盧春蓮 周 鍵

（1.哈爾濱大電機(jī)研究所，哈爾濱 150040; 2.桂林電器科學(xué)研究所，廣西 桂林 541004）

1 引言

隨著全球大工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程的加劇，以及人口數(shù)量增長(zhǎng)速度的加快，對(duì)天然資源，尤其是能源需求的不斷擴(kuò)大，使得人類(lèi)賴(lài)以生存的自然環(huán)境不斷受到侵害，引發(fā)的水污染、空氣污染、大氣污染等自然災(zāi)害連年不斷發(fā)生，已經(jīng)到了嚴(yán)重威脅人類(lèi)生存的地步，為我們敲響了警鐘。所以，人們從幾十年前就開(kāi)始關(guān)注環(huán)境問(wèn)題。進(jìn)入20世紀(jì)人類(lèi)提出了許多新理念，例如：循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低能耗產(chǎn)品、低碳工業(yè)及新能源產(chǎn)業(yè)等。這些新興產(chǎn)業(yè)都是可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)模式，必將推動(dòng)新一輪科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展。

2 國(guó)內(nèi)外絕緣材料在環(huán)保領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r

以循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低能耗產(chǎn)品、低碳工業(yè)及新能源產(chǎn)業(yè)等為代表的環(huán)保工業(yè)體系，極大地改變和促進(jìn)了世界機(jī)電行業(yè)的發(fā)展模式。同時(shí)也改變了絕緣材料的研發(fā)理念和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的機(jī)電工業(yè)及其絕緣材料行業(yè)，還處于比較落后的水平。幾十年前從美國(guó)西屋公司30萬(wàn)kW、60萬(wàn)kW發(fā)電機(jī)組大規(guī)模引進(jìn)的時(shí)候，奧地利Rembrandtin Lack公司的水溶性半無(wú)機(jī)硅鋼片漆、美國(guó) GE公司的無(wú)溶劑多膠粉云母帶等環(huán)保型絕緣產(chǎn)品，并沒(méi)有引起我們的足夠重視。而 10年前哈爾濱電機(jī)廠從德國(guó)西門(mén)子引進(jìn)的Micalastic絕緣系統(tǒng)，其中的環(huán)保產(chǎn)品就引起國(guó)內(nèi)制造廠家的廣泛重視，例如：ET884無(wú)稀釋劑的環(huán)氧酸酐VPI浸漬樹(shù)脂、L611熱收縮絕緣保護(hù)帶等，對(duì)改善工藝性和減小環(huán)境污染起到了積極作用。目前，國(guó)內(nèi)東電、哈電發(fā)電機(jī)定子線棒SVPI、風(fēng)力發(fā)電機(jī)絕緣也都采無(wú)稀釋劑的環(huán)氧酸酐VPI浸漬樹(shù)脂。另外，經(jīng)過(guò)幾年努力，國(guó)內(nèi)部分企業(yè)的同樣產(chǎn)品也實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化批量生產(chǎn)，成功地替代了國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品。

2.1 EB5001G水溶性半無(wú)機(jī)硅鋼片漆

該產(chǎn)品是國(guó)外知名公司制造大型、超大型高壓電機(jī)指定的硅鋼片漆，銷(xiāo)售量占全世界硅鋼片漆產(chǎn)量的50%以上。近年來(lái)美國(guó)杜邦公司的 Voltatex E1151A水溶性半無(wú)機(jī)硅鋼片漆后來(lái)者居上。

表1 EB5001G水溶性半無(wú)機(jī)硅鋼片漆的技術(shù)指標(biāo)

表2 E1151A水溶性半無(wú)機(jī)硅鋼片漆的技術(shù)指標(biāo)

嘉興清河高力絕緣有限公司聯(lián)合浙江大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)及濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠經(jīng)過(guò)幾年的努力，完成了國(guó)產(chǎn)水溶性半無(wú)機(jī)硅鋼片漆的開(kāi)發(fā)。在哈爾濱電機(jī)廠交直流責(zé)任有限公司和濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠批量使用結(jié)果，表明可以替代進(jìn)口產(chǎn)品。

表3 國(guó)產(chǎn)0151水溶性半無(wú)機(jī)硅鋼片漆的技術(shù)指標(biāo)

