环氧树脂胶的介電(diàn)性能(néng)、力學(xué)性能(néng)、粘接性能(néng)、耐腐蚀性能(néng)优异，固化收缩率和線(xiàn)胀系数小(xiǎo)，尺寸稳定性好，工艺性好，综合性能(néng)极佳，更由于环氧材料配方设计的灵活性和多(duō)样性，使得能(néng)够获得几乎能(néng)适应各种专门性能(néng)要求的环氧材料，从而使它在電(diàn)子電(diàn)器领域得到广泛的应用(yòng)。并且其增長(cháng)势头很(hěn)猛。尤其在日本发展极快。以1998年世界主要消费环氧树脂的國(guó)家及地區(qū)，用(yòng)于電(diàn)子電(diàn)器领域的环氧树脂占各國(guó)或地區(qū)环氧树脂总消费量的比例来看：日本為(wèi)40%，西欧為(wèi)24%，美國(guó)為(wèi)19%。而我國(guó)只占13%。随着我國(guó)四大支柱产业之一——電(diàn)子工业的飞速发展，预计环氧树脂在此领域中的应用(yòng)必将会有(yǒu)大幅度的增長(cháng)。

本文(wén)简述了高压電(diàn)机主绝缘发展历史、國(guó)内外慨况。主绝缘研究重点是粉云母带粘合树脂和浸渍树脂，而这二类树脂都是环氧树脂固化體(tǐ)系。本文(wén)还介绍了主绝缘材料组份及制造工艺。包括粘合树脂与恫油酸酐、桐马和硼胺固化剂制备方法。最后对各种主绝缘體(tǐ)系提出所存在问题及今后发展方向。关键词：环氧树脂，電(diàn)机定子绝缘，云母带一、前言高压電(diàn)机有(yǒu)发電(diàn)机和電(diàn)动机之分(fēn)，从发展历史来看是随着发電(diàn)容量增加发電(diàn)机越造越大，对发電(diàn)机技术要求也越来越高，大容量发電(diàn)机的技术发展也带动了電(diàn)动机技术发展。发電(diàn)机产生虽有(yǒu)一百余年历史，但基本结构未显著变化，仅是冷却和绝缘技术进行改进，由此可(kě)知绝缘在電(diàn)机中的重要性。電(diàn)机的寿命主要也取决于绝缘的寿命，因此把绝缘称作電(diàn)机的心脏。在電(diàn)机中有(yǒu)许多(duō)种绝缘材料，最重要的是大型高压電(diàn)机定子绕组导體(tǐ)的对地绝缘，又(yòu)称主绝缘。主绝缘在電(diàn)机绝缘系统中起着决定性作用(yòng)。國(guó)内外有(yǒu)关科(kē)技人员一直在竞相研制或改进新(xīn)的主绝缘材料，以提高主绝缘性能(néng)，使電(diàn)机具有(yǒu)更大市场竞争力。

比如德國(guó)西门子公司，1957年引进美國(guó)西屋公司VPI技术，于六十年代初建立起自已的Micalastic绝缘。七十年代作了改进，名称仍為(wèi)Micalastic，属于笫二代绝缘系统。1987年又(yòu)作了进一步改进，属第三代Micalastic绝缘。至今世界各大電(diàn)机公司仍在不断改进各自的绝缘系统，因此主绝缘被认為(wèi)是可(kě)持续发展的课题。而主绝缘材料中改进的主要内容和重点却正是环氧树脂固化體(tǐ)系。二、國(guó)内外主绝缘才既况1、國(guó)外主绝缘材料演变早在1910年瑞士哈佛莱公司首先采用(yòng)虫胶粘合白云母片贴制成云母箔，卷包在線(xiàn)圈上，加热、加压制造出高压定子線(xiàn)圈主绝缘。1919年美國(guó)通用(yòng)電(diàn)气公司用(yòng)沥青代替虫胶粘贴片云母制成云母带，然后包绕在線(xiàn)圈上实现了连续绝缘，在绝缘处理(lǐ)上采用(yòng)真空干燥、真空浸沥青步骤，排除了绝缘内部空隙，减少了放電(diàn)破坏，使绝缘质量有(yǒu)较大提高。三十至五十年代各國(guó)就采用(yòng)沥青真空浸渍。五十年代初美國(guó)西屋公司用(yòng)不饱和聚酯树脂作浸渍树脂，用(yòng)聚苯乙烯作片云母粘台剂，研制出Thermalastic热弹性绝缘。以后美國(guó)通用(yòng)電(diàn)气公司用(yòng)改性环氧树脂粘结粉云母片混合带子用(yòng)于汽轮发電(diàn)机，该液压绝缘称Micapal。六十年代瑞士BBC研制出Micadur绝缘、法國(guó)Alsthom公司為(wèi)lsotenex绝缘、英國(guó)EEC為(wèi)Novobond多(duō)胶绝缘、曰立公司為(wèi)Hipact环氧绝缘、三菱電(diàn)机公司為(wèi)Dialastic绝缘、富士電(diàn)机公司称F树脂等。上述各公司的绝缘全部使用(yòng)环氧树脂，包括西屋公司七十年代也改用(yòng)了环氧树脂。

