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摘要：介紹了采用低毒活性稀釋劑制備的環保型環氧改性聚酯浸漬漆，對比其與傳統環氧改性聚酯浸漬漆的常規性能、貯存穩定性、環境耐久性等，并詳細闡述了環保浸漬漆在干式變壓器上的工程化應用。結果表明：環保型環氧改性聚酯浸漬漆的固化揮發份低，貯存穩定性、粘接強度及環境耐久性好，能滿足干式變壓器的應用要求。

關鍵詞：環保浸漬漆；干式變壓器；環境耐久性；工程化應用

引言

為了響應國家發展綠色制造的環保政策和法規要求，實現電機設備的綠色制造，應利用先進技術將污染消滅在源頭、消化在制造過程中，建立涉及整個產品生命周期的“綠色生命周期體系”。在電機、變壓器制造過程中，浸漆絕緣處理是產生排放和環境污染的重要環節，因此國內外很多制造企業對絕緣漆提出了環保要求（如無溶劑、低揮發份等），并逐步使用低毒和無毒材料來替代原有毒性較大的成分，環保型浸漬漆成為主流發展趨勢[1-3]。目前，環保型的無溶劑浸漬漆主要有兩類，一類是環氧-酸酐類、有機硅類的純樹脂體系，但純樹脂體系普遍存在價格過高、常溫黏度高、需高溫浸漬等不足，限制了其推廣應用；另一類是采用苯乙烯、乙烯基甲苯或丙烯酸酯類作為活性稀釋劑的聚酯類無溶劑浸漬漆，其中以苯乙烯和乙烯基甲苯作為稀釋劑的浸漬漆存在較大的VOC排放及較強的毒性，只能作為相對環保型浸漬漆[4-7]。本研究采用以低毒的高沸點丙烯酸酯為活性稀釋劑制備的環保型環氧改性聚酯浸漬漆（以下簡稱環保浸漬漆）為研究對象，對環保浸漬漆的性能及其在干式變壓器上的工程化應用進行研究，并與傳統的以苯乙烯為活性稀釋劑的環氧改性聚酯浸漬漆(以下簡稱傳統浸漬漆)進行對比。

1實驗

1.1試樣制備

試驗用環保浸漬漆和傳統浸漬漆均由株洲時代電氣絕緣有限責任公司提供。粘接特性及環境耐久性試樣：參考GB/T7124—2008，分別以尺寸為25mm×150mm的硅鋼片和Nomex紙為基材，搭接面積為25mm×12.5mm。樣品固化工藝按生產廠家提供的條件進行。

1.2測試方法

1.2.1常規性能按照GB/T15022.2—2007《電氣絕緣用樹脂基活性復合物第2部分》對浸漬漆進行常規性能測試。

1.2.2敞口貯存穩定性按照GB/T1981.2—2009《電氣絕緣用漆第2部分：試驗方法》，測試浸漬漆在高溫(50±2)℃及常溫(23±2)℃下的敞口貯存穩定性。

1.2.3粘接特性按照GB/T7124—2008《膠粘劑拉伸剪切強度的測定(剛性材料對剛性材料)》，分別測試以硅鋼片和Nomex紙為基材的搭接試樣在常態及熱態（180℃）下的粘接剪切破壞力。

1.2.4環境耐久性冷熱沖擊試驗：參考GB/T2423.22—2002《環境試驗第2部分：試驗方法試驗N：溫度變化》進行試驗，試驗條件按低溫-55℃/4h+高溫100℃/4h進行周期循環試驗，共進行12個周期。恒定濕熱試驗：參考GB/T2423.3—1999《電工電子產品基本環境試驗規程試驗Ca：恒定濕熱試驗方法》進行試驗，溫度為40℃，相對濕度為93%，共進行14天的連續試驗。環境試驗前后檢測項：按照GB/T7124—2008檢測以硅鋼片和Nomex紙為基材的搭接試樣在常態下的粘接剪切破壞力。

2結果與討論

2.1常規性能

兩種浸漬漆的常規性能試驗結果見表1。從表1可以看出，環保浸漬漆的螺旋線圈粘接強度以及其他主要性能優于傳統浸漬漆或基本處于同一水平，這是因為丙烯酸酯稀釋劑和苯乙烯稀釋劑均含有不飽和雙鍵，都可以與不飽和聚酯分子鏈上的不飽和雙鍵在自由基引發劑條件下經熱分解引發自由基共聚反應，形成體型交聯網絡，最終成為不溶不熔的熱固性樹脂。作為不飽和聚酯樹脂的活性稀釋劑，丙烯酸酯稀釋劑與苯乙烯或乙烯基甲苯稀釋劑在浸漬漆的熱固化過程中，均按自由基反應機理進行[8]，且兩種浸漬漆的主樹脂體系基本一致，所以制備的浸漬漆綜合性能相當。由于丙烯酸酯稀釋劑具有高沸點、高閃點和低飽和蒸氣壓的特性，環保浸漬漆在固化揮發份和閃點方面更具優勢，現場應用的環保性和安全性大幅提高。

2.2貯存穩定性

將兩種浸漬漆分別在高溫(50±2)℃及常溫(23±2)℃下敞口貯存，其常溫黏度變化見圖1、圖2。從圖1可以看出，傳統浸漬漆在高溫下敞口貯存4天(96h)后黏度增大明顯，而環保浸漬漆的黏度基本不變；從圖2可以看出，在常溫下敞口貯存50天后，傳統浸漬漆已經凝膠，而環保浸漬漆的黏度基本不變，這是因為傳統浸漬漆中的活性稀釋劑苯乙烯極易揮發導致其黏度迅速升高。由此說明環保浸漬漆的敞口貯存穩定性遠優于傳統浸漬漆。同時結合表1的測試結果可以看出，環保浸漬漆的閉口貯存穩定性也略優于傳統浸漬漆，所以環保浸漬漆完全能滿足VPI絕緣處理對浸漬漆的貯存和使用穩定性的特殊要求。