2.2 無(wú)溶劑多膠粉云母帶

該產(chǎn)品多年來(lái)都是美國(guó) GE公司的著名品牌，目前被瑞士Von Roll公司收購(gòu)，F(xiàn)級(jí)無(wú)溶劑多膠粉云母帶現(xiàn)在的牌號(hào)為：Mica Mat 77984。特點(diǎn)是生產(chǎn)和使用過(guò)程中，沒(méi)有溶劑揮發(fā)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)氣隙絕緣結(jié)構(gòu)，并有利于保護(hù)環(huán)境，而且性能優(yōu)異，儲(chǔ)存期較長(zhǎng)，低溫快固化。

表4 Mica Mat 77984云母帶的技術(shù)指標(biāo)

桂林電器科學(xué)研究所、上海同力絕緣材料廠、四平絕緣材料廠等單位也正在從事F級(jí)無(wú)溶劑多膠粉云母帶的開(kāi)發(fā)研究。

2.3 ET884環(huán)氧酸酐VPI浸漬樹(shù)脂

ET884純環(huán)氧酸酐VPI浸漬樹(shù)脂作為德國(guó)西門(mén)子 Micalastic絕緣系統(tǒng)的重要組成部分，真正做到了低毒、無(wú)揮發(fā)、低溫快固化的環(huán)保型絕緣產(chǎn)品。

表5 ET884環(huán)氧酸酐VPI浸漬樹(shù)脂的技術(shù)指標(biāo)

2.4 L611熱收縮絕緣保護(hù)帶

該產(chǎn)品具有單向透氣、高溫收縮的特征。在80℃下收縮率很小。浸漬過(guò)程中不影響浸漆效果（滲透性）。在烘焙過(guò)程中絕緣保護(hù)帶受熱后收縮，在繞組表面形成一個(gè)“殼體”，既保證繞組端部形狀和尺寸，又將內(nèi)部的浸漬樹(shù)脂“包裹”住，有效地防止浸漆樹(shù)脂的流失。在提高整體性能的同時(shí)，減少了對(duì)環(huán)境的污染。

表6 L611熱收縮絕緣保護(hù)帶的技術(shù)指標(biāo)

上海均達(dá)絕緣材料公司、上海新藝絕緣材料公司，已經(jīng)完成熱收縮絕緣保護(hù)帶的國(guó)產(chǎn)化工作，并可以大批量生產(chǎn)和供貨。

2.5 東絕廠的無(wú)鹵阻燃材料

歐盟兩個(gè)環(huán)保指令公布實(shí)施后，引起國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)的廣泛重視，并做到快速應(yīng)對(duì)。東方絕緣材料廠自主開(kāi)發(fā)的無(wú)鹵阻燃材料，成功應(yīng)用于薄膜、層壓、塑料等制品，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

表7 三嗪阻燃材料的技術(shù)指標(biāo)

與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)絕緣材料行業(yè)大多數(shù)產(chǎn)品缺少環(huán)保技術(shù)的支撐，尤其在新產(chǎn)品研發(fā)初期就沒(méi)有建立環(huán)境保護(hù)的理念。產(chǎn)品、技術(shù)的落后，可以通過(guò)引進(jìn)和自主開(kāi)發(fā)而迎頭趕上，但是，對(duì)環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識(shí)和理念的缺乏和落后，卻將以國(guó)人慘痛的代價(jià)和幾代人的努力才能見(jiàn)到效果?？上驳厥墙陙?lái)國(guó)內(nèi)絕緣材料生產(chǎn)制造廠，對(duì)國(guó)際上環(huán)保型新材料、新工藝、新技術(shù)的響應(yīng)速度明顯加快。使用廠在對(duì)其選擇時(shí)，也將環(huán)保因素作為考慮的重點(diǎn)。

2.6 絕緣材料在環(huán)保領(lǐng)域的作用

絕緣材料作為有機(jī)及無(wú)機(jī)電用高分子聚合物或復(fù)合材料，在生產(chǎn)制造和使用過(guò)程中，不可避免要有有毒有害物質(zhì)排出，損害人的健康和污染環(huán)境。所以要求絕緣材料的研究者、制造者和使用者們?cè)谧钤缙诰土?zhēng)做到有毒有害物質(zhì)排放最小化，以及選擇處理技術(shù)和回收再利用。

