一种低温快速固化绝缘粉末涂料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于绝缘材料技术领域，具体涉及一种极低熔融粘度、高间隙渗透、低温快速固化绝缘粉末涂料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着微电机行业的不断发展，应用领域的不断扩大，市场对中小型直流电机的需求不断提高。传统中小型直流电机在对铁芯绕线后，对线圈的固定一般采用滴加液态或粘流态的绝缘漆进行固化固定，这种方法固化速度慢，效率比较低。另外，由于环氧绝缘漆属于液态，其分子量比较低在高温固化的过程有分子链断裂的情形，会有voc排放，不环保。采用粉末涂装的方法固化速度快，几乎没有voc排放、生产效率高，已成为电机绕组固化固定的一种必然方法。普通的绝缘粉末涂料中温(120℃～150℃)熔融粘度较高，对铁芯绕组的渗透度不够，只能进行绕组的表面固定，无法达到电机生产的要求！因此，开发一种极低熔融粘度、高间隙渗透、低温快速固化绝缘粉末涂料组合物势在必行。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了克服现有技术中存在的缺陷，提供一种极低熔融粘度、高间隙渗透、低温快速固化绝缘粉末涂料组合物，该极低熔融粘度、高间隙渗透、低温快速固化绝缘粉末涂料组合物具有熔融粘度低、可低温快速固化以及极佳的间隙渗透性，采用常规的粉末涂装方法即可，极大提高了中小型直流电机的生产效率。并提供上述绝缘粉末涂料的制备方法和作为电机线组固定绝缘漆方面的应用
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种低温快速固化绝缘粉末涂料，包括以下重量份数的原料：结晶型环氧树脂25～35份、不含双酚a和badge的环氧树脂20～30份、固化剂4～5份、填料30～40份、流平剂0.8～1.2份、、颜料0.2～0.8份。
5.进一步的，结晶型环氧树脂为yslv-80de、yslv-90cy中的一种或两种混合物。
6.进一步的，不含双酚a和badge的环氧树脂为kd-6712、kd-6714中的一种或两种混合物。
7.进一步的，固化剂为癸二酸二酰肼和氰基胍的复合物。
8.进一步的，固化剂采用以下步骤制备而成：将癸二酸二酰肼放入盛有80～90℃水的反应釜中维温搅拌30min，再加入氰基胍维温搅拌30min，升温脱水干燥后即的固化剂，所述癸二酸二酰肼、水和氰基胍的质量比为2：10：1。
9.进一步的，填料为球状活性熔融硅微粉，硅微粉的粒度为400目、600目或800目中的一种或两种以上的混合物。
10.进一步的，流平剂为聚丙烯酸丁酯类流平剂。
11.进一步的，颜料为具有高着色力的喹吖啶酮类颜料。
12.一种低温快速固化绝缘粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
13.(1)将各原料按照重量组分比称重后置于高速混料缸内，以500～600rpm的转速高
速破碎5～10min，得混合原料组分；
14.(2)将步骤1制备的混合原料组分置于双螺杆挤出机中加热熔融并混合均匀以形成流体混合物；其中挤出机各区间温度设定为：进料区65
±
3℃、压缩区90
±
3℃、混炼区100
±
3℃、出料区95
±
3℃；
15.(3)将步骤2中制备的流体混合物依次经压片、冷却形成厚度0.8～1.5mm厚、最大直径不超过5cm的不规则片状；
16.(4)将步骤3所得片状固体物质由acm磨依次经粉碎、二级旋风分离、120目筛分，之后由磁选机分离出磁性物，即得低温快速固化绝缘粉末涂料。
17.一种低温快速固化绝缘粉末涂料作为电机线组固定绝缘漆方面的应用，采用静电涂覆或热浸涂的方法予以涂覆，其固化条件为120℃、50分钟或150℃、20分钟。