2、國(guó)内主绝缘材料概况我國(guó)于1962年开始研制大電(diàn)机主绝缘，首先就确立以多(duō)胶模压工艺為(wèi)基础，用(yòng)酸性聚酯做双酚A环氧固化剂的粘合剂。以后结合我國(guó)实际需求研制出桐油酸酐(TOA)為(wèi)双酚A环氧固化剂的多(duō)胶绝缘粘合剂，1965年在哈尔滨電(diàn)机厂应用(yòng)成功，1966年开始在上海電(diàn)机厂的定子線(xiàn)棒主绝缘中进行应用(yòng)工作。七十年代初，TOA环氧粉云母绝缘已在全國(guó)全面替代沥青片云母绝缘。我國(guó)在七十年代和八十年代一直紧跟世界主绝缘材料发展的步伐。由于TOA环氧的热态机械强度与國(guó)外主绝缘材料相比还有(yǒu)一定差距，因此开展大量试验。较有(yǒu)成效的技术路線(xiàn)有(yǒu)：硼胺环氧體(tǐ)系、金属羧酸盐环氧、钛环氧TOA、间苯二酚甲醛缩合物(wù)环氧、双马桐油酸酐环氧等。通过各项技术测试和评定，较為(wèi)成功的是桐油酸酐与双马加成物(wù)作双酚A环氧多(duō)胶粉云母带模压主绝缘。七十年代初我國(guó)开始对真空压力浸渍(VPI)工艺进行探索，鉴于当时实际情况，虽購(gòu)进了进口VPI设备.但缺乏浸渍树脂和少胶粉云母带，因而寻找出一条较切合实际的所谓“多(duō)胶”VPI绝缘工艺过渡路線(xiàn)，该“多(duō)胶”按IEC标准考核的称谓，而在实际生产中则称“中胶”带。它使用(yòng)环氧硼胺作粉云母带粘合剂，用(yòng)环氧硼胺和稀释剂作浸渍树脂。该种體(tǐ)系既有(yǒu)多(duō)胶模压的优点，又(yòu)有(yǒu)少胶VPI工艺的优点。1978年首先在上海電(diàn)机厂批量用(yòng)于生产。但这种过渡性路線(xiàn)的绝缘质量与國(guó)际水平相比仍有(yǒu)一定差距。八十年代初各電(diàn)机厂分(fēn)别引进了西屋、BBC和西门子绝缘技术，使用(yòng)的全是少胶VPI绝缘工艺，因此重又(yòu)掀起少胶VPI的研究热潮。三、主绝缘制造工艺分(fēn)类及材料组份1、主绝缘制造工艺分(fēn)类尽管國(guó)内外大電(diàn)机厂都有(yǒu)各自的绝缘结构，但从工艺上可(kě)分(fēn)成二大类：少胶VPI和多(duō)胶模(液)压绝缘。少胶VPI又(yòu)分(fēn)真空浸渍線(xiàn)捧法，即单根線(xiàn)棒浸渍成型和真空浸渍绕组法，即整个绕组浸渍简称整浸，前者用(yòng)于大型发電(diàn)机的定子線(xiàn)捧，而后者用(yòng)于高压電(diàn)动机。ABB公司用(yòng)外压装铁芯，对三十万发電(diàn)机也用(yòng)整浸工艺。多(duō)胶模(液)压型绝缘是以环氧玻璃粉云母带包绕線(xiàn)捧后，然后模压固化，它是单只进行的。

