李 钦 ，姜其斌， 陈子荣，李强军
（株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南 株洲，412007）
【摘要】：通过对环氧树脂的改性，制备了含乙烯基改性环氧树脂，这种树脂适用于大中型高压电机的真空压力浸渍。它具有粘度小，渗透性好，贮存稳定，粘度增长缓慢，固化速度快等特点，与环氧少胶玻璃粉云母带（TJ5442-1）配套组成的绝缘结构，具有优异的机电性能，通过1200小时的电热老化后，击穿场强和击穿电压保持率均大于93%。
【关键键词】：真空压力浸渍，乙烯基改性环氧树脂，快固化。
中图分类号：      文献标识码：       文章编号：
Study on fast-curing solventless vinyl-modified epoxy impregnating varnish
Li Qin, Jiang Qibin, Chen Zirong, Li Qiangjun,
(Zhuzhou Times New Material Technology Co., Ltd, Zhuzhou, Hunan, 412007, China)

  Abstract: This paper introduces a vinyl-modified solventless epoxy impregnating varnish that applicable to large and medium-sized high-voltage motor vacuum pressure impregnation(VPI) process. It has some advantages such as low viscosity, good permeability, storage-stability, slow growth of viscosity, fast-curing, and with epoxy mica tape (TJ5442-1) composed of insulation structure, has excellent electrical performance. After electrical and heat aging for 1200h, the breakdown voltage and breakdown strength of the insulating structure greater than 93% of the original.
Keywords: VPI, Viny-modified epoxy impregnating varnish, fast-curing

前  言
适用于高压电机VPI浸渍工艺的浸渍树脂除了电性能、机械性能要达到一定要求外，在应用上还要求粘度适中，渗透性好；适用性强，粘度增长缓慢；干燥速度快，烘焙时间短的特点【1】。用于高压电机的浸渍树脂大体上分为：纯环氧树脂、酸酐、潜伏性固化剂体系，不饱和聚酯改性环氧树脂、酸酐、苯乙烯体系，不饱和聚酯亚胺树脂【2～3】。这些树脂存在不同程度的不足，纯环氧--酸酐树脂由于粘度大，在浸渍时需要将树脂加热到40-50℃，贮存时再降温到20℃以下，这在应用上增添了许多不便。不饱和聚酯亚胺树脂和不饱和聚酯改性环氧树脂由于树脂本身的极性基团较多，一般只应用于中小型高压电机【4】。
通过研究，我们开发出了贮存稳定性好，固化速度快，烘焙时间短适用于大中型高压电机VPI浸渍快固化乙烯基改性环氧无溶剂浸渍树脂。

1. 实验部分

1.1 主要原材料
环氧树脂，工业级；     丙烯酸，工业级；         马来酸酐，工业级；
催化剂，  化学纯；     活性稀释剂，工业级；     耐热固化剂，自制；
固化促进剂，工业级；   引发剂，工业级；
1.2 合成工艺
首先将环氧树脂加入带搅拌的三口瓶中，加热升温到85±5℃，启动搅拌，分步加入马来酸酐、丙烯酸，待物料完全熔融后滴加催化剂，保温反应60分钟，然后升温到125±5℃，继续反应，直到酸值合格为止。降温到75±5℃，加入自制的耐热固化剂，完全熔融后，再降温到60℃以下，加入活性稀释剂、固化促进剂和引发剂，过滤，得到棕黄色透明液体，待用。
1.3 性能测试
1.3.1 试样的性能测试  根据《GB/T15023-1999，电气绝缘无溶剂可聚合树脂复合物试验方法》；
1.3.2 红外光谱分析  将树脂用丙酮溶解,做成涂膜测定谱图；固化后的乙烯基环氧树脂是用乙烯基环氧树脂混合过氧化二异丙苯加热固化后测定谱图。
1.4 乙烯基环氧树脂的红外光谱分析
图1是环氧树脂、乙烯基环氧树脂和固化后的乙烯基环氧树脂的红外光谱图。图1中的最上线是环氧树脂的IR谱图，91 5cm-1 和866cm-1 处是环氧基的特征吸收峰，1040cm-1 处是醚键的吸收峰。中间线是乙烯基环氧树脂的IR谱图，1720cm-1附近是乙烯基环氧树脂中羰基吸收峰，l640cm-1是乙烯基环氧树脂中不饱和双键吸收峰。由于不饱和酸与环氧树脂的加成反应，使915cm-1和866cm-1 处环氧基特征吸收峰消失，而加宽了3340cm-1 附近羟基的吸收带。最下线是固化后乙烯基环氧树脂IR谱图，由于乙烯基环氧树脂的固化反应，使1640cm-1附近的不饱和双键吸收峰消失。