2.7 絕緣材料在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的作用

循環(huán)經(jīng)濟(jì)是要解決資源有限和需求無(wú)限的矛盾、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的矛盾。循環(huán)經(jīng)濟(jì)在很早以前就在絕緣材料領(lǐng)域得到應(yīng)用，例如：在聚酰亞胺薄膜制造過(guò)程中，N、N—二甲基乙酰胺溶劑的回收再利用；在聚酯薄膜制造過(guò)程中，利用聚酯廢邊及廢品制造聚酯漆包線漆和聚酯浸漬漆；或重新造粒再生產(chǎn)聚酯薄膜；聚酯類(lèi)漆包線生產(chǎn)過(guò)程中的三混甲酚溶劑循環(huán)燃燒裝置等。

2.8 絕緣材料在低能耗產(chǎn)品中的作用

在絕緣材料生產(chǎn)制造和使用過(guò)程中，盡可能降低反應(yīng)溫度，縮短反應(yīng)時(shí)間，即大力發(fā)展低能耗產(chǎn)品。例如：從1032醇酸樹(shù)脂漆到1038醇酸樹(shù)脂漆（快干型）的研制工作；從5440-1桐馬多膠粉云母帶到 5440-1K（快固化型）多膠粉云母帶的研制工作等。以及從普通沉浸工藝發(fā)展為滴浸工藝；近年來(lái)發(fā)展較快的低溫快固化技術(shù)等。

表8 5440-1K（快固化型）多膠粉云母帶的技術(shù)指標(biāo)

2.9 絕緣材料在低碳工業(yè)中的作用

低碳經(jīng)濟(jì)是要解決高能耗、高污染、高排放的問(wèn)題。絕緣材料在低碳工業(yè)中的作用就是在生產(chǎn)制造和使用過(guò)程中，盡可能降低能源消耗，消除或減少有毒有害物質(zhì)及溫室氣體的排放。

最有效的方法是采用低溫快固化工藝，及無(wú)溶劑技術(shù)和水溶性技術(shù)。例如：美國(guó) GE公司的Micadur-Ⅱ絕緣系統(tǒng)；美國(guó)杜邦公司的 Voltatex E1151A水溶性半無(wú)機(jī)硅鋼片漆；德國(guó)西門(mén)子公司的Micalastic絕緣系統(tǒng)及日本TMEIC公司的絕緣系統(tǒng)等。

2.10 絕緣材料在新能源工業(yè)中的作用

新能源工業(yè)主要包括：大型核動(dòng)力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電及潮汐發(fā)電等。它們對(duì)絕緣材料提出不同的要求，極大地促進(jìn)了絕緣材料技術(shù)的發(fā)展，例如：

（1）哈爾濱電機(jī)廠交直流責(zé)任有限公司從美國(guó)引進(jìn)的目前處于國(guó)際領(lǐng)先水平的核動(dòng)力主泵電機(jī)（AP-1000）。其絕緣系統(tǒng)及組分材料全部依賴(lài)進(jìn)口，性能指標(biāo)都對(duì)我們保密。該絕緣系統(tǒng)要求耐高溫、耐輻照、變頻等性能，關(guān)鍵材料及技術(shù)是：①200級(jí)漆包扁線；②200級(jí)有機(jī)硅無(wú)溶劑VPI浸漬樹(shù)脂；③200級(jí)槽絕緣；④特種絕緣固定材料；⑤特種防護(hù)材料等，以上絕緣材料目前在國(guó)內(nèi)尚屬空白。

（2）新型核動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)絕緣系統(tǒng)及組分材料的研究。

主要應(yīng)用于新型核動(dòng)力技術(shù)，即先進(jìn)堆技術(shù)——將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)從核反應(yīng)堆外移至核反應(yīng)堆內(nèi)。

關(guān)鍵材料及技術(shù)是超耐高溫有機(jī)材料經(jīng)過(guò)高溫處理轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)材料。其中包括匝間絕緣、浸漬樹(shù)脂、槽絕緣和引線絕緣等。

（3）大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)的絕緣系統(tǒng)及其組分材料的研究。

大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為新能源工業(yè)的重要組成部分，近年來(lái)在我國(guó)發(fā)展速度驚人，但是其絕緣系統(tǒng)及其組分材料的使用較為混亂，有必要進(jìn)行合理的規(guī)范和研究。