2.3粘接特性

浸漬漆用于浸漬電器線圈和零部件，填充絕緣系統中的間隙和微孔，在被浸漬物表面形成連續平整的漆膜，并使線圈粘接成一個結實的整體[9]，所以浸漬漆對變壓器用關鍵材料的粘接性極為關鍵。分別對以硅鋼片和Nomex紙為基材的搭接試樣進行測試，得到兩種浸漬漆在常態及熱態(180±2)℃下的粘接剪切破壞力如表2所示。從表2可以看出，以Nomex紙為基材時，兩種浸漬漆的粘接剪切破壞力都較小，這是由于搭接試樣經拉伸剪切試驗后皆是Nomex紙被破壞，說明兩種浸漬漆對Nomex紙的粘接強度都大于Nomex紙的本體強度，兩種浸漬漆對Nomex紙的粘接效果好；以硅鋼片為基材時，常態下傳統浸漬漆的粘結強度略優于環保浸漬漆，熱態下環保浸漬漆的粘結強度略優于傳統浸漬漆，但總體相差不大。綜上可知，環保浸漬漆對干式變壓器用關鍵材料(硅鋼片和Nomex紙)的粘接強度與傳統浸漬漆的水平相當，在常態和熱態下都具有較好粘接性，VPI浸漆后產品絕緣結構的整體性好。

2.4環境耐久性

模擬干式變壓器在極冷空氣環境下反復啟動的情況，對浸漬漆進行冷熱沖擊環境試驗；模擬干式變壓器在正常通風下濕熱環境的運行工況，對浸漬漆進行恒定濕熱試驗。兩種漆在模擬極端工況下的環境試驗后力學性能測試結果見表3。從表3可以看出，兩種浸漬漆在冷熱沖擊試驗后對硅鋼片和Nomex的粘接強度基本相當，且保持率均高于80%，說明在該環境工況下，兩種浸漬漆的粘接性能都較為穩定。兩種浸漬漆在恒定濕熱試驗后對硅鋼片和No-mex紙的粘接強度明顯衰減，環保浸漬漆的粘接強度衰減相對較多，但保持率仍高于60%，能滿足實際使用要求。分析濕熱工況對兩種浸漬漆性能影響相對較大的原因，可能是由于在恒定濕熱試驗箱中，為了保持濕度、溫度恒定，摻雜水汽的高溫氣流運動頻繁，對漆膜沖刷作用明顯，導致其對浸漬漆粘接強度的影響相對較大[10]。綜上可知，兩種浸漬漆通過熱固化反應，形成了體型的交聯網絡結構，都具有較好的環境耐久性。

2.5環保浸漬漆的毒性

為研究環保浸漬漆的毒性，對環保浸漬漆進行大鼠吸入急性毒性試驗，設置吸入劑量為1%，吸收2h后連續觀察兩周，大鼠無明顯異常。根據中華人民共和國衛生部《化學品毒性鑒定技術規范》中工業毒物急性毒性分級標準，大鼠吸收2hLC50為0.5%～5%的毒物無影響時，毒性級別屬于低毒，由此可判定該環保浸漬漆為低毒。

3環保浸漬漆在干式變壓器上的工程化應用

采用某軌道機車干式變壓器進行浸漬漆的工程化應用研究，該干式變壓器的技術要求如下：絕緣等級為H級；主絕緣為Nomex紙和浸漬漆；冷卻方式為強迫風冷；絕緣處理為VPI浸漆工藝。

3.1產品表觀狀態

變壓器產品浸漆后的外觀見圖3。從圖3可以看出，變壓器產品浸漬兩種漆后表面均呈淡黃色，基本保持了外包絕緣的本體色，但是傳統浸漬漆的漆膜色澤更加光亮透明，這是由于傳統浸漬漆的掛漆量稍高。

3.2掛漆量

掛漆量是最直觀表征浸漬漆滲透充分性的指標。對浸漆前和固化后的產品進行稱重，計算其掛漆量，結果見表4。從表4可以看出，環保浸漬漆的掛漆量略低于傳統浸漬漆，這是因為丙烯酸酯單體的共聚反應活性比苯乙烯及乙烯基甲苯單體低，后續可通過高溫進爐、進爐后快速升溫、旋轉烘焙等工藝優化手段來改善掛漆效果。

3.3浸水試驗

整體浸水絕緣電阻能很好地表征變壓器產品絕緣結構浸漆整體性及漆膜致密性，對經過VPI浸漆處理后的干式變壓器進行整體浸水試驗，浸水時間為12h。結果發現采用環保漆浸漬處理的變壓器產品浸水12h后絕緣電阻仍大于2GΩ，完全滿足浸水后絕緣電阻大于1MΩ的要求。說明干式變壓器經環保浸漬漆處理后，浸漬漆填充效果好，具有較強的防水、抗潮能力。

4結論

（1）環保浸漬漆具有黏度低、貯存穩定、粘接強度大、環境耐久性及抗潮濕能力強等優點。（2）環保浸漬漆具有低毒、高閃點、低揮發、使用安全等特點，生產過程低排放及環境友好，浸漬的干式變壓器產品防水、抗潮能力強，能滿足工程化應用要求。（3）環保浸漬漆的掛漆量相對偏低，應用廠家可以在工藝上做進一步提升優化。

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作者：梁巧靈 陳紅生 梁西川 劉濟林 朱菲菲 單位：中車株洲電機有限公司