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新型絕緣樹脂的介紹及應(yīng)用 |
| 所屬類別：化工知識 |
點(diǎn)擊次數(shù)：1164次 |
發(fā)布時間：2019-05-03 |
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王天堂 王立剛 沈偉 陸士平
摘要：本文介紹了FUCHEM系列無溶劑絕緣樹脂的性能及應(yīng)用，著重探討了產(chǎn)品的阻燃、低收縮、高耐腐蝕、高耐熱等級等特性。
關(guān)鍵詞：無溶劑絕緣樹脂 阻燃 低收縮 耐腐蝕 H級
1、 前言
絕緣材料是指電導(dǎo)率小，可用以隔離不同電位帶電體的材料。在實(shí)際使用中，它能把電位不同的導(dǎo)體隔離開，以保證電機(jī)電器的正常運(yùn)行。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)電工業(yè)以及新的能源技術(shù)的發(fā)展，對絕緣材料的新要求也日益突出，其趨勢主要表現(xiàn)在六個方面：
l 發(fā)展高介電性能與高力學(xué)性能的耐高壓絕緣材料；
l 發(fā)展高耐腐蝕，特別是耐電暈腐蝕、耐化學(xué)腐蝕等方面的絕緣材料；
l 發(fā)展高耐熱性的絕緣材料；
l 發(fā)展阻燃型絕緣材料；
l 發(fā)展環(huán)保型絕緣材料；
l 發(fā)展高節(jié)能型絕緣材料，逐漸向中低溫成型工藝過渡。
在各種絕緣材料中，絕緣樹脂占很重要的位置，它也是很多絕緣材料（例如：板材、拉擠桿材、絕緣子、預(yù)浸材料以及SMC、BMC等）的基體主材，固化的絕緣樹脂的性能高低將直接影響到絕緣工業(yè)的發(fā)展水平，影響到電機(jī)電器的質(zhì)量。最近開發(fā)并成功應(yīng)用的系列改性環(huán)氧無溶劑新型高性能新型絕緣材料，具有低收縮、阻燃、耐熱溫度高、耐腐蝕性能好等特點(diǎn)，能滿足特殊性能的要求是一類具有發(fā)展前途的絕緣樹脂。
2． 改性環(huán)氧無溶劑絕緣樹脂性能及應(yīng)用
改性環(huán)氧無溶劑絕緣樹脂是采用高性能環(huán)氧樹脂改性而成，使它在具有保持環(huán)氧樹脂的絕緣性能、力學(xué)性能、耐高壓性能等優(yōu)異特性的同時又具有聚酯的低溫固化、工藝流動性好、耐熱等級高等性能。其特色為：
u 由于環(huán)氧結(jié)構(gòu)的存在保證了樹脂固化體的力學(xué)性能和絕緣性能；
u 由于耐高溫體的引入可以大大提高樹脂的耐熱溫度和粘度可調(diào)節(jié)性，比傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂的耐熱溫度有提高，并有效的改進(jìn)了施工工藝性能，減少固化過程中氣泡的產(chǎn)生；
u 采用新型固化體系，比傳統(tǒng)的酸酐固化體系能在較低的溫度下迅速固化（ 改性環(huán)氧無溶劑絕緣樹脂一般可以根據(jù)要求在常溫~80℃情況下30分鐘~1小時固化，而傳統(tǒng)的環(huán)氧酸酐固化體系需要120℃以上，2~4小時才能固化），很快得到使用強(qiáng)度，得到具有高度耐腐蝕的低電導(dǎo)率聚合物，比傳統(tǒng)的高溫固化絕緣樹脂節(jié)省了大量能源和操作時間；
u 由于改性體的引入提高了了樹脂固化體的耐水解性能，比傳統(tǒng)的環(huán)氧和聚酯絕緣樹脂提高了耐腐蝕性能；
u 由于改性后樹脂的固化僅在分子兩端交聯(lián)，因此分子鏈在應(yīng)力作用下可以伸長，以吸收外力或熱沖擊，表現(xiàn)出耐微裂或開裂；
u 由于使用了活性稀釋劑作為交聯(lián)體，在固化過程中參加交聯(lián)反應(yīng)，無不良揮發(fā)，故使用過程中對環(huán)境無不良影響，同時又能保證樹脂固化收縮率降低；
2.1 高耐熱無溶劑絕緣樹脂