18.中小型直流电机在绕线后需要对绕制的线组进行固定以免线组松动脱落而烧毁电机，绕制线组的导线表面有一层绝缘漆，这种绝缘漆在大于150摄氏度的时候会熔化导致绝缘失效，这就要求固定绕组的工艺必须在低于150摄氏度的情况下进行，传统的滴加绝缘漆固化固定的方式由于其速度慢，有voc排放等问题已不能适应社会的发展，常规的绝缘粉只能达到部分要求，例如可以表面固定但渗透性不好，可以中低温固化但粉体储存稳定性不佳等。本发明的目的就是要完全满足中小型直流电机、电动工具电机绕组固定的所有要求(中低温快速固化、高渗透全固定、较好的储存稳定性)。
19.材料选择：
20.1、结晶型环氧树脂：由于分子结构中重复链段的恒比结构，其常温下呈结晶状，到达熔融温度后有着极低的熔融粘度(150℃时约在0.07～0.12pois之间，普通的双酚a型固体环氧树脂则在22～45pois)，以它为基料的粉末有着极佳的渗透性，同时也因为其特殊的结构使得其刚性极大，全部以它为基料的粉末弯曲度较低，为方便加工和保证粉末的综合性能，经过大量实验采用结晶型环氧是合适的，其组分为总量的25％～35％是合适和经济的。
21.2、不含双酚a的环氧树脂：它和普通的双酚a环氧树脂相比，熔融粘度是同型双酚a环氧树脂的三分之一左右，玻璃化温度是同型双酚a环氧树脂的1.2倍左右，柔韧性相差无几，加入部分不含双酚a的环氧树脂是为了不大幅增加体系熔融粘度而大幅提高涂层的弯曲强度，经过大量的实验其组分为总量的20％～30％是合适的。
22.3、固化剂：目的是和环氧树脂反应形成最终不溶不融的高分子聚合物。该固化剂实质为氰基胍和癸二酸二酰肼的复合物。其制作方法：将2份的癸二酸二酰肼放入盛有10份的80～90度水的反应釜中维温搅拌30分钟，再加入1份氰基胍维温搅拌30分钟。升温脱水干燥后即得该固化剂。需要说明的是上述实验最初目的是为了改善氰基胍与环氧树脂的相容性而做，得到成品后测试发现该复合物熔点大幅降低(146℃)，两种原材料中氰基胍熔点约209℃，癸二酸二酰肼的熔点为186℃，反观复合物熔点为146℃，其机理目前尚不清楚。后经实验确认该复合物可低温快速固化，且有较佳的潜伏性。
23.4、填充料：加入填充料的目的是让涂层的表面硬度提高，同时降低本发明的成本。填充料的添加量不宜过大，太多填充料的加入涂层的硬度太高会大幅降低柔韧性，为提价高性价比，本发明采用熔融球状硅微粉。原因有两点：一是硅微粉作为填充料其介电常数最低的。保证了涂层的电气强度。二是同一材料和重量下，球状的体积一定是最小的。在确保
涂层柔韧性的前提下保证了填充料的最大添加量，最大限度降低了本发明的成本。经过大量的实验其组分为总量的30％～40％是合适而经济的。
24.5、流平剂为绝缘粉末常规助剂。
25.6、颜料：颜填料都有一定的吸油量，加的越多则体系的熔融粘度越高，要保持一定的熔融粘度和经济性以及鲜艳的涂层，选用具高着色力的喹吖啶酮类颜料是合适的本发明的优点和有益效果在于：
26.为了克服现有技术中存在的缺陷，本技术提供一种极低熔融粘度、高间隙渗透、低温快速固化绝缘粉末涂料组合物，该极低熔融粘度、高间隙渗透、低温快速固化绝缘粉末涂料组合物具有熔融粘度低、可低温快速固化以及极佳的间隙渗透性，采用常规的粉末涂装方法即可，极大提高了中小型直流电机的生产效率；。
27.1、本发明提供一种极低熔融粘度、高间隙渗透、低温快速固化绝缘粉末涂料组合物采用常规绝缘粉末涂覆方法取代滴加有voc排放的绝缘漆固化固定的工序，可以低温固化，固化速度快，绕组固定稳定性好。粉体的储存稳定性好。
28.2、本发明一种极低熔融粘度、高间隙渗透、低温快速固化绝缘粉末涂料组合物中没有使用rohs管控物质及欧盟reach法则中包含的高风险关注物质，无voc排放，更符合绿色环保的要求。
具体实施方式
29.下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
