 試驗方法

樹脂性能按GB/T 15022.2《電氣絕緣用樹脂基活性復合物 第2部分：試驗方法》進行測試。

2 結果與討論

2.1 產品技術指標

試驗結果表明，H9145低揮發性VPI用環氧酸酐浸漬樹脂的表面電阻率、體積電阻率、介質損耗因數、介電強度、密度以及70℃下的粘度均與ET884樹脂的性能相當，但在室溫條件下，H9145浸漬樹脂的粘度要遠遠小于ET884樹脂的粘度。

2.2 溫度對樹脂粘度的影響

粘度是決定浸漬樹脂流動性和滲透性的主要因素，只有粘度適當才能實現對工件的充分浸漬，達到無氣隙絕緣。圖1為H9145浸漬樹脂與ET884樹脂的粘溫關系曲線。

圖1 H9145浸漬樹脂與ET884樹脂的粘溫關系曲線

由圖1可知，ET884樹脂在20℃～30℃時粘度為260～560mPa·s之間，在常溫下不能浸漬，需加熱到50℃～70℃才能滿足電機設備的絕緣浸漬。與ET884相比，H9145浸漬樹脂的室溫粘度大幅下降，在20℃～30℃時粘度為80～250mPa·s，完全可以滿足電機設備的絕緣浸漬，節約大量能源，提高經濟效益。

2.3 線圈試驗

為驗證H9145浸漬樹脂的絕緣體系，針對H9145浸漬樹脂和ET884樹脂分別制作線圈進行測試。

少膠云母帶浸H9145浸漬樹脂的線圈常態、熱態介損、擊穿電壓、擊穿強度測試結果見表1。

表1 10kV少膠粉云母帶浸漬H9145浸漬樹脂模擬線圈的電氣性能

少膠云母帶浸ET884樹脂的線圈常態、熱態介損、擊穿電壓、擊穿強度測試結果見表2。

表2 10kV少膠粉云母帶浸漬ET884樹脂模擬線圈的電氣性能

由表1、表2可見，云母帶浸H9145浸漬樹脂的試驗線圈各項性能略優于云母帶浸ET884樹脂的線圈性能，均達到優等線圈制造水平。

2.4 儲存穩定性

對于真空壓力浸漬工藝來講，浸漬樹脂的儲存穩定性十分重要。圖2為H9145浸漬樹脂和ET884樹脂在60℃儲存的粘度變化曲線；圖3為H9145浸漬樹脂和ET884樹脂在30℃下儲存的粘度變化曲線。

圖2 H9145浸漬樹脂與ET884樹脂60℃儲存試驗

圖3 H9145浸漬樹脂與ET884樹脂30℃儲存試驗

從圖2、圖3可以看出，H9145浸漬樹脂在60℃下儲存30天后，其粘度仍低于300mPa·s；在30℃下儲存120天后粘度為210mPa·s左右，能滿足實際使用的粘度要求。由此可知，H9145浸漬樹脂貯存穩定性十分優異。而ET884樹脂在60℃下儲存30天后粘度達到500mPa·s以上，30℃下儲存120天后粘度為達到750mPa·s左右，儲存穩定性比較差。

3 結語

目前，H9145低揮發性VPI用環氧酸酐浸漬樹脂成功替代進口的ET884樹脂，電機的各項電氣性能優良。H9145低揮發性VPI用環氧酸酐浸漬樹脂在ET884樹脂原有特性基礎上，儲存穩定性好，粘度有所降低，可在23℃～30℃左右浸漬。這降低了浸漬成本，減緩浸漬樹脂的老化，延長使用時間，有利于縮短生產周期，且成本遠低于進口的ET884樹脂，可替代進口的ET884樹脂廣泛應用于國內大中型電機。

[1] 陳宗昱.真空壓力浸漬樹脂現狀及發展[J].絕緣材料，2003.

[2] 周鍵，祝晚華，黃孫息，等.國內外大中型高壓電機真空壓力浸漬樹脂的研究狀況及發展趨勢[J].絕緣材料，2010.5.

[3] 李耀星.中國絕緣材料產品及應用手冊[M].北京：機械工業出版社，2005.