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耐高温特种有机硅绝缘涂料的研制

2017-12-28 7页 doc 130KB 13阅读

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耐高温特种有机硅绝缘涂料的研制耐高温特种有机硅绝缘涂料的研制 :垫丝里坠塑: 耐高温特种有机硅绝缘涂料的研制 王国志1一,孟军锋1,谭海龙“2 (1(北方涂料工业研究设计院,兰州730020;2(兰州理工大学,兰州 730000) 摘要:利用有机硅树脂的耐高温及良好的绝缘性能和其在高温下分解的残留物能与无机 填料离子相互结合的特性,并选择多元杂环结构的化合物作为交联固化齐j,使涂层 在高温分解后,仍具有致密的潦膜,从而使涂膜具有良好的电绝缘性能和对底材良 好的附着力。研制了可耐低温一60?、高温600?(长期耐350?)具有高电绝缘?l生...
耐高温特种有机硅绝缘涂料的研制
耐高温特种有机硅绝缘涂料的研制 :垫丝里坠塑: 耐高温特种有机硅绝缘涂料的研制 王国志1一,孟军锋1,谭海龙“2 (1(北方涂料工业研究院,兰州730020;2(兰州理工大学,兰州 730000) 摘要:利用有机硅树脂的耐高温及良好的绝缘性能和其在高温下分解的残留物能与无机 填料离子相互结合的特性,并选择多元杂环结构的化合物作为交联固化齐j,使涂层 在高温分解后,仍具有致密的潦膜,从而使涂膜具有良好的电绝缘性能和对底材良 好的附着力。研制了可耐低温一60?、高温600?(长期耐350?)具有高电绝缘?l生 的 有机硅涂料。 关键词:有机硅树脂;耐高温性能;绝缘性能;颜填料配比 1引言 由于电机电器向高功率、高性能的方向发展,使电机电器须在高电压、高电流密度的条件下运转。于是对绝缘材料提出了耐温性的问题,如航天、航空、冶金、核发电等领域中,电器必须在高温 或低温条件下工作。因此要求绝缘材料应具有好的耐温性。本研制的涂料可耐高温600?,低温 一60?,同时在高温时具有良好的电绝缘特性和较好的机械性能,可适用于航空、航天、冶金、核发 电等领域用设备及零部件在高、低温工作环境下的绝缘保护。 2试验部分 2(1原材料 有机硅树脂(自制);钛白(R930);超细瓷土(工业,300目);氧化铬绿(工业);分散剂;交联剂 (自制)。 2(2涂膜性能测试仪器 红外光谱:美国兀1R一20SX红外光谱仪。 2(3工艺 耐温高特种有机硅绝缘涂料的制备工艺流程见图1。 图l涂料制备工艺流程 2(4产品的主要技术指标 产品 的主要技术指标见1。 175 第^届全图涂料与浠装技来信毫史津寺2鳓,半J月(广州 第?屠氟硅材韩在潦#中应用一离动整潦抖技术研讨寺 :垫丝里鳖璺: 表l主要技术指标 项目 技术指标 项目 技术指标 lo一40 50细度,斗Tn 冲击强度,cm h 涂膜的固化条件 200?,3 耐温变性 一60?乎600?3个循环无龟裂和气泡 3结果与讨论 3(1涂料耐温机理探讨 本涂料基于有机硅树脂的特点选用其作为基料树脂。有机硅树脂兼有有机树脂和无机树脂的 结构特点(见图2)。 — — — RI为cH3;R为cH3或c6卜 R OO0R一 地 RlfR RI哥R Rl轴}R 圉2有机硅结构 由图2可以看出,它的主链是由一si—O一单元组成的,是一个无机结构。它的侧链是由甲基、 苯基等构成,因此就赋予该树脂具有有机树脂的特点。由于有机硅树脂的侧链是有机基团一cH3或 一caHs,因此在空气中,加热到一程度时发生分解和碳化,生成褐色、黑色等颜色深浅不等的残留 物。一般而言,这一分解温度是由si—C的键能决定的,与添加的填料及助剂无关,但有些金属化合 物催化该分解反应,导致热分解反应的加速,降低热分解温度。