30.本发明实验例中如无特殊说明，所使用的涂覆方法均为常规绝缘粉末的涂覆方法。制板方法均依照gb/t6554-2003方法制板。固化条件为120℃*50分钟或150℃*20分钟
31.本发明所述的一些性能指标测定方法及检测仪器如下：
32.a、电气强度：依据gb/t6554-2003《电气绝缘用树脂基反应复合物》第2部分：实验方法电气用涂敷粉末方法；仪器型号：xc-1.5,制造商：宜昌市创新电力试验设备有限公司。
33.b、弯曲强度：依据gb6742-86《漆膜弯曲试验(圆柱轴)》，仪器型号:qty-10a,制造商：天津材料试验科技有限公司。
34.c、熔融粘度：依据hg/t3660-1999进行，仪器型号：petplus,提供商：阿美特克(中国)测试仪器有限公司
35.d、储存稳定性：依据gb21782.8-2008《热固性粉末储存稳定性的评定》
36.e、固化程度：丙酮(试剂纯)擦拭(来回5次)观察掉色和失光情况，不掉色、不失光为优；不掉色、微失光为合格；其它为不合格
37.f、渗透性；以直径0.8mm的漆包线绕制线组，以静电涂覆固化固定后解剖观察最里层线是否有绝缘固定层。有则证明渗透性优良，无则渗透性不佳。
38.实施例1
39.一种极低熔融粘度、高间隙渗透、低温快速固化绝缘粉末涂料组合物，其组成成份及重量份数分别为：
[0040][0041]
上述极低熔融粘度、高间隙渗透、低温快速固化绝缘粉末涂料组合物的制备方法，步骤如下
[0042]
s1：粉碎混合，将各原料按照上述重量组分比称重后置于高速混料缸内，以500～600rpm的转速高速破碎5～10min，得混合原料组分；
[0043]
s2：熔融混合，将步骤s1制备的混合原料组分置于双螺杆挤出机中加热熔融并混合均匀以形成流体混合物；其中挤出机各区间温度设定为：进料区65
±
3℃、压缩区90
±
3℃、混炼区100
±
3℃、出料区95
±
3℃。
[0044]
s3：压片、粗破碎：将步骤s2中制备的流体混合物依次经压片、冷却形成厚度0.8～1.5mm厚、最大直径不超过5cm的不规则片状。
[0045]
s4：粉碎。将s3所得片状固体物质由acm磨(air classification mill)依次经粉碎、二级旋风分离、120目筛分。
[0046]
s5:磁选。将s4得到的粉末由磁选机分离出磁性物(磁性物会影响粉末涂层最终的电气性能)，即得极低熔融粘度、高间隙渗透、低温快速固化绝缘粉末涂料组合物。
[0047]
为验证有益效果进行的检测项目有：、电气强度、弯曲强度、熔融粘度、储存稳定性、固化程度、渗透性。
[0048]
实施例1的相关检测项目及结果见表1，实施例1、2及对比例1的检测项目汇总表。
[0049]
实施例2
[0050]
一种极低熔融粘度、高间隙渗透、低温快速固化绝缘粉末涂料组合物，其组成成份及重量份数分别为：
[0051][0052]
上述极低熔融粘度、高间隙渗透、低温快速固化绝缘粉末涂料组合物的制备方法、应用方法及检测项目与实施例1相同，检测项目和结果见表1。
[0053]
对比检测实验
[0054]
为了验证本发明所达到的技术效果，做了以下对比实验
[0055]
对比例1
[0056][0057]
上述常规绝缘粉末涂料组合物的制备方法、应用方法及检测项目与实施例1相同，检测结果见表1。
[0058]
表1
[0059][0060]
由表1检测结果可以看出对比例无法低温快速固化，而本发明的一种极低熔融粘度、高间隙渗透、低温快速固化绝缘粉末涂料组合物有优良的渗透性、极低的熔融粘度和较好的储存稳定性和低温快速固化性，无需对常规的静电粉末涂覆工艺进行更改即可达到要求。而常规的绝缘粉末涂料则无法达到使用要求！以上结果进一步证明了本发明所达到的有益效果。
[0061]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。