夏 宇，李翠翠，王 文(蘇州巨峰電氣絕緣系統(tǒng)股份有限公司，江蘇蘇州 215214)

0 引言

隨著電機(jī)電器工業(yè)的不斷發(fā)展，特別是核電、牽引、防爆、礦山、冶金、航空電動(dòng)機(jī)等特種電機(jī)產(chǎn)品，其使用環(huán)境嚴(yán)酷、起動(dòng)頻繁、繞組溫升高、易受機(jī)械振動(dòng)破壞，要求電機(jī)超負(fù)荷能力強(qiáng)，小型輕量，運(yùn)行可靠。這些特性要求決定了電機(jī)的絕緣材料應(yīng)具有高耐熱性，最好能達(dá)到C級(jí)絕緣要求，同時(shí)還要具有高的機(jī)械性能和良好的高溫電氣性能。

目前，高速列車的最高設(shè)計(jì)時(shí)速已經(jīng)達(dá)到350 km/h，并要求極高的運(yùn)行可靠性，因此電機(jī)的絕緣等級(jí)都逐步要求達(dá)到C級(jí)。C級(jí)絕緣體系的浸漬樹(shù)脂包括聚酰亞胺樹(shù)脂、耐熱環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)硅樹(shù)脂三類。其中聚酰亞胺樹(shù)脂為溶劑漆，不適合牽引電機(jī)對(duì)無(wú)氣隙絕緣的要求;而以德國(guó)H62C為代表的無(wú)溶劑有機(jī)硅絕緣體系和日本YE-90H的耐熱環(huán)氧體系在國(guó)外已被廣泛應(yīng)用，而國(guó)內(nèi)牽引電機(jī)也引進(jìn)了相關(guān)絕緣體系，效果良好。但隨著我國(guó)高速列車的急速發(fā)展，對(duì)這類產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化需求越來(lái)越迫切。國(guó)內(nèi)在無(wú)溶劑有機(jī)硅浸漬樹(shù)脂的研發(fā)方面已經(jīng)取得了一些突破，但是由于有機(jī)硅樹(shù)脂原材料及應(yīng)用工藝方面的問(wèn)題，國(guó)產(chǎn)化實(shí)際應(yīng)用還有較長(zhǎng)的路要走。雖然目前引進(jìn)的耐熱環(huán)氧浸漬樹(shù)脂，一般采用兩個(gè)或兩個(gè)以上組份分別儲(chǔ)存，使用時(shí)按比例混合均勻，儲(chǔ)存和使用工藝都較為復(fù)雜［1］。但由于國(guó)內(nèi)耐熱環(huán)氧樹(shù)脂的原材料配套相對(duì)成熟，為其盡快國(guó)產(chǎn)化提供了可能。

因此，在國(guó)外耐熱環(huán)氧體系的基礎(chǔ)上研制了一種新型C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂(產(chǎn)品型號(hào):JF-9960)。該浸漬樹(shù)脂除了滿足C級(jí)絕緣對(duì)耐熱性和高溫電氣性能的要求外，還具有粘度低、儲(chǔ)存穩(wěn)定性良好的特點(diǎn);在固化過(guò)程中無(wú)小分子物質(zhì)釋放出來(lái)，滿足牽引電機(jī)無(wú)氣隙絕緣整體性和環(huán)保的要求。該樹(shù)脂完全適用于耐熱等級(jí)為200級(jí)的電機(jī)線圈和繞組的絕緣處理。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料

特種環(huán)氧樹(shù)脂，聚酰亞胺樹(shù)脂，特種固化劑，助劑等。

1.2 合成工藝

按配方量將原料投入反應(yīng)釜中，在一定溫度下反應(yīng)至控制終點(diǎn)，加入固化劑、助劑，攪拌均勻，過(guò)濾，包裝。

1.3 試驗(yàn)方法

樹(shù)脂性能測(cè)試按 GB/T15022.2—2007電氣絕緣無(wú)溶劑可聚合樹(shù)脂復(fù)合物試驗(yàn)方法及GB/T1981.2—2003電氣絕緣用漆試驗(yàn)方法進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂的常規(guī)性能

JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂的常規(guī)技術(shù)指標(biāo)與檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂的常規(guī)技術(shù)指標(biāo)

2.2 JF－9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂的粘度溫度曲線

圖1為JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂的粘度溫度曲線。粘度是決定浸漬樹(shù)脂流動(dòng)性和滲透性的主要因素，只有粘度適當(dāng)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的充分浸漬，達(dá)到無(wú)氣隙絕緣。由圖1可知，浸漬樹(shù)脂的粘度隨溫度的升高迅速下降，具有很好的溫度特性，可以滿足電機(jī)電器線圈絕緣處理的工藝要求。

圖1 JF-9960C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂的粘度溫度曲線

2.3 JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂儲(chǔ)存穩(wěn)定性

圖2為JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂在60℃、50℃、40℃下的閉口貯存的粘度變化曲線。由圖2可知，浸漬樹(shù)脂在60℃下粘度增長(zhǎng)很快，50℃和40℃下粘度增長(zhǎng)緩慢，因此在浸漆時(shí)漆溫不要超過(guò)50℃。

圖2 JF-9960C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂在不同溫度下儲(chǔ)存的粘度變化曲線

2.4 JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂的揮發(fā)份

揮發(fā)份測(cè)試方法為在45 mm×45 mm×20 mm的鋁盒中稱入10 g樹(shù)脂，然后放入150±1℃鼓風(fēng)烘箱中，2 h后取出放入干燥器中冷卻后稱重，計(jì)算樹(shù)脂的揮發(fā)份。JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂與進(jìn)口浸漬樹(shù)脂的揮發(fā)份檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 種浸漬樹(shù)脂的揮發(fā)份數(shù)據(jù)

從表2中可以看出，JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂的揮發(fā)份均小于5%，低于進(jìn)口同類型的浸漬樹(shù)脂，與傳統(tǒng)苯乙烯類浸漬樹(shù)脂30%左右的揮發(fā)份相比小很多，這樣在絕緣處理后的烘焙固化過(guò)程中不易產(chǎn)生微小氣隙，有利于提高絕緣結(jié)構(gòu)的整體性。

2.5 JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂的FT-IR分析

圖3為JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂和進(jìn)口浸漬樹(shù)脂的FT-IR圖。由圖3可知，JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂的FT-IR圖與進(jìn)口浸漬樹(shù)脂的圖形基本相似，說(shuō)明兩種浸漬樹(shù)脂的組成基本相同。

圖3 JF-9960C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂和進(jìn)口浸漬樹(shù)脂的FT-IR圖

2.6 JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂介質(zhì)損耗因數(shù)與電壓的關(guān)系

表3為JF-9960C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂與進(jìn)口浸漬樹(shù)脂的介質(zhì)損耗因數(shù)隨電壓的變化。從表中可以看出，JF-9960C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂與進(jìn)口浸漬樹(shù)脂的介質(zhì)損耗因數(shù)的起始值及隨電壓的增量都很小。

表3 兩種浸漬樹(shù)脂的介質(zhì)損耗因數(shù)與電壓關(guān)系

2.7 JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂的耐水性

將JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂與進(jìn)口浸漬樹(shù)脂的漆片放入沸水中，測(cè)試不同時(shí)間，體積電阻率的變化情況。測(cè)試結(jié)果如表4所示。從表4中的數(shù)據(jù)可以看出，在沸水中煮4 h后，兩種樹(shù)脂的體積電阻率幾乎不下降，說(shuō)明樹(shù)脂的耐水性良好。

