C級無溶劑有機硅浸漬樹脂的制備及表征

1、C級無溶劑有機硅浸漬樹脂的制備及表征Un衷敬和'，姜其斌'，黎勇I,陳紅生2,蔡彬芬I（1，株洲時代新材料科技股份有限責(zé)任公司，湖南株洲，412007：2,株洲南車電機股份有限公司，湖南株洲，412001）摘要：以甲基苯基硅烷單體和特種硅烷單體制備有機硅氧烷預(yù)聚物出發(fā)合成了一種有機 硅浸漬樹脂，該浸漬樹脂不含任何有機溶劑，在常溫下為低黏度流動液體。采用紅外光譜、 核磁共振、掃描電鏡和凝膠色譜對浸漬樹脂的結(jié)構(gòu)和物理特性進行了表征。結(jié)果表明，該 類浸漬樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有硅氫和乙烯基團的聚有機硅氧烷，屬分子量較小的低聚物。關(guān)鍵詞：有機硅，預(yù)聚體，無溶劑浸漬樹脂Preparation

2、and Characterization of C-grade SolventlessSilicone Impregnating ResinZHONG Jinghe1, JIANG Qibin*1. LI Yong1. CHEN Hongsheng2, Cai Binfen1(1, Zhuzhou Times New Material Technology Co., Ltd, Zhuzhou. Hunan. 412007. China：2 , CSR Electric Motor Co. Ltd. Zhuzhou. Hunan. 412001, China)Abstract A new cla

3、ss of C-grade solventless silicone impregnating varnish was prepared by synthesizing oligomers of polysilicone bearing methyl groups, phenyl groups and special reactive groups. The varnish without any solvents kept liquid and flowed easily at R.T. The structure of the varnish was characterized by FT

4、IR. NMR. SEM and GPC. It turned out that the varnish consisted of bifunctional Si-H and Si-vinyl oligomer.Keywords silicone resin, oligomer, solventless impregnating resin電絕緣浸漬樹脂是電工產(chǎn)品主要絕緣 材料之一，是交直流電機、浸漬型干式變壓 器、電源變壓器等不可缺少的絕緣材料。20 世紀(jì)5060年代，電工絕緣浸漬樹脂普遍使 用有溶劑漆，它們一般含50%左右溶劑，要 求多次浸漬，內(nèi)干性差，浸漬工藝時間長， 環(huán)境污染嚴(yán)重，生產(chǎn)

5、安全性差。20世紀(jì)70年 代開始開發(fā)推廣無溶劑漆，大多數(shù)無溶劑漆 是苯乙烯型，它們一般含30%40%苯乙 烯，主要作用是解決繞組內(nèi)干性問題，減少 浸漬次數(shù)，提高生產(chǎn)效率，但烘焙時仍有大 量揮發(fā)份，存放壽命短。到20世紀(jì)80年代， 國外在追求電工產(chǎn)品更高可靠性、耐熱性和 抗環(huán)境能力的前提下穩(wěn)步推廣真空（壓力）收稿日期:資助項目：國家863項目（2006AA11A178）作者簡介：衷敬和，男，（1977-）,碩七，哈爾濱3'通訊聯(lián)系人浸漬工藝，并形成新一代低揮發(fā)份浸漬樹 脂。其特點是低蒸氣壓，在真空浸漬和熱固 化時沒有大量揮發(fā)份，穩(wěn)定性好、固化快， 內(nèi)部填充量最

6、高可達98%"勺。在國內(nèi)這一演化進程來得較晚，目前國 內(nèi)H級以上電工絕緣浸漬劑可選用品種有 限，幾十年來一直以有溶劑有機硅樹脂為 主，無溶劑化的浸漬樹脂產(chǎn)品相對較少。但 貞空浸漬型低揮發(fā)無溶劑浸漬樹脂具有良 好的工藝性（穩(wěn)泄性好、固化快），加之明顯 的環(huán)保特色以及生產(chǎn)運輸?shù)陌踩裕行У?提髙電機產(chǎn)品的可靠性，并能夠滿足了新技 術(shù)的設(shè)il要求，近10年來在國內(nèi)外受到重視 并得到大量應(yīng)用"叫，長期從事電氣絕緣材料的研尤和應(yīng)用:的化別I.I.www S iC、H2 ' 卜12Si無溶劑有機硅浸漬樹脂正是順應(yīng)這種 要求和趨勢而開發(fā)的一種新型的電氣絕緣 材料。它具有卓越的耐

7、熱性、熱氧穩(wěn)定性 和優(yōu)異的絕緣性能，具有耐潮、防水、防 銹、防寒、耐臭氧和耐候性能，對絕大多 數(shù)含水的試劑如稀酸堿有良好的抗蝕性 能。除此之外，無溶劑有機硅浸漬樹脂還 具有阻燃性和綠色環(huán)保的功能。它的開發(fā) 無疑將對發(fā)展髙科技機電產(chǎn)品起了很大的 支持和推動作用&嘰1實驗部分1.1主要原材料甲基/苯基等硅烷單體，甲苯，甲醇， 蒸憾水。1.2制備原理該產(chǎn)品制備：通過含甲基、苯基等有 機硅烷單體先期預(yù)聚形成低分子量的預(yù)聚IIU = U-4-14 -II14結(jié)構(gòu)分析1.4. 1紅外分析由浸漬樹脂樣品的紅外光譜（見圖1） 可知，1259cm-1處的強尖的吸收唸以及 843741 cnf'之