2、主绝缘材料组成不论主绝缘由何种工艺制造而成，最终绝缘产品由三部份组成.即粉云母、玻璃布和环氧树脂。(1)粉云母云母属硅酸盐类化合物(wù)，作為(wèi)主绝缘材料主要使用(yòng)白云母，因為(wèi)它具有(yǒu)很(hěn)高的電(diàn)绝缘性和较低的介质损耗正切以及抗電(diàn)弧、耐電(diàn)晕等性能(néng)，又(yòu)具有(yǒu)耐高温、耐腐蚀等优良性能(néng)。片云母在自然界量很(hěn)少，故利用(yòng)碎云母制成粉云母纸，它是電(diàn)机承受高電(diàn)压的基本材料。(2)玻璃布玻璃布在粉云母带中起补强作用(yòng)，它既具有(yǒu)适当拉伸强度，还具有(yǒu)与粘合剂良好的粘结性。國(guó)内玻璃布因织布工艺需要添加2～3%石蜡浸润剂，影响了玻璃布的粘结性，故而在制粉云母带前必须对玻璃布进行脱蜡处理(lǐ)。為(wèi)了确保主绝缘优良性能(néng)必须使用(yòng)電(diàn)工用(yòng)无碱玻璃布。

(3)粘合树脂和浸渍树脂粘合树脂是少胶粉云母带或多(duō)胶粉云母带中把粉云母纸粘贴在补强材料成為(wèi)可(kě)使用(yòng)的带材。浸渍树脂是供VPI工艺浸渍用(yòng)。電(diàn)机主绝缘对此二种树脂要求是電(diàn)性能(néng)优良，主要指tanδ和△tanδ要小(xiǎo);机械强度高，导热性优良，能(néng)耐電(diàn)、热老化;工艺性好和尽量少受环境影响。在主绝缘三种材料中，云母和玻璃布是无机材料，具有(yǒu)很(hěn)好的耐热性和電(diàn)气性能(néng)，因此剩下的树脂性能(néng)对绝缘起着举足轻重的作用(yòng)。國(guó)内外大公司绝缘系统的变化主要指的也是粘合树脂和浸渍树脂，因此主绝缘的改进也就是树脂性能(néng)的提高。而研究内容都离不开环氧树脂。四，主绝缘及材料的制造1、多(duō)胶模压主绝缘

(1)粉云母带粘合树脂制备a.环氧桐油酸酐粘合树脂制备首先制备桐油酸酐(TOA)，桐油主要成份是甘油三桐油酸酯。桐油酯學(xué)名為(wèi)：十八碳三烯酸(9.11.13)。它的共轭双键很(hěn)容易与顺丁烯二酸酐的双键起加成反应，因此它们的克分(fēn)子比应為(wèi)1：3，桐油中桐油酸仅含80%多(duō)一些，因此顺酐量还要少一些，实际生产中桐油与顺酐的重量比為(wèi)3：(1～0.75)。制备工艺是将桐油升温至85℃左右，加入顺酐，自动放热升温至160 ℃左右，保持0.5～1小(xiǎo)时，稍冷出料，产品為(wèi)黄棕包透明粘稠液體(tǐ)。考虑到主绝缘是玻璃布和粉云母纸和环氧树脂的复合层压制品，要经过加热加压固化的工艺。

因此在粘合树脂配方设计时，在低分(fēn)予环氧树脂中要加入些较高分(fēn)子量的环氧树脂，通常加入1/3～1/2重量的E-20或E-12环氧树脂，否则在绝缘热压成型时树脂会大量流失而使绝缘发空。b.环氧桐马酸酐粘合树脂制备该树脂粘合剂是在环氧桐油酸酐的技术路線(xiàn)上发展起来的，由于加入双马来酰亚胺而提高了耐热性。双马来酰亚胺是俗称.學(xué)名是NN’二苯甲烷双马来酰亚胺，由44’二胺基二苯甲烷与顺丁烯二酸酐在二甲苯回流脱水下制备而成，它是聚酰亚胺树脂制备过程中的中问體(tǐ)。桐马树脂制备方法如下：先把桐油与顺酐按1：2～2.5克分(fēn)子比进行加成反应，然后再加入0.5～1.0克分(fēn)子的双马来酰亚胺继续反应。