图1 改性环氧树脂红外谱图

1. 结果与讨论

2.1 贮存稳定性
2.1.1  60℃密闭贮存 
将试样于密闭容器中，在60℃的程控烘箱中贮存，测得试样粘度变化和增长数据，见图2。可知该浸渍树脂在高温下有较好的稳定性，粘度增长缓慢。

1. 常温密闭贮存

试样于密闭容器中,在常温下贮存,测得粘度的变化,具体数据见表1。从中得出，该浸渍树脂在常温下稳定性好，贮存稳定性超过6个月。
表1  浸渍树脂在常温下，于密闭容器中贮在的粘度增长情况

2.2不同温度下的胶凝时间
从图3可以知道，该浸渍树脂在120℃为拐点，胶凝时间迅速缩短。因此，工件在烘焙过程中为了减少流失，提高挂漆量，应尽快使工件的升温速度加快，宜采取高温进炉的固化工艺。

2.3不同种类的固化促进剂和用量对浸渍树脂干燥性能的影响
从表2中数据可知:促进剂A对浸渍树脂固化的催化效果明显好于促进剂B。在树脂中添加促进A，当促进剂A的用量达到树脂总量的千分之五时，催化效果最好，继续增加催化效果增加不明显。
表2  不同类型促进剂和用量对固化性能影响

2.4不同温度下的介质损耗因数变化
从下表3可知:该浸渍树脂在不同温度下其介质损耗因数变化不大,只有当温度达到140℃时,损耗增大。
表3   不同温度下的介质损耗因数

2.5 温度指数
采用热重点斜法评定绝缘漆的温度指数，其结果如下：
2.5.1功能性老化试验：粘结力，老化温度(t)为220℃，试验结果寿命л=2481h
2.5.2热失重试验：升温速度，5℃／min，试样1Omg，计算的热寿命方程斜率b=6525
2.5.3温度指数Td 的计算：
1/（273+Td）= (㏒2000-㏒л)/b+1/(273+t)
温度指数为Td=188
因此，该绝缘漆可在155～180℃温度范围使用。
2.6 树脂性能
树脂的性能见表4。从表中可以得知，该浸渍树脂具有低粘度、干燥速度快、贮存稳定性好、机电性能优秀的特性。

表4   浸渍树脂的性能

2.7线圈试验
将无溶剂浸渍树脂与本公司的环氧少胶玻璃粉云母带(TJ5442-1)配套,进行模型线圈试验，线圈的电压等级为10.5KV，单面绝缘厚度为2.65mm。模型线圈经VPI工艺处理后进行烘焙固化，固化工艺为：135℃/3-4h+160℃/10h。线圈老化前后性能对比见表5。从表5可以得知，模型线圈的性能较为优秀，经过1200小时的电热老化后，其性能变化不大，尚能达到《JB/T50133-1999，中型高压电机少胶整浸线圈产品质量分等》标准中优等品的指标，尤其是常态电气强度保持率达到了93.75%，击穿电压保持率达到了95.7%。
表5      线棒老化前后性能对比

3、结论
3．1该浸渍树脂具有良好的稳定性，在常温和高温（60℃）下贮存，粘度增长缓慢，适应期长，同时干燥速度适中，平衡了贮存稳定性与干燥速度之间的矛盾；
3．2该浸渍树脂与环氧少胶玻璃粉云母带(TJ5442-1)组成的绝缘结构具有非常优秀的机、电性能，可以应用于3-10.5KV的真空压力整浸大中型高压电机。

参考文献
【1】陈宗旻. 真空压力浸渍树脂现状及发展. 绝缘材料 ,2003(3):36-42；
【2】李耀星. 高压电机主绝缘材料的发展现状及“十五”规划设想. 电工材料,2001(1):13-17；
【3】James D,B．Sm it.环氧树脂潜伏型催化剂.绝缘材料通讯,1999(4): 42-46；
【4】何曼君等编. 《高分子物理》，上海复旦大学出版社，2000(1):371-408。