C级无溶剂有机硅浸渍树脂的制备及表征

1、C级无溶剂有机硅浸渍树脂的制备及表征Un衷敬和'，姜其斌'，黎勇I,陈红生2,蔡彬芬I（1，株洲时代新材料科技股份有限责任公司，湖南株洲，412007：2,株洲南车电机股份有限公司，湖南株洲，412001）摘要：以甲基苯基硅烷单体和特种硅烷单体制备有机硅氧烷预聚物出发合成了一种有机 硅浸渍树脂，该浸渍树脂不含任何有机溶剂，在常温下为低黏度流动液体。采用红外光谱、 核磁共振、扫描电镜和凝胶色谱对浸渍树脂的结构和物理特性进行了表征。结果表明，该 类浸渍树脂分子结构中含有硅氢和乙烯基团的聚有机硅氧烷，属分子量较小的低聚物。关键词：有机硅，预聚体，无溶剂浸渍树脂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电绝缘浸渍树脂是电工产品主要绝缘 材料之一，是交直流电机、浸渍型干式变压 器、电源变压器等不可缺少的绝缘材料。20 世纪5060年代，电工绝缘浸渍树脂普遍使 用有溶剂漆，它们一般含50%左右溶剂，要 求多次浸渍，内干性差，浸渍工艺时间长， 环境污染严重，生产

5、安全性差。20世纪70年 代开始开发推广无溶剂漆，大多数无溶剂漆 是苯乙烯型，它们一般含30%40%苯乙 烯，主要作用是解决绕组内干性问题，减少 浸渍次数，提高生产效率，但烘焙时仍有大 量挥发份，存放寿命短。到20世纪80年代， 国外在追求电工产品更高可靠性、耐热性和 抗环境能力的前提下稳步推广真空（压力）收稿日期:资助项目：国家863项目（2006AA11A178）作者简介：衷敬和，男，（1977-）,硕七，哈尔滨3'通讯联系人浸渍工艺，并形成新一代低挥发份浸渍树 脂。其特点是低蒸气压，在真空浸渍和热固 化时没有大量挥发份，稳定性好、固化快， 内部填充量最

6、高可达98%"勺。在国内这一演化进程来得较晚，目前国 内H级以上电工绝缘浸渍剂可选用品种有 限，几十年来一直以有溶剂有机硅树脂为 主，无溶剂化的浸渍树脂产品相对较少。但 貞空浸渍型低挥发无溶剂浸渍树脂具有良 好的工艺性（稳泄性好、固化快），加之明显 的环保特色以及生产运输的安全性，有效地 提髙电机产品的可靠性，并能够满足了新技 术的设il要求，近10年来在国内外受到重视 并得到大量应用"叫，长期从事电气绝缘材料的研尤和应用:的化別I.I.www S iC、H2 ' 卜12Si无溶剂有机硅浸渍树脂正是顺应这种 要求和趋势而开发的一种新型的电气绝缘 材料。它具有卓越的耐

7、热性、热氧稳定性 和优异的绝缘性能，具有耐潮、防水、防 锈、防寒、耐臭氧和耐候性能，对绝大多 数含水的试剂如稀酸碱有良好的抗蚀性 能。除此之外，无溶剂有机硅浸渍树脂还 具有阻燃性和绿色环保的功能。它的开发 无疑将对发展髙科技机电产品起了很大的 支持和推动作用&叽1实验部分1.1主要原材料甲基/苯基等硅烷单体，甲苯，甲醇， 蒸憾水。1.2制备原理该产品制备：通过含甲基、苯基等有 机硅烷单体先期预聚形成低分子量的预聚IIU = U-4-14 -II14结构分析1.4. 1红外分析由浸渍树脂样品的红外光谱（见图1） 可知，1259cm-1处的强尖的吸收唸以及 843741 cnf'之