隨著現(xiàn)代高電壓、大電網(wǎng)進(jìn)入密集市區(qū)，電器設(shè)備日趨小型化、輕量化、高性能化，SF6組合電器是適應(yīng)現(xiàn)代電力工業(yè)發(fā)展的先進(jìn)輸變電設(shè)備。SF6絕緣變電站包括電器開關(guān)、電纜、變壓器等設(shè)備，在大城市和地下安裝具有許多優(yōu)點(diǎn)。1000kV SF6絕緣的電器設(shè)備所用的絕緣材料除設(shè)計(jì)因素外，主要取決于所用絕緣材料的性能。SF6組合電器用絕緣制件如絕緣拉桿、絕緣支柱和滅弧筒國外1980年代就已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，較為先進(jìn)的廠家有瑞士的Micafil公司和Cellpack公司。以前各公司主要使用環(huán)氧樹脂，但在耐腐蝕方面一直不夠理想（主要是SF6在電弧作用下分解成：SF4、SF2、S2、F2、S、F、S+、S++等，其中SF4是強(qiáng)活性化合物，在水存在下生成氫氟酸，它不僅腐蝕金屬件，而且會侵蝕絕緣材料，導(dǎo)致絕緣損壞）。
898高耐熱無溶劑絕緣樹脂具有較高的交聯(lián)密度，固化后形成致密的結(jié)構(gòu)，在防腐蝕方面得到突破，尤其在耐SF6方面性能突出，表1列舉了898樹脂在某些介質(zhì)中的性能。另外也正因?yàn)?/span>898樹脂的高交聯(lián)密度特性使它有較高的熱變形溫度（155℃）和玻璃化溫度（180℃），從而具有了較高的耐熱溫度，可以在180℃下長期工作。表2是 898高耐熱無溶劑絕緣樹脂與某國外同用途產(chǎn)品（以環(huán)氧-酸酐固化體系）的性能對比。從表2中我們可以看出898樹脂和云母或玻纖配合可以制成耐熱等級為C級的復(fù)合型絕緣材料。
表1 898樹脂的耐腐蝕性能
介質(zhì) 濃度 推薦使用溫度 介質(zhì) 濃度 推薦使用溫度
氟硅酸 10% 75 四氯化碳 100% 80
濕氯氣 - 110 氯化氫（濕） - 100
氫氟酸 1% 65 CLO2 - 80
氫氟酸 100% 65 SO3（干） 100% 150
氫氟酸 20% 40 硝酸煙氣 60 80
由此可見， 898樹脂可以適合各種耐SF6產(chǎn)品的制作，如：變壓器、電器開關(guān)、絕緣拉桿等的制作，可以當(dāng)澆鑄材料使用，也可以與不同的纖維或填料配合制成各種SMC及DMC制品；同時還是耐SF6纏繞絕緣材料理想的樹脂，特別是采用帶纏繞成型、新型固化技術(shù)（紅外線、微波等）制成的絕緣件既具有優(yōu)良的機(jī)械性能，又具有優(yōu)良的電性能。
表2 898樹脂與國外同類用途產(chǎn)品比較
項(xiàng)目 某國外產(chǎn)品 898 測試標(biāo)準(zhǔn)
澆鑄體HDT ℃ 150 155 GB1634-79
澆鑄體玻璃化溫度℃ 178 182 GB11998-89
澆鑄體耐熱溫度℃ 182 185 GB/T13464-92
與E玻璃方格布復(fù)合板材耐熱溫度℃ 195 201 GB/T13464-92
常態(tài)時澆鑄體體積電阻率Ω•m 2.2×1012 4.3×1013 GB1410-89
常態(tài)時澆鑄體工頻電氣強(qiáng)度MV/m 70 68 GB1408-89
澆鑄體抗彎強(qiáng)度Mpa 130 125 GB1449-83
澆鑄體抗張強(qiáng)度Mpa 68 70 GB1447-83
澆鑄體抗沖強(qiáng)度kJ/m2 20 18 GB1451-83
另外， 898 特有的耐熱性能，使其成為許多在高溫環(huán)境中長期工作的電機(jī)電器首選的絕緣材料，例如：煉鋼廠的高爐電機(jī)和高爐水泵電機(jī)、某些軍工行業(yè)耐熱電機(jī)、焦炭工業(yè)的焦?fàn)t水泵電機(jī)、航天器電器等。在這些環(huán)境下工作的電機(jī)電器要有良好的耐高溫老化性能， 898樹脂特有的耐高溫老化特性，使它可以適應(yīng)180℃條件下的絕緣保護(hù)作用，從而使電機(jī)電器能在180℃的條件下正常工作不會絕緣失效，這就確定了其在高溫特定條件下的工作的穩(wěn)定地位。
2. 2 阻燃型無溶劑絕緣樹脂