有机硅树脂发生分解时,产生的游 离基和无机填料粒子结合起来,形成有机交联结构,正因为如此,尽管发生了分解,仍会保持较好 的半无机化的涂膜,保证了涂膜在高温下的电性能。不同种类的填料对涂膜耐高温性能的影响,因 为填料与有机硅分解时的残留物相结合能力不同而不同。通过试验发现有机硅树脂分解时,不仅 发生无机化,同时发生碳化,并且会分解成环状小分子。因此不同种类填料协同作用才能达到更好 的耐温绝缘效果。有机硅树脂分解和填料作用的机理见图3。 ——— , 一 O + 呻珈O 一 一 一 Rl默lR Rf沪|RRlmrR R}豇IR RlmrR R}nPR 加 h (J(填料粒子) 环 状 池分 子 其 , ?亡卜 图3有机硅树脂分解和填料作用的机理 3(2颜基}B对耐高温性能的影响 颜基比与涂膜的性能有着较为复杂的关系,图4表明随着颜基比 的增加,绝缘击穿强度起初缓 oC、50 慢增加,然后迅速增加至最高值,随着颜基比的继续增加,叉迅速下降。经过500 h烘烤后,电性能有所下降,但电击穿强度随着颜基比的变化并未改变。 亵2颜基比对涂料高温性能的影响 176 第。磊漂燃戮犏啻嬲半,月‘广第四届氟硅材料在津料中应用州——富 。 功能涤科技柬研讨啻 ——一一:垫璺望垒盟: 通过表1可看出,颜基比为1(3,I(5时涂膜基本上完好不开裂。通过性能对比,选用的颜基比 为 1_3。 3(3填料对原子迁移的影响 对于高温绝缘涂料而言,在高温时,激活原子的运动,导致金属原子 向涂膜的迁移,涂膜在吸 收金属原子后,涂膜电性能如电阻率、电绝缘击穿强度都会下降(见图5)。尤其是在涂膜较厚,空气 中的氧分子不能及时扩散到内层,金属原子不受氧化时,更是如此。图5表明,填料b能高度地阻止 金属原子迁移,从而保证了涂膜经高温烘烤后,仍有较高的击穿强度和电阻率。 电阻率; a的涂料 的b涂料 委蓍 o‘: i望 颤基比 温度意 图4颜基比对涂料高温性能的影响 图5原子迁移对电阻率的影响 3(4固化剂对涂膜性能的影响 固化剂用量对涂膜性能的影响见表3。 表3固化剂用量对涂膜性能的影响 表2表明,固化剂用量为2,时,绝缘性好而柔韧性不足,用量0(1,时,绝缘性和柔韧性能较 差,O(5,时可满足绝缘性和柔韧性的要 求。 4结论 研究了高温下有机硅树脂分解的残留物和不同种类颜填料结合的机理;颜填料的配比对涂膜 耐高温性能的影响;高温下涂膜金属原子的迁移,通过选择适当的颜填料,克服了涂膜在高温下电 性能的下降。研制了可耐低温一60?、高温600?(长期耐350?)具有高电绝缘性的有机硅涂 料。 参考文献: [1] 刘苏平,等(耐高温复合绝缘涂料(专利911006214 [2] 战风昌,李悦良,等(专用涂料【M】(北京:化学工业出版社,1988 【3】罗运军,等(有机硅树脂及其应用【M](北京:化学工业出版社,2002(1 Dietrich [4] glIdat,Angew(chem(int(Ed(EIIgl,1997,36(18);195l—1995 Morkawa [5] A,KakiInoto M,Imai Y(Macromolecules,1992,25;3247— 3253 w(Funke Colour J(Oil 【6] Chom(Assoc(1996,59:398( 【7] D(J(Walbridge(Pmg(Org(C0at(1996,28: V(V(Verkhlontsev [8】 155( Prog(0rg(Coat(1990, 18:43( V V(Verkolontsev 【9】 Coat(1985,13:43(Prog(Org 第“届全粤涂料与涂装技术信皇文采会2嘶丰j月(广州 第四届氟硅材#在涂抖中应用——高功麓潦科技术研讨合
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