高韌性熱固化自粘性環氧聚酯布帶的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電工絕緣材料制造的技術領域，涉及到交-直-交傳動的重載電力機車、內燃機車、高速動車組核心部件一變流裝置導電銅排的絕緣，具體為一種高韌性熱固化自粘性環氧聚酯布帶的制造方法。
【背景技術】
[0002]鐵路運輸一直是我國國民經濟發展中的一個瓶頸，貨運一個車皮難求，客運一票難求，為改變這種狀況，實現鐵路的跨越發展，突破國民經濟發展中的瓶頸，鐵道部從世界上最先進的軌道交通裝備制造公司引進了交-直-交高速重載電力機車、內燃機車、高速動車組的制造技術，中國北車永濟新時速電機電器有限公司承擔了從阿爾斯通、西門子、東芝、日立、美國EMD等公司引進的機車、動車組的心臟一交流傳動系統。其中交-直-交傳動的重載電力機車、內燃機車、高速動車組核心部件一變流裝置導電銅排絕緣的材質沒有說明具體的技術要求，技術人員分析了變流裝置的工況和工作條件，認為該絕緣帶不僅應具有很高的電氣絕緣性能，良好的工藝性，而且應該能把銅排之間的縫隙填滿并粘結在一起，形成一個整體，有效地防止機車、動車組運行中因震動銅排之間發生位移而磨損絕緣；同時還要能有效地防止水分、潮氣、灰塵和其他贓物侵入而降低絕緣的性能；目前行業內已有的材料造價非常昂貴，生產工藝復雜，而且并不能夠完全滿足上述性能要求，可靠性和使用壽命有限，需要定期進行更換。同時通過分析，還應要求該材料具有高導熱性，使銅排因通過大電流產生的熱能及時排出，以減小銅排截面面積，進一步減小變流裝置的體積，減輕機車的重量。因此，為了機車和動車組的可靠性和使用壽命；同時降低生產成本，急需研發制造一種生產成本低，且性能滿足上述嚴苛要求的絕緣材料。

【發明內容】

[0003]本發明為解決目前機車和動車組的變流裝置導電銅排所用絕緣材料成本高昂，性能不能完全滿足實際要求的技術問題，提供一種高韌性熱固化自粘性環氧聚酯布帶的制造方法。
[0004]本發明是采用以下技術方案實現的:一種高韌性熱固化自粘性環氧聚酯布帶的制造方法，包括以下步驟:Ca)制備膠粘劑:將Al、A2、A3三種環氧樹脂混合并加熱至60°C?80°C，攪拌均勻，對混合物表面上方抽真空到10pa?120pa，維持lh，所述Al為環氧樹脂644或F51，占三種環氧樹脂混合物總質量的60±2%，A2為環氧樹脂E-51或F44，占三種環氧樹脂混合物總質量的30±2%，A3為環氧樹脂604，占三種環氧樹脂混合物總質量的10% ;之后向環氧樹脂混合物中加入前置溶劑以及聚氨酯或線性丙烯酸丁酯，攪拌均勻；所述前置溶劑為甲苯、乙醇和丙酮的混合物，三者質量比為甲苯:乙醇:丙酮=3:1:1，前置溶劑加入量占三種環氧樹脂混合物總質量的10% ;聚氨酯或線性丙烯酸丁酯的加入量為三種環氧樹脂混合物總質量的20%?40% ;再加入表面經過活化處理的高導熱材料粉體，高導熱材料粉體可采用三氧化二鋁、氮化硼、氮化鋁中的任意一種或任意比例組合的任意兩種，高導熱材料粉體的加入量為三種環氧樹脂混合物質量的8%?25% ;攪拌均勻，然后加入自粘劑+分散劑+流平劑+消泡劑+顏料，將所得混合物高速攪拌均勻，然后放入研磨機研磨到細度為20±4 μ m，將研磨后的產物從研磨機中排出后加入占三種環氧樹脂混合物總質量0.5%的固化劑，并使用甲苯和丙酮質量比為3:1制得的粘度調節溶劑將研磨后產物的粘度調整至24±2S，得到膠粘劑；自粘劑加入量為三種環氧樹脂混合物總質量的0.5%，流平劑、消泡劑加入量均為三種環氧樹脂混合物總質量的1%，顏料采用質量比為7:3的氧化鐵紅和中國黃配置而成，其加入量為三種環氧樹脂混合物總質量的10%，分散劑為顏料加入質量的0.8% ； (b)將制備好的膠粘劑注入上膠機膠槽中，將聚酯纖維布通過膠槽對其上膠，膠含量25%±2% (膠含量是指膠粘劑占上膠后的聚酯纖維布的質量比)；上膠后的聚酯纖維布通過烘箱進行烘培，烘箱一區長度420厘米，烘箱二區長度180厘米，烘箱三區長度300厘米，烘箱四區長度240厘米；烘箱的溫度:一區95°C，二區105°C，三區110°C，四區125°C，生產速度6?7m/min ;烘培之后經過輥壓、收卷得到高韌性熱固化自粘性環氧聚酯布帶成品。
[0005]本發明選用價格較低的聚酯纖維布作為底材；該布柔軟，拉伸強度高，制成成品后在固化過程中能自動排出膠粘劑，填充銅排之間的空隙。