2.8 JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂的耐熱性

熱失重曲線作為評(píng)價(jià)耐熱性的標(biāo)準(zhǔn)是有局限性的，已經(jīng)被材料常規(guī)老化所取代，但是它能快速比較材料的耐熱性。將JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂與進(jìn)口浸漬樹(shù)脂的漆片在德國(guó)耐馳公司的209F3儀器上測(cè)試，測(cè)試條件為氮?dú)鈿夥?，升溫速?℃/min，試驗(yàn)溫度從室溫開(kāi)始到800℃。熱失重曲線如圖4所示。

表4 兩種浸漬樹(shù)脂在沸水中的體積電阻率

圖4 兩種浸漬樹(shù)脂的熱失重曲線

從圖4可以看出，兩種浸漬樹(shù)脂的熱失重曲線基本相似，說(shuō)明它們具有相同的耐熱性。

2.9 JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂與少膠云母帶的配套相容性

模擬線圈采用SBEFMB-60/155-2N自粘性雙玻璃絲包一層云母帶一層亞胺薄膜繞包銅扁線壓制，尺寸為長(zhǎng)52 cm，寬2.5 cm，高 0.5 cm。三層半迭包JF-5452-1HD聚酰亞胺薄膜單面補(bǔ)強(qiáng)少膠云母帶(0.075×20 mm)，再平包一層玻璃絲帶。模擬線圈的電性能測(cè)試結(jié)果如表5、表6所示。

表5和表6中的數(shù)據(jù)表明，JF-9960C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂與JF-5452-1HD聚酰亞胺薄膜單面補(bǔ)強(qiáng)少膠云母帶相容性良好。常態(tài)介質(zhì)損耗因數(shù)的起始值與增量都很小，說(shuō)明模擬線圈中的氣隙很少，絕緣結(jié)構(gòu)的整體性好。

表5 模擬線圈的介質(zhì)損耗因數(shù)

表6 模擬線圈的電氣強(qiáng)度

模擬線圈的浸水試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。測(cè)試電阻時(shí)水作為電極。從測(cè)試數(shù)據(jù)上看，在浸漬樹(shù)脂的作用下，電磁線和云母帶形成整體，水不能進(jìn)入絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部使電阻降低。

表7 模擬線圈的浸水電阻數(shù)據(jù)

2.10 JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂的應(yīng)用

蘇州巨峰電氣絕緣系統(tǒng)股份有限公司與永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)電器有限責(zé)任公司從2007年開(kāi)始合作，開(kāi)發(fā)C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂，經(jīng)過(guò)幾次試驗(yàn)，目前已批量使用JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂。

JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂用在永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)電器有限責(zé)任公司的動(dòng)車大功率牽引電機(jī)定子VPI浸漬上，不僅要求有C級(jí)的耐熱性，而且要求常態(tài)3 kV時(shí)的介損小于1.5，更為苛刻的是要求整機(jī)浸在水中3 h后的絕緣電阻大于2 000 MΩ;經(jīng)JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂處理的定子可以滿足要求?，F(xiàn)在，永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)股份有限公司已完全采用JF-9960C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)用原材料國(guó)產(chǎn)化。

3 結(jié)語(yǔ)

以上試驗(yàn)結(jié)果表明:JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂與進(jìn)口浸漬樹(shù)脂的電氣性能相當(dāng)，適用于大功率牽引電機(jī)線圈和繞組的絕緣處理。

JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂具有更低的粘度和更佳的使用工藝性，固化過(guò)程中具有較低的揮發(fā)份，有利于減少絕緣氣隙，提高絕緣結(jié)構(gòu)的整體致密性，保護(hù)環(huán)境。

JF-9960 C級(jí)無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂具有優(yōu)異的耐水性，模擬線圈浸水2 d，電阻基本不變，經(jīng)絕緣處理的電機(jī)整機(jī)浸水3 h后的絕緣電阻大于2 000 MΩ。

［1］陳紅生.C級(jí)3551有機(jī)硅無(wú)溶劑浸漬樹(shù)脂及其在牽引電機(jī)的應(yīng)用［J］.電力機(jī)車與城軌車輛，2006(5):38-40.