[发明专利]绝缘制剂

说明书

技术领域

本发明涉及环氧树脂制剂，更具体地涉及可用作电气设备绝缘材料的环氧树脂制剂。

背景技术

有几种已知的涉及用作绝缘材料的填充环氧树脂的现有技术方法，其中改进了所述电绝缘材料的一种性质。然而，现有技术中迄今没有成功地提供一种用于电绝缘材料的填充环氧树脂制剂，所述制剂具有对于预订工作温度而言所需要的性质例如电、机械和热性质的必要平衡。

通常具有二氧化硅填料的固化环氧树脂浇铸型绝缘材料制剂具有约70-95℃的玻璃化转变、约70-90MPa的拉伸强度、通常大约小于1.0W/mK的热导率、约10¹⁵至10¹⁶ohm-cm的体积电阻率，包括许多其它性质。用于各种最终用途的固体绝缘材料需要这些性质、例如前面提到的性质的必要平衡。另外，绝缘材料应该具有加工特性，包括例如，环氧树脂制剂固化前的必要的粘度，以成功地用作例如电气设备例如电力变压器领域的绝缘材料。

玻璃化转变温度（Tg）是绝缘中尤其关键的性质，因为随着接近（和随后经过）玻璃化转变，利用动态力学分析器通过温度扫描进行测量或在环境室中在某升高的温度或温度斜坡下测量的机械和热机械性质例如储能模量降低、拉伸强度降低；电绝缘性质例如体积电阻率和介电强度降低；以及热线性膨胀系数增加。上述性质组合的改变可以引起绝缘材料过早失效，这进而引起短路。例如，Journal of Applied Polymer Science,1981,26,2211描述了在固化环氧树脂中随着接近Tg，介电强度降低。还已知随着接近Tg，固化环氧树脂产物的拉伸强度降低和热线性膨胀系数增加。环氧绝缘材料Tg的增加是提高例如电力变压器的使用温度（包括短期较高温度袭击）的方式。然而，随着固化环氧树脂中Tg提高，材料的强度降低；因此，绝缘材料的脆性可能增加，使得所述绝缘材料更容易破裂。于是，破裂造成电绝缘材料故障，以电短路作为证明。

开发具有性质例如Tg、拉伸强度、体积电阻率、介电击穿强度和热导率的平衡的填充环氧制剂，使得具有所需的性质例如电、机械和热性质平衡的绝缘材料可以在预订的连续的运行温度下使用，对于电绝缘应用将是有用的。

发明内容

在本发明之前，没有人已经开发出用于电气设备例如电力变压器的下述环氧绝缘材料：其对于120℃和更高的连续运行温度而言具有所需的所有要求的电、机械和热性质的平衡。与现有技术不同，本发明达到了对于应用例如干式变压器的这种性质平衡。本发明的材料可以在较低的运行温度下使用（如果希望这样的话），并提供了在这种较低的运行温度系统中能够在偏移到比正常运行温度更高的温度期间表现得更好的优点。

本发明涉及用作电气设备例如电力变压器的电绝缘材料的环氧可固化制剂或组合物。例如，本发明的可固化组合物的一种广义实施方式包含：(a)至少一种液体环氧树脂；(b)至少一种液体环状酸酐硬化剂；(c)至少一种导热和电绝缘填料，其中所述填料是环氧基-硅烷处理的填料并且其中所述填料具有约5微米和约35微米之间的尺寸；(d)至少一种不具有胺氢的胺固化催化剂；和(e)其它任选的化合物；其中所述环氧树脂制剂组合物经固化提供的固化产物具有包括Tg、拉伸强度、介电强度和体积电阻率的性质的平衡。

本发明通过利用环氧树脂、酸酐硬化剂、填料、催化剂和任选组分的适当选择的成分、包括成分的混合物，产生用于下一代干式变压器中线圈和绕组的电学、机械和热性质以及涂敷、浸渍或浇铸环氧树脂电绝缘材料所需的加工属性的必要平衡。

在本发明的一种实施方式中，本发明的组合物可以针对大于（>）约120℃的连续运行温度和大于或等于约140℃的Tg、>约1.00W/mK的热导率、>约20kV/mm的介电强度、和至少相当于现任制剂的拉伸强度例如>约80MPa而设计。本发明的组合物有利地具有在干式变压器应用领域中用作电绝缘材料的机械、热和电性能以及合适的韧性和坚固性的总平衡。

在另一种实施方式中，所述制剂在固化之前具有的粘度足以涂敷、浸渍和/或浇铸变压器的线圈和绕组并且提供所述制剂合适的贮放期。例如，在允许所述制剂施加（例如通过涂敷、浸渍和/或浇铸）到变压器的线圈和绕组的浇铸温度下，所述组合物的复数粘度在一种实施方式中可以小于约100,000mPa-s，而在另一种实施方式中可以小于约20,000mPa-s。