这二个反应都是加成放热反应，要严格控制其反应温度。反应产物(wù)即為(wèi)桐马树脂，它既具有(yǒu)酸酐基团，又(yòu)有(yǒu)酰亚胺基团可(kě)继续进行反应。在实际生产中桐马树脂可(kě)直接配成溶液，以后再与环氧混合后即成粘合树脂液。c.环氧硼胺粘合树脂制备上述两种粘合树脂的热态机械强度都不太高，在80～100℃时，机械强度下降都超过室温时的50%。而环氧硼胺树脂的马丁耐热较高，使主绝缘的热态机械性能(néng)大大提高。硼胺固化剂是由一缩乙二醇、硼酸和二甲氨基乙醇克分(fēn)子比1：0.8：0.4缩合面成。硼胺固化剂在E-44环氧树脂中用(yòng)量為(wèi)5～10phr。國(guó)内通常在宽1米長(cháng)15米的云母带床上进行，把0.025～O.030mm玻璃布通过环氧粘合树脂漆槽浸渍后，把O.05mm粉云母纸覆在上面，再把浸过漆的玻璃布复合在上面。经过6～10米長(cháng)，温度為(wèi)60～120℃的烘房驱除溶剂，然后收卷，切割成25mm宽带子即成产品。多(duō)胶带中树脂含量约為(wèi)38%，玻璃布约20 %，粉云母约為(wèi)42%。(2)主绝缘制造工艺将上述多(duō)胶粉云母带包绕在電(diàn)机定子绕组線(xiàn)捧上，达到规定尺寸放入模子内，加热升温至170 ℃左右，加压保持2～6小(xiǎo)时从模内取出即為(wèi)绝缘線(xiàn)棒。

2、VPI主绝缘(1)少胶粉云母带它是目前國(guó)内推进VPI工艺的关键材料，它要满足三方面的要求：其一是满足IEC 371-3-5(1992)具體(tǐ)技术指标上要求。如：树脂含量為(wèi)8±3%，抗张强度大于60N/10mm宽等。其二是满足車(chē)间生产绕包工艺上要求，如柔软好包，不落粉等要求。其三是经VPl浸渍树脂处理(lǐ)后主绝缘性能(néng)上要求，如155℃tanδ值要小(xiǎo)于0.1和△tanδ要小(xiǎo)于0.0025等。國(guó)外少胶带主要有(yǒu)Isola、Cogebi、Isovoita和Micafit四家公司产品.其中Isola公司产品较好。國(guó)内有(yǒu)桂林電(diàn)科(kē)所，上海云母厂、嘉兴绝缘材料厂和东方绝缘材料厂等产品。少胶粉云母带研制在國(guó)内已开展了近二十年历史，但至今仍没能(néng)得到较满意的产品。

这有(yǒu)材料上问题同时也有(yǒu)工艺制备上问题。从材料上看，國(guó)内尚无0.04mm无碱无捻网格玻璃布生产，粉云母纸的质量也欠佳，但主要还是未能(néng)研制出较為(wèi)满意的环氧粘结树脂。用(yòng)环氧树脂考虑到与VPl浸渍树脂有(yǒu)很(hěn)好的相容性.通常也不含固化剂式促进剂，这样使少胶粉带具有(yǒu)较長(cháng)贮存朔。那么选用(yòng)什幺样环氧树脂较合适呢(ne)?如选用(yòng)E-51或E-44环氧树脂，做出带予很(hěn)柔软，但会发生反粘。如选用(yòng)E-20或E-12环氧树脂制出带子太硬脆，不能(néng)包绕線(xiàn)圈，那只能(néng)选用(yòng)高低分(fēn)子混合环氧树脂，但这样制得少胶带仍有(yǒu)问题，即包绕环境温度的影响。如果在30℃房间柔软较合适的少胶带而在15℃该少胶带就很(hěn)硬了。如在15℃房间柔较合适的少胶带而在30℃时一定会发生反粘。介决的办法是加入一定量的聚酯树脂，因為(wèi)聚酯树脂的粘度对温度的敏感性要小(xiǎo)碍多(duō)。但聚酯的加入将影响最终主绝缘的tanδ数值，这就不能(néng)加得太多(duō)。(2)VPI浸渍树脂它是决定主绝缘性能(néng)的组份。

