一种聚噁唑烷酮树脂、其制备方法及在浸渍漆中的应用 |
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申请号 | CN201510874470.5 | 申请日 | 2015-12-03 | 公开(公告)号 | CN105295041A | 公开(公告)日 | 2016-02-03 |
申请人 | 苏州太湖电工新材料股份有限公司; | 发明人 | 吴斌; 夏智峰; 张春琪; 井丰喜; 景录如; 屈永明; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及一种聚噁唑烷 酮 树脂 、其制备方法及在浸渍漆中的应用,将脂环族环 氧 树脂和二异氰酸酯在催化剂的存在下,在150~170℃下,保温反应3~5小时,制备得到所述的聚噁唑烷酮树脂,其中,所述的二异氰酸酯的异氰酸根与所述的脂环族 环氧树脂 的环氧基的投料摩尔比为1:1.8~2.3。本发明的浸渍漆以聚噁唑烷酮树脂为主体,并与 丙烯酸 酯化环氧树脂、脂环族环氧树脂复合使用,从而使得该浸渍漆具有耐热耐阻燃、低成本、绿色环保等优势,可以适用于高低压 电机 的绝缘处理。 | ||||||
权利要求 | 1.一种聚噁唑烷酮树脂的制备方法,其特征在于:将脂环族环氧树脂和二异氰酸酯在催化剂的存在下,在150~170℃下,保温反应3~5小时,制备得到所述的聚噁唑烷酮树脂,其中,所述的二异氰酸酯的异氰酸根与所述的脂环族环氧树脂的环氧基的投料摩尔比为 |
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说明书全文 | 一种聚噁唑烷酮树脂、其制备方法及在浸渍漆中的应用技术领域[0001] 本发明涉及一种聚噁唑烷酮树脂、其制备方法及在浸渍漆中的应用。 背景技术[0002] 为了提高电机内绕组的运行安全,提高其绝缘性能和机械强度、避免内部气隙产生局部放电,增强运行可靠性,延长使用寿命,提高防潮和耐盐雾等能力,绕组一般要经过绝缘浸渍处理。如今国内电机制造厂家基本都使用真空压力浸渍(VPI)技术对电机、变压器等电机电器进行绝缘处理,因此市场上对VPI无溶剂浸渍树脂的需求量日益增加。 [0003] 近年来,聚噁唑烷酮树脂在耐热性、化学稳定性、吸水性、阻燃性等方面表现出来的独特优异性能,在多方面得到应用。在绝缘领域,已经应用在层压板、覆铜板等方面,利用聚噁唑烷酮树脂制成浸渍漆,其固化物具有良好的尺寸稳定性和耐热耐阻燃性能。文献报道有季承均制备了耐热等级达到F级的有溶剂型噁唑烷酮浸渍漆。中国发明专利申请201210050342.5公布了一种含有聚噁唑烷酮树脂的浸渍漆配方,按照重量配比计算,其组分包括:固含量为65%~75%的不饱和聚酯亚胺树脂溶液40~65份,固含量为75%~ 85%的聚噁唑烷酮树脂溶液15~35份;环保型稀释剂10~25份;固化剂3~8份;引发剂1~3份;阻聚剂0.01~0.06份。 [0004] 纵观已有采用聚噁唑烷酮树脂的无溶剂浸渍漆,聚噁唑烷酮树脂都是作为辅助树脂而非主体树脂,原因是,聚噁唑烷酮树脂一般采用过量的通用型环氧树脂和二异氰酸酯反应形成环氧封端的噁唑烷酮五元环与三嗪六元环共存的化合物,其粘度较高。若以此为主体树脂制备无溶剂型绝缘浸渍漆,漆的粘度较大,在真空压力条件下不能与电机绕组中的云母带充分渗透,固化后绝缘存在气隙,绝缘效果受到影响。 发明内容[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种粘度低的聚噁唑烷酮树脂、其制备方法及在浸渍漆中的应用,该浸渍漆具有优异的耐热性能和耐阻燃性能。 [0006] 为解决以上技术问题,本发明采取如下技术方案: [0007] 一种聚噁唑烷酮树脂的制备方法,将脂环族环氧树脂和二异氰酸酯在催化剂的存在下,在150~170℃下,保温反应3~5小时,制备得到所述的聚噁唑烷酮树脂,其中,所述的二异氰酸酯的异氰酸根与所述的脂环族环氧树脂的环氧基的投料摩尔比为1:1.8~2.3。 [0008] 优选地,所述的制备方法的具体步骤为:向反应器中加入所述的脂环族环氧树脂和所述的催化剂,在搅拌的条件下,升温至150~170℃,然后滴加所述的二异氰酸酯,保温反应3~5小时,制备得到所述的聚噁唑烷酮树脂。 [0009] 优选地,所述的脂环族环氧树脂为选自3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯、3,4-环氧-6-甲基-环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯或双((3,4-环氧-6-甲基-环己基)甲基)己二酸酯中的一种或多种的组合;所述的二异氰酸酯为选自甲苯二异氰酸酯、亚甲基二苯基二异氰酸酯、己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯甲撑二异氰酸酯中的一种或多种的组合。 [0010] 其中,所述的3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯的结构式表示如下为: [0011] 所述的3,4-环氧-6-甲基-环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯的结构式表示如下: [0012] 所述的双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯的结构式表示如下: [0013] 所述的双((3,4-环氧-6-甲基-环己基)甲基)己二酸酯的结构式表示如下: [0014] [0015] 进一步优选地,所述的脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯,所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯,所述的3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯和所述的甲苯二异氰酸酯的投料质量比为1:0.3~0.5。 [0016] 优选地,所述的催化剂为选自咪唑类、路易斯酸、季盐中的一种或多种的组合。 [0017] 优选地,所述路易斯酸为选自氯化镁、氯化锆中的一种或两种;所述咪唑类为选自2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑中的一种或两种;所述季盐为选自四丁基溴化鏻、四乙基溴化铵中的一种或两种。 [0018] 进一步优选地,所述的催化剂为2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑中的一种或两种。 [0019] 优选地,所述的催化剂与所述的脂环族环氧树脂的投料质量比为0.004~0.006:1。 [0020] 一种所述的制备方法制得的聚噁唑烷酮树脂,所述的聚噁唑烷酮树脂在25℃时的粘度为1500~3000cps。 [0021] 根据本发明,所述的聚噁唑烷酮树脂包含以下结构特征: [0022] [0023] 一种浸渍漆,按重量份计,其原料配方为: [0024] [0025] 优选地,所述的活性稀释剂为选自乙烯基甲苯、苯乙烯、丙烯酸酯、邻苯二甲酸二稀丙酯中的一种或多种的组合;所述的固化剂为选自乙酰丙酮铬、乙酰丙酮锆、乙酰丙酮铝、异辛酸锌、环烷酸锌中的一种或多种的组合;所述的引发剂为选自过氧化物类引发剂。 [0026] 进一步优选地,所述的引发剂为过氧化二异丙苯(DCP)。 [0027] 优选地,所述的丙烯酸酯化环氧树脂的制备方法为:将环氧树脂、阻聚剂、催化剂加入到反应器中,升温至110~130℃,然后向所述的反应器中滴加丙烯酸,保温反应20~40min,升温至135~145℃,保温至酸值测试结果小于0.5mg/g,即得所述的丙烯酸酯化环氧树脂,其中,所述的环氧树脂、所述的丙烯酸、所述的阻聚剂、所述的催化剂的投料质量比为900~1100:90~110:4~6:1。 [0028] 优选地,所述的环氧树脂为E44型环氧树脂。 [0029] 优选地,所述的催化剂为卞胺、叔胺、三苯基磷中的一种或多种的组合;所述的阻聚剂为选自对苯二酚(HQ)、对甲氧基苯酚、对苯醌、对叔丁基邻苯二酚中的一种或多种的组合。 [0030] 一种所述的浸渍漆的制备方法,将所述的阻聚剂加入所述的丙烯酸酯化环氧树脂中,搅拌溶解,然后在55~65℃下,加入所述的活性稀释剂、所述的聚噁唑烷酮树脂、所述的脂环族环氧树脂、所述的固化剂,搅拌均匀,然后降温至0~40℃,加入所述的引发剂,搅拌均匀,即得所述的浸渍漆。 [0031] 由于以上技术方案的实施,本发明与现有技术相比具有如下优点: [0032] 本发明首次利用脂环族环氧树脂与二异氰酸酯制备了低粘度的聚噁唑烷酮树脂,该聚噁唑烷酮树脂具有粘度低,工艺性好,热稳定性能好的优点,并且该制备方法简单易行,反应条件温和。 [0034] 附图1为实施例1制得的聚噁唑烷酮树脂的红外谱图。 具体实施方式[0035] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明,但本发明不限于以下实施例。下述原料均可市购获得。 [0036] 实施例1 [0037] 在反应器中,加入3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯100g,2-乙基-4-甲基咪唑0.5g,开动搅拌,升温至160℃,逐滴滴加30.5g甲苯二异氰酸酯(TDI),并在此温度下保温4h,结束反应,制得聚噁唑烷酮树脂,其25℃时测得的粘度为1850cps,-1 -1其红外谱图参见图1,从图1可知:2900cm 附近的峰为C-H伸缩振动特征峰,1614cm 和-1 -1 -1 1514cm 为苯环骨架振动的特征峰,1728cm 为与脂环相连的羰基的伸缩振动峰,1761cm-1 附近的肩峰为噁唑烷酮环上羰基的伸缩振动峰,901cm 为环氧醚键C-O-C的对称伸缩振动-1 峰,2267cm 附近的异氰酸酯伸缩振动峰完全消失,这些峰说明了聚噁唑烷酮树脂结构合成成功。 [0038] 对比例1 [0039] 在反应器中,加入3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯100g,2-乙基-4-甲基咪唑0.5g,开动搅拌,升温至160℃,逐滴滴加81.2g甲苯二异氰酸酯(TDI),并在此温度下保温4h,结束反应,制得聚噁唑烷酮树脂,其25℃时测得的粘度为8600cps。 [0040] 对比例2 [0041] 在反应器中,加入3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯100g,2-乙基-4-甲基咪唑0.5g,开动搅拌,升温至190℃,逐滴滴加30.5g甲苯二异氰酸酯(TDI),并在此温度下保温4h,结束反应,制得聚噁唑烷酮树脂,其25℃时测得的粘度为11400cps。 [0042] 实施例2 [0043] 本例提供一种无溶剂噁唑烷酮浸渍漆,以重量份计,其原料配方如下: [0044] [0045] 无溶剂噁唑烷酮浸渍漆的制备方法包括以下步骤: [0046] (1)制备丙烯酸酯化环氧树脂:将环氧树脂E44100g加入到带搅拌的反应器中,加入阻聚剂HQ 0.5g,催化剂卞胺0.1g。升温至120℃,滴加丙烯酸10g,保温反应30min,升温至140℃,保温至酸值测试结果小于0.5mg/g,即得。 [0047] (2)将阻聚剂HQ 0.8份加入步骤(1)所得的产物中,保温搅拌至充分溶解,降温至60℃,加入乙烯基甲苯20份、低粘度聚噁唑烷酮树脂100份、脂环族环氧50份、乙酰丙酮铬 5份,充分搅拌混合均匀,所得混合物冷却至室温,加入引发剂DCP 0.7份,搅拌充分溶解,得浸渍漆。 [0048] 实施例3 [0049] 本例提供一种无溶剂噁唑烷酮浸渍漆,以重量份计,其原料配方如下: [0050] [0051] [0052] 无溶剂噁唑烷酮浸渍漆的制备方法包括以下步骤: [0053] (1)制备丙烯酸酯化环氧树脂:将环氧树脂E44100g加入到带搅拌的反应器中,加入阻聚剂HQ 0.5g,催化剂卞胺0.1g。升温至120℃,滴加丙烯酸10g,保温反应30min,升温至140℃,保温至酸值测试结果小于0.5mg/g,即得。 [0054] (2)将阻聚剂HQ 0.8份加入步骤(1)所得的产物中,保温搅拌至充分溶解,降温至60℃,加入苯乙烯20份、低粘度聚噁唑烷酮树脂100份、脂环族环氧50份、乙酰丙酮锆5份,充分搅拌混合均匀,所得混合物冷却至室温,加入引发剂DCP 0.7份,搅拌充分溶解,得浸渍漆。 [0055] 对比例3 [0056] 本例提供一种无溶剂噁唑烷酮浸渍漆,以重量份计,其原料配方如下: [0057] [0058] 无溶剂噁唑烷酮浸渍漆的制备方法包括以下步骤: [0059] (1)制备丙烯酸酯化环氧树脂:将环氧树脂E44100g加入到带搅拌的反应器中,加入阻聚剂HQ 0.5g,催化剂卞胺0.1g。升温至120℃,滴加丙烯酸10g,保温反应30min,升温至140℃,保温至酸值测试结果小于0.5mg/g,即得。 [0060] (2)将阻聚剂HQ 0.8份加入步骤(1)所得的产物中,保温搅拌至充分溶解,降温至60℃,加入苯乙烯20份、低粘度聚噁唑烷酮树脂100份、脂环族环氧50份、乙酰丙酮锆15份,充分搅拌混合均匀,所得混合物冷却至室温,加入引发剂DCP 0.7份,搅拌充分溶解,得浸渍漆。 [0061] 将实施例2和3以及对比例4的浸渍漆性能按照GB/T 15023-1994《电气绝缘无溶剂可聚合树脂测试方法》进行测试,固化条件为140℃3小时、170℃7小时,所得性能参见表1: [0062] 表1 [0063] [0064] 以上对本发明做了详尽的描述,其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。 |