其中的關(guān)鍵技術(shù)是：①耐電暈聚酰亞胺薄膜少膠云母帶的研制；②H級(jí)VPI浸漬樹(shù)脂的研制；③絕緣防護(hù)材料的研制。以此解決該絕緣系統(tǒng)耐電暈、耐高溫及工作環(huán)境嚴(yán)酷等實(shí)際問(wèn)題。

（4）混合動(dòng)力汽車(chē)絕緣系統(tǒng)及組分材料的研究。

混合動(dòng)力汽車(chē)是低碳工業(yè)及新能源技術(shù)的新興產(chǎn)品。其在絕緣系統(tǒng)和組分材料的關(guān)鍵技術(shù)是解決電機(jī)耐電暈、耐高溫和交變電壓等問(wèn)題。需要①研制耐電暈、耐高溫的漆包導(dǎo)線；②研制耐電暈、耐高溫的浸漬樹(shù)脂；③電機(jī)端部高導(dǎo)熱環(huán)氧澆注材料的研制；④先進(jìn)的絕緣固定技術(shù)的研究；⑤整機(jī)及絕緣防護(hù)技術(shù)的研究。

（5）太陽(yáng)能發(fā)電專(zhuān)用絕緣系統(tǒng)及組分材料的研究。

主要應(yīng)用于新能源領(lǐng)域。關(guān)鍵技術(shù)是：高純度特種聚酯薄膜的制造技術(shù)，其中主要包括高純度特種聚酯薄膜的制造工藝和生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造。

（6）潮汐發(fā)電專(zhuān)用絕緣系統(tǒng)及組分材料的研究。

主要應(yīng)用于新能源領(lǐng)域。關(guān)鍵技術(shù)是解決電機(jī)的耐鹽霧及防潮問(wèn)題。研制耐鹽霧及防潮絕緣材料；研制絕緣防護(hù)材料及其絕緣防護(hù)結(jié)構(gòu)的研究等。

3 在“十二五規(guī)劃”中環(huán)保型絕緣材料的研發(fā)方向

“十二五規(guī)劃”的宗旨和意義是：發(fā)展先進(jìn)技術(shù)、替代進(jìn)口產(chǎn)品、樹(shù)立環(huán)境保護(hù)意識(shí)等。

未來(lái)我國(guó)機(jī)電工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)為：超大型水輪發(fā)電機(jī)組、超大型核動(dòng)力發(fā)電機(jī)組、大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、高壓電動(dòng)機(jī)（電壓等級(jí)≥20kV）、超高壓直流輸配電、太陽(yáng)能工程、混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)業(yè)等節(jié)能環(huán)保工業(yè)。另外，大型火力發(fā)電機(jī)組的技術(shù)改造工程（環(huán)保及增容的要求，即減少碳硫排放及減薄絕緣的需要）也將成為研究重點(diǎn)。

因此，環(huán)保型絕緣材料的研發(fā)方向應(yīng)為：

（1）無(wú)溶劑和水溶性環(huán)保型絕緣材料。

（2）低溫快固化的節(jié)能型絕緣材料。

（3）可循環(huán)使用的節(jié)約型絕緣材料。

（4）環(huán)保產(chǎn)業(yè)所需要的配套型絕緣材料。

（5）針對(duì)天然物質(zhì)的替代型絕緣材料。

（6）對(duì)老產(chǎn)品進(jìn)行的技改型絕緣材料等。

（7）絕緣材料環(huán)保評(píng)定方法的研究等。

4 結(jié)論

絕緣材料作為機(jī)電工業(yè)的基礎(chǔ)化工材料，理所當(dāng)然應(yīng)該淘汰落后的生產(chǎn)技術(shù)，大力發(fā)展先進(jìn)的環(huán)保工業(yè)技術(shù)，為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的國(guó)民經(jīng)濟(jì)作出新貢獻(xiàn)。“十二五規(guī)劃”中已經(jīng)將循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低能耗產(chǎn)品、低碳工業(yè)及新能源產(chǎn)業(yè)，作為創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。因此，我國(guó)相對(duì)落后的絕緣材料工業(yè)將面臨新的挑戰(zhàn)和新的機(jī)遇。

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