國(guó)内外通常都采用(yòng)二类技术路線(xiàn)，一种是纯环氧树脂路線(xiàn)，主要组份是高纯虔低分(fēn)子量双酚A环氧树脂和酸酐體(tǐ)系，如果存在室温浸渍的话还要加入环氧稀释刺，如丁基环氧醚或新(xīn)戊二醇缩水甘油醚。另一种是聚酯改性环氧树脂體(tǐ)系，如环氧酸酐聚酯苯乙烯树脂或环氧有(yǒu)机金属盐苯乙烯树脂。本文(wén)作者曾在“第四次全國(guó)环氧应用(yòng)技术學(xué)术交流会”和第二次技术论文(wén)交流会上宣读过“少胶VPI绝缘用(yòng)F级浸渍树脂SDll48研制”和“VPI浸渍树脂研制与实践”二篇论文(wén)。因此本文(wén)不再赘述。(3)主绝缘制造用(yòng)包带机把少胶粉云母带绕包在線(xiàn)圈上，绝缘厚度视電(diàn)机電(diàn)压等级品定，如1OKV線(xiàn)圈约為(wèi)2.6mm，包好云母带線(xiàn)圈去VPl处理(lǐ)。处理(lǐ)工艺如下：先把線(xiàn)圈在130℃预热六小(xiǎo)时，然后抽真空达133Pa(1乇)时，保持二小(xiǎo)时，输入浸渍树脂后加压至5×1O5(5大气压)保持三小(xiǎo)时，放空后在130℃固化五小(xiǎo)时，150℃后固化十四小(xiǎo)时。

3、多(duō)胶VPl主绝缘國(guó)际上在七十年代初各大電(diàn)机制造公司对大中型電(diàn)动机都采用(yòng)了少胶VPI整浸工艺来制备主绝缘。國(guó)内也立即开始攻关，鉴于当时國(guó)内条件都认识到要研制仿國(guó)产的少胶粉云母带和浸渍树脂并非易事，因此利用(yòng)当时的多(duō)胶粉云母带和多(duō)胶粘合剂技术开展实验室工作。经科(kē)研人员努力在上海電(diàn)机厂車(chē)间进行试生产，得到主绝缘各项指标性能(néng)都还不错，这样就大批量投入生产应用(yòng)，至今二十多(duō)年已整浸了上万台電(diàn)机定子線(xiàn)圈，以后國(guó)内大厂也部采用(yòng)了这过渡技术路線(xiàn)——多(duō)胶VPI主绝缘。多(duō)胶VPI主绝缘采用(yòng)的粉云母带是环氧硼胺树脂體(tǐ)系，树脂含量比多(duō)胶模压用(yòng)粉云母带要少一些，為(wèi)32～38%，浸渍树脂也是环氧硼胺固化剂加环氧稀释剂而成。五、结束语1、高压電(diàn)机主绝缘材料重点研究对象是粘合树脂和浸渍树脂，即环氧树脂固化體(tǐ)系。对主绝缘不断研究及改进促进了环氧树脂应用(yòng)技术的进步。

如八十年代出现的IO树脂，耐热性达H级，它是异氰酸酯和环氧树脂的产物(wù)。又(yòu)如九十年代出现的C级无溶剂树脂，它是三官能(néng)团环氧和甲基纳狄克酸酐的混合物(wù)。2、國(guó)内模压多(duō)胶主绝缘具中國(guó)特色，它的粘合树脂环氧TOA(桐马)國(guó)外是没有(yǒu)的。与國(guó)外同类产品相比并不逊色，热态机械性能(néng)虽稍差些，但電(diàn)性能(néng)却相当优良，关于这一点外國(guó)专家也不得不表示钦佩。3、國(guó)内多(duō)胶VPI主绝缘也具有(yǒu)中國(guó)特色，目前國(guó)内我们大批使用(yòng)的整浸電(diàn)机用(yòng)户反应良好，返修率下降。多(duō)胶VPI绝缘使定子整體(tǐ)性和耐潮性显著改善，但与國(guó)外少胶VPI绝缘相比，还有(yǒu)一段差距，因此我们正在加紧努力。4、我國(guó)少胶VPl研制已有(yǒu)十余年历史，对关键少胶粉云母带问题，首先使用(yòng)lsola公司少胶带，同时对國(guó)内现有(yǒu)少胶带开展应用(yòng)，并自已研制少胶带同时并进方案，目前进展顺利。