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公眾的安全防范意識日益提高，對電器產(chǎn)品的阻燃要求越來越高，要求電器產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)既能滿足絕緣的要求，又能滿足阻燃。892是一種能有效滿足這些性能要求的阻燃型無溶劑絕緣樹脂。
892阻燃型無溶劑絕緣樹脂澆鑄體氧指數(shù)可達(dá)39，具有良好的化學(xué)阻燃性能和絕緣、耐腐蝕等特性，比傳統(tǒng)的阻燃樹脂（添加阻燃型樹脂）阻燃效果更穩(wěn)定，具有更低的發(fā)煙量，有效的保證了產(chǎn)品的阻燃性能，保護(hù)了人民的生命安全。表3是892阻燃型無溶劑絕緣樹脂的性能指標(biāo)，從表中可以看出 892樹脂有較高的熱變形溫度（125℃），從而其耐熱等級可達(dá)到F級。同時892樹脂還具有優(yōu)良的機(jī)械性和突出的阻燃性、自熄性。
表3 892阻燃型無溶劑絕緣樹脂性能指標(biāo)
項(xiàng)目 單位 技術(shù)指標(biāo) 測試標(biāo)準(zhǔn)
粘度 Pa·s 0.40±0.10 GB7193.1－87
膠凝時間（常溫） min 20±5 GB7193.6－87
工頻電氣強(qiáng)度 常態(tài)23±2℃浸水 MV/m ≥50≥40 GB1408-89
體積電阻率 常態(tài)23±2℃浸水155±2℃ Ω·m ≥1.0×1012≥1.0×1010≥1.0×108 GB1410-89
粘結(jié)強(qiáng)度 N ≥100 GB/T15023-2000
阻燃性能 s V-0級 UL94-V標(biāo)準(zhǔn)
熱變形溫度 ℃ 125 GB1634-79
實(shí)際應(yīng)用表明， 892樹脂在阻燃型電機(jī)、電器（尤其是耐高溫阻燃型集成線路板、復(fù)合材料等）中應(yīng)用良好，有效的保證了絕緣和阻燃兩大性能，并能在155℃的條件下，長期工作。
2.3 零收縮型無溶劑絕緣樹脂
在某些特殊電機(jī)電器（例如：摩托車磁電機(jī)、小變壓器等）中，電磁線比較細(xì)，又經(jīng)常耐受交變溫度，由于絕緣浸漆的收縮造成電磁線斷裂，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。還有一些大面積或高精度要求的復(fù)合絕緣材料，由于制作的應(yīng)力作用，經(jīng)常會翹曲變形。881零收縮無溶劑絕緣樹脂，它能在冷熱沖擊環(huán)境中保證形狀不變，具有良好的韌性和延伸性，較高的粘結(jié)力和耐沖擊性，最大的特點(diǎn)是該樹脂具有超低的固化線收縮率。表4列舉了 881樹脂的性能，表5是 881樹脂與國內(nèi)一知名品牌聚酯絕緣樹脂的收縮性比較表。
數(shù)據(jù)表明，881具有超低的固化收縮率，能有效的保證制品的尺寸精度，適合于制作各種大面積板材，以及制作各種高尺寸精度要求的絕緣配件。已經(jīng)在電子行業(yè)（特別是電腦集成電路板等）得到廣泛的肯定。另外，已在國內(nèi)某大型摩托車廠做過試樣，能夠保證在常溫~155℃交變工作溫度下，長期工作，制品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品反修率降低50%。
表4 881零收縮無溶劑絕緣樹脂性能指標(biāo)
項(xiàng)目 單位 技術(shù)指標(biāo) 測試標(biāo)準(zhǔn)
粘度 Pa·s 0.50±0.10 GB7193.1－87
膠凝時間（常溫） min 20±5 GB7193.6－87
工頻電氣強(qiáng)度 常態(tài)23±2℃浸水 MV/m ≥50≥40 GB1408-89
體積電阻率 常態(tài)23±2℃浸水155±2℃ Ω·m ≥1.0×1012≥1.0×1010≥1.0×108 GB1410-89
粘結(jié)強(qiáng)度 N ≥110 GB/T15023-2000
熱變形溫度 ℃ 105 GB1634-79
澆鑄體拉伸強(qiáng)度 MPa ≥65 GB1449-83
澆鑄體彎曲強(qiáng)度 |
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