8、間的幾個強峰說明甲基 的存在,1595 cnf'及1431 cnf：處的吸收 物，將上述預(yù)聚體按照可反應(yīng)基團的等摩 爾配比進行混合，加入催化劑和抑制劑促 使其在常溫下能穩(wěn)左貯存,而后在加熱到 一定的溫度下含乙烯基的預(yù)聚體和含活性 氫的可反應(yīng)基團加成聚合并交聯(lián)固化形成 一種耐熱等級高、阻燃、無溶劑環(huán)保型絕 緣漆。工藝特點是：固化成膜時無低分子 物脫岀，不影響電氣性能，無污染。具體 應(yīng)用固化原理如下化學(xué)方程式。1.3制備過程取一泄量的苯基單體、甲基單體、硅 氫烷單體和乙烯基單體溶解在足夠量的甲 苯和去離子水中，在較低溫度下水解，然 后在12CTC下進行縮合；反應(yīng)結(jié)朿后靜宜 分層，然后對甲苯

9、層進行水洗、過濾、減 壓蒸懈除去甲苯，即可得到有機硅樹脂。 取上述有機硅浸漬樹脂100份，加入適量 的固化劑和溫敏抑制劑，攪拌均勻即可調(diào) 配得到無溶劑有機硅絕緣浸漬樹脂。峰驗證了苯基的存在，在11321051ciT 處的寬吸收峰說明一 Si-0-Si 一鏈的存 在，1408 cn?處的吸收峰說明乙烯基存 在,2164 cm"1處的強吸收峰驗證Si-H基 團的存在。42003900360033003000270024D021001B0015001200 9DD 600Wave numbers /(cm-1)圖1無溶劑有機硅浸漬樹脂的紅外光譜圖PE J WVUOWUJSSH201.4.2

10、核磁共振分析由圖2可知，Si-CHs上的氫核英位移§在01.5之間，Si-Ph上的氫核的 化學(xué)位移6在78之間，Si-H上的氫核 的化學(xué)位移§在45之間，Si-CH=CH： 上的氫核的化學(xué)位移6在56之間。二xcocft r> <<r ce*Jto<LJU1>.OOCCXCC s ca»x<x« Stf.S 0；.H>:“ > W0" <<tA>k>ah-um:;-:i:*M 駕？；圖2無溶劑有機硅浸潰樹脂樣品的H核磁共振譜圖1.4.3 GPC 分析圖3介紹了無溶劑浸漬樹脂

11、預(yù)聚物 的分子量及其分布。由圖可知其數(shù)均分 子量為1022,多分散系數(shù)為1. 948,由此 可訃算得到平均聚合度為15。Broad Unknown Relative Peek TebteOsiihito)Mn iCtitunsrZ QA：U（iDaiwsiFgd 沖MyM冇 IM,1g2的>/C6S<<>01砧7函1799S492144元素組成分析圖3無溶劑有機硅浸漬樹脂的GPC分析成及重量比情況。表1及圖4列出了實驗制備得到的無 溶劑有機硅浸漬樹脂固化產(chǎn)物中的元素組表1無溶劑有機硅浸漬樹脂固化產(chǎn)物中的元素組成及重量比元素重fit原子百分比百分比CK5.409.79OK

12、28.7539.14SiK65.8551.06總量100.006寵201234567龍老刊9d$疇0血teV圖4有機硅漆的元素分析由元素分析可以得到，無溶劑有機硅浸 漬樹脂固化產(chǎn)物中檢測到含有C、0、Si元 素，完全符合理論產(chǎn)物的元素組成，C、0、 Si元素的重量百分比也基本與理論相吻合。 由元素分析可知，固化產(chǎn)物中C元素的重量 含疑占的比重只有5.40%,而Si元素占 65.85%, Si元素不可燃，所以該無溶劑有 機硅浸漬樹脂具有阻燃性能。2結(jié)論無溶劑有機硅浸漬樹脂合成體系不含 有任何有機溶劑，在固化過程中也沒有低分 子物析出，適用于電機真空壓力絕緣浸漬處 理，可得到整體性好的無氣隙絕緣結(jié)

13、構(gòu)。它 是一類綠色環(huán)保型、耐火阻燃、具有良好發(fā) 展前景的新型絕緣浸漬樹脂。參考文獻1 王祖徳，金品梅，J,電工技術(shù)雜志， 2004, 12： 11-13.2 Anders Karlsson, Ann-christine Albert sson, J , Journal of Applied Polymer Science, 2001,79:2349-2353.3 蔡彬芬，曾鴻平，J,絕緣材料通訊， 1998, 4： 1-3.4 左瑞霖，粱國正，常鵬善等，J,絕 緣材料，2002, 35(2)： 26-33.習(xí)陳宗旻，J，絕緣材料,2003, 36(3)： 37-396 陳宗旻，華瑋，葉學(xué)淸，J,第八屆 全國絕緣材料與絕緣技術(shù)學(xué)術(shù)交流會 論文集.2002.昆明.7 Qian Jiang Miao, Zheng-Ping Fang , Guo Ping Cai, J , catalysis communication, 2003(4): 637-639.8 Larry N. Lewis, Judith Stein, Robert Colborn, Yan Gao, Jun Dong, J , J. of Organ