[0006]選用環氧樹脂為基本樹脂的膠粘劑，環氧樹脂粘合劑是一種結構性粘合劑，它具有粘合強度高、模量高、耐溫等優點，但是還存在很致命的缺點，就是其制品較硬、性脆、易開裂、沖擊強度、剝離強度低，受力后容易斷裂破碎，嚴重限制了環氧樹脂粘合劑的應用范圍。而本發明是將具有柔性及彈性的聚氨酯或線性丙烯酸丁酯大分子鏈段引入到環氧樹脂分子中進行改性，兩種樹脂的分子鏈相互貫穿、纏結型成互穿網絡結構，既不失去環氧樹脂原有的特性又使環氧樹脂獲得了高的柔軟性、韌性和斷裂伸長率。環氧樹脂與聚氨酯或線性丙烯酸丁酯的配比為能夠保證混合后的產物具備上述優異性能。由于高速重載機車、動車組的功率大，銅排中通過的電流就很大，大電流產生大量的熱，這些熱如果不能及時散發出去，不僅加速了銅排絕緣的老化，而且為保證銅排的工作安全必須加大銅排的截面面積，造成浪費和加大了機車的軸重，為克服這些缺點，本發明的高韌性熱固化自粘性環氧聚酯帶的膠粘劑在保證具有高電氣絕緣性能的前提下又加入了高導熱金屬氧化物的粉體顆粒，粉體體顆粒有三氧化二鋁、氮化硼、氮化鋁中的一種或兩種。由于銅排在包扎后不再浸漆，為使包扎帶層間能自行粘結在一起，本發明中有加入了自粘劑。
[0007]本發明所述的高導熱材料粉體的活化處理以及采用粘度調節溶劑調節膠粘劑粘性的方法均是本領域的公知技術，是易于實現的。
[0008]本發明采用適合于大規模工業化生產的方法制成膠粘劑，涂在聚酯纖維布上，經適當烘焙后，分切成帶狀、收盤制成高韌性熱固化自粘性環氧聚酯帶。用本發明的方法制成的高韌性熱固化自粘性環氧聚酯帶的性能:拉伸強度> lOON/lOmm;單位面積總質量220+25g/m2 ;收縮率彡3±1%，擊穿電壓彡5KV,粘結力彡150N/20mm;厚度0.18±0.03mm;寬度20mm。包扎到銅排時柔軟，包扎緊密，烘焙固化后層間粘結緊密，無分層無空隙，絕緣層致密，并能自動排膠填滿銅排之間的空隙，形成一體化的結構。模擬在機車上運行時做垂向、橫向及縱向的振動、沖擊試驗；_40°C?+70°C的冷熱沖擊試驗；55 °C的交變濕熱；(常態)耐電壓5750V/60s、12000V/60s以及浸潰冷卻液(45%/55%水/乙二醇)24小時后耐電壓5750V/60S等型式試驗，都符合技術要求。
[0009]本發明所述的各個工藝步驟以及相應組分用量協同作用，相輔相成，最終得到性能優良的產品。
[0010]本發明所述的高韌性熱固化自粘性環氧聚酯帶具有優異的電氣性能和機械強度，很柔軟，有很好的包扎工藝性，耐熱等級高達F級，固化過程中能自動排出膠粘劑填滿銅排間的空隙，形成致密的一體化的絕緣層，具有很高導熱性、耐熱性、防潮性、電氣性能和機械強度和良好的工藝性。提高了機車、動車組運行的可靠性和使用壽命。達到了國內外公司的技術要求和使用工藝要求，可用于重載(萬噸及以上)電力機車、350Km/h及以上的高速動車組上。此外還可以應用到大中型高壓發電機、高壓電動機、冶金、礦山和石油鉆井、開采用電動機、風力發電機繞組直線部分的外包絕緣和端部絕緣。
【附圖說明】
[0011]圖1本發明所述高韌性熱固化自粘性環氧聚酯帶的結構示意圖。
[0012]圖2本發明所述的膠黏劑的配置工工藝流程示意圖。
[0013]圖3本發明所述高韌性熱固化自粘性環氧聚酯帶的工藝過程示意圖。
[0014]1-聚酯纖維布，2-膠粘劑。
【具體實施方式】
[0015]一種高韌性熱固化自粘性環氧聚酯布帶的制造方法，包括以下步驟:(a)制備膠粘劑:將Al、A2、A3三種環氧樹脂混合并加熱至60°C?80°C (可選擇60°C、65°C、70°C、75°C、80°C)，攪拌均勻，對混合物表面上方抽真空到10pa?120pa (可選擇120pa、115pa、110pa、105pa、100pa)，維持lh，所述Al為環氧樹脂644或F51，占三種環氧樹脂混合物總質量的60±2%，A2為環氧樹脂E-51或F44，占三種環氧樹脂混合物總質量的30±2%，A3為環氧樹脂604，占三種環氧樹脂混合物總質量的10% ;之后向環氧樹脂混合物中加入前置溶劑以及聚氨酯或線性丙烯酸丁酯，攪拌均勻，所述前置溶劑為甲苯、乙醇和丙酮的混合物，三者質量比為甲苯:乙醇:丙酮=3:1:1，前置溶劑加入量占三種環氧樹脂混合物總質量的10% ;聚氨酯或線性丙烯酸丁酯的加入量為三種環氧樹脂混合物總質量的20%?40% (可選擇20%、25%、3