8、间的几个强峰说明甲基 的存在,1595 cnf'及1431 cnf：处的吸收 物，将上述预聚体按照可反应基团的等摩 尔配比进行混合，加入催化剂和抑制剂促 使其在常温下能稳左贮存,而后在加热到 一定的温度下含乙烯基的预聚体和含活性 氢的可反应基团加成聚合并交联固化形成 一种耐热等级高、阻燃、无溶剂环保型绝 缘漆。工艺特点是：固化成膜时无低分子 物脱岀，不影响电气性能，无污染。具体 应用固化原理如下化学方程式。1.3制备过程取一泄量的苯基单体、甲基单体、硅 氢烷单体和乙烯基单体溶解在足够量的甲 苯和去离子水中，在较低温度下水解，然 后在12CTC下进行缩合；反应结朿后静宜 分层，然后对甲苯

9、层进行水洗、过滤、减 压蒸懈除去甲苯，即可得到有机硅树脂。 取上述有机硅浸渍树脂100份，加入适量 的固化剂和温敏抑制剂，搅拌均匀即可调 配得到无溶剂有机硅绝缘浸渍树脂。峰验证了苯基的存在，在11321051ciT 处的宽吸收峰说明一 Si-0-Si 一链的存 在，1408 cn?处的吸收峰说明乙烯基存 在,2164 cm"1处的强吸收峰验证Si-H基 团的存在。42003900360033003000270024D021001B0015001200 9DD 600Wave numbers /(cm-1)图1无溶剂有机硅浸渍树脂的红外光谱图PE J WVUOWUJSSH201.4.2

10、核磁共振分析由图2可知，Si-CHs上的氢核英位移§在01.5之间，Si-Ph上的氢核的 化学位移6在78之间，Si-H上的氢核 的化学位移§在45之间，Si-CH=CH： 上的氢核的化学位移6在56之间。二xcocft r> <<r ce*Jto<LJU1>.OOCCXCC s ca»x<x« Stf.S 0；.H>:“ > W0" <<tA>k>ah-um:;-:i:*M 驾？；图2无溶剂有机硅浸溃树脂样品的H核磁共振谱图1.4.3 GPC 分析图3介绍了无溶剂浸渍树脂

11、预聚物 的分子量及其分布。由图可知其数均分 子量为1022,多分散系数为1. 948,由此 可讣算得到平均聚合度为15。Broad Unknown Relative Peek TebteOsiihito)Mn iCtitunsrZ QA：U（iDaiwsiFgd 冲MyM冇 IM,1g2的>/C6S<<>01砧7函1799S492144元素组成分析图3无溶剂有机硅浸渍树脂的GPC分析成及重量比情况。表1及图4列出了实验制备得到的无 溶剂有机硅浸渍树脂固化产物中的元素组表1无溶剂有机硅浸渍树脂固化产物中的元素组成及重量比元素重fit原子百分比百分比CK5.409.79OK

12、28.7539.14SiK65.8551.06总量100.006寵201234567龍老刊9d$疇0血teV图4有机硅漆的元素分析由元素分析可以得到，无溶剂有机硅浸 渍树脂固化产物中检测到含有C、0、Si元 素，完全符合理论产物的元素组成，C、0、 Si元素的重量百分比也基本与理论相吻合。 由元素分析可知，固化产物中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，所以该无溶剂有 机硅浸渍树脂具有阻燃性能。2结论无溶剂有机硅浸渍树脂合成体系不含 有任何有机溶剂，在固化过程中也没有低分 子物析出，适用于电机真空压力绝缘浸渍处 理，可得到整体性好的无气隙绝缘结

13、构。它 是一类绿色环保型、耐火阻燃、具有良好发 展前景的新型绝缘浸渍树脂。参考文献1 王祖徳，金品梅，J,电工技术杂志， 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，曾鸿平，J,绝缘材料通讯， 1998, 4： 1-3.4 左瑞霖，粱国正，常鹏善等，J,绝 缘材料，2002, 35(2)： 26-33.习陈宗旻，J，绝缘材料,2003, 36(3)： 37-396 陈宗旻，华玮，叶学淸，J,第八届 全国绝缘材料与绝缘技术学术交流会 论文集.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