专利名称：一种环氧玻璃纤维绝缘材料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种由合成树酯组成的，并浸渍有玻璃纤维的绝缘材料及其制造方法。由于它具有极佳的高绝缘、阻燃和高强度等特点，被广泛地应用在对电气、物理性能要求很高的材料工业上。
由现实生产实践和文献资料介绍可知，电绝缘材料的制造大都分三步完成。首先是按一定配方生产出上胶液;然后是上胶，用树酯浸渍玻璃纤维材料;最后是在一定的温度、压力下压制成型。具体地说，上胶液的制造都是根据生产需要而选用合成树酯类型，如各种环氧树酯、酰胺类、有机酸酐、不饱和树酯、酚醛树酯、氨基塑料等，其中从原料易得，可满足一般电气性能要求以及从经济上考虑，最常用的是环氧树脂，而且都采用便宜的非纯环氧结构。有的产品为了增大耐弧性，而采用氨基塑料中的三聚氰胺甲醛树酯。合成树酯上胶液的性质决定了它不能长期保存，所以都是与上胶、压制工序配套在一个生产厂配制，且是随用随生产。对于上胶工艺比较成熟，有立式、卧式等多种类型，一般以卧式居多，载胶主体大多数用无碱玻璃布，布的规格、浸渍胶数量，随产品所需确定。浸胶后的玻璃布，层叠放在一起，在电(或蒸汽)热加温下，用压机加压固化成型，环境压力为常压。产品经测试出厂。1976年美国专利3.972.765介绍了一种“印刷电路所用层压板的制造方法”先用苯酚和甲醛反应制得水溶性酚醛树酯，然后将硅烷和此树酯溶于水和乙醇中，处理无纺玻璃纤维织品，晾干后，再用环氧树酯溶液(环氧树酯、双氰胺、苄基二甲胺溶于甲乙酮和丙二醇中)浸渍上述无纺玻璃纤维织品。最后，将一定片数叠合起来，在80℃，压力20公斤/平方厘米下，热压而获得层压板。该层压板绝缘电阻为1～5×1015欧姆，经沸水处理后减少到1～5×1010欧姆，且基质不变白，说明粘合剂不被溶解，玻璃纤维不能与环氧树酯分离。但是，上述层压产品，对于电气、物理性能都要求较高的工业材料，却难以满足用户需求，如产品既要绝缘性能优越，强度高，又要有一定的阻燃性质，耐电弧性能，就必须对原有产品的生产工艺进行改进、提高。
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种采用真空压制、用三聚氰胺甲醛树酯和环氧树酯胶及阻燃剂制造的，强度高，具有阻燃性能及其它耐电弧性好等优良电气性能的环氧玻璃纤维绝缘材料。
本发明的目的可以通过以下措施来达到。我们应用户及部门的要求，在现有技术基础上进行了开发研制。本发明的绝缘材料，也是由树酯制造、上胶工艺和压制三道工艺完成的。树酯液的制造我们采用三聚氰胺甲醛树酯为基料，该树酯可以增加产品的耐弧性，在此树酯的制造中，经筛选我们选取丁醇为溶剂，而在现有技术中，该树酯液的制造，溶剂是乙醇。这是因为丁醇的加入，对后续加入之耐弧树酯具有协助溶解和分散的作用，使产品的耐弧效果好、寿命长。在制得上述树酯液后，再加入环氧树酯(E-51)以及阻燃剂、固化剂、溶剂丙酮，制成代号为NZHB型上胶液，使产品绝缘性能、强度更高，且具有阻燃性能。我们采用的三聚氰胺甲醛树酯与阻燃剂的胶粘性也很好。然后，对玻璃布进行上胶。在最终工序，压制产品时，为使产品质地牢固，强度高，上胶液对玻璃纤维的浸透更好，同时有效地消除挥发物、气泡等，本发明特别采用了真空压制法，在加温、加压条件下，利用真空设备对环境造成真空，真空度在0.04～0.1MPa(兆帕)之间。真空压制法大大减少了溶剂和气泡的残存量，提高了层压板的强度和耐沸水性能。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到。制取三聚氰胺甲醛树酯液时，首先是把溶剂丁醇、甲醛加入反应釜，在常压下边搅拌边升温，当温度达到60℃时，缓慢加入三聚氰胺，并升温至适当温度至乳化约维持30分钟。然后按配方量加入邻苯二甲酸酐，保持时间3.5～4小时，之后自然冷却到60℃。反应物分层后先将下层水放弃，再进行真空脱水，真空度在0.06兆帕左右。脱水完毕，树酯胶的丁醇溶液待制NZHB上胶液。树酯胶的加料配方为三聚氰胺7～15%，甲醛40～60%，丁醇40～60%都为重量百分比(下同)。在制上胶液(NZHB)之前，必须先将E-51环氧树酯和溴化环氧阻燃剂加热熔成液态。将环氧树酯、阻燃剂、固化剂(四氢苯酐)、丙酮溶剂以及上述制得的树酯液加入反应釜，搅拌并加热至80℃，然后加入苄基二甲胺催化剂，维持时间2～3.5分钟后，即得NZHB上胶液。制造上胶液主要原料配方为E-51环氧树酯20～35%，阻燃剂15～25%，丙酮10～20%，树酯液10～20%，苄基二甲胺0.1～0.5%，固化剂15～25%。该上胶液由于自聚、固化等原因，贮存期不得超过三天。上胶工序所用设备为卧式上胶机，将前述上胶液加入上胶机中，升温至100～150℃，使玻璃纤维布通过上胶液，在上胶时应随时控制胶含量，应含胶36～45%，可溶树酯含量在90%以上，挥发物在1%以下，根据此指标随时调整上胶机的操作工艺条件。上完胶的玻璃纤维布，最好及时去压制成品，如保存，则不得超过两天。
上胶玻璃纤维布的成品压制工序也很重要，将裁剪好的纤维布，放入热压模中，视成品板所需厚度配置片数，一般是奇数搭配，每次可压制1～5张成品板，超过5张则因温度、压力的控制，加热的均匀程度有困难，难以保证质量。每一张成品板在压制前，之间要用两边夹有聚丙烯薄膜的不锈钢板隔开，在最上面和最下面接触热压模的一边各铺几张牛皮纸。首先用蒸汽予热，温度达100～120℃，压力逐渐升至20公斤/平方厘米，予热时间10～15分钟，然后加温至180℃，压力升至50～60公斤/平方厘米，保持此温度和压力4小时(每块成品板3毫米以下)，成品板厚超过3毫米，每增加板厚1毫米，保温保压时间增加20分钟。然后自然冷却30分钟，再用原来通蒸汽管，经阀门转换通水冷却至常温，卸料后即为成品。热压机上下两热压板设计为中空，上置蒸汽管道，用锅炉产生10～13公斤高压蒸汽用作加热热源。蒸汽管侧用阀门旁接一水管，冷却用。在此工艺中，自始至终热压机周围环境要保持真空，真空度为0.04～0.1MPa。因此，热压机四周用钢板焊接密封，整体高约2米，长2米，宽1.5米，正面设计一个门，门四周以胶垫密封，侧面开一视孔，观察层压板压制情况。上面设计一通气孔，上接阀门用以排除真空。同时安装一个通真空泵管路。该方法除可以压制板材外，尚可根据不同要求，采用其它热压模压制其它一些有一定弯曲度形状的绝缘材料板。
本发明下面以压制板状绝缘材料说明实施例。在制造3毫米厚阻燃型电绝缘玻璃层压薄板时，树酯液制造的较好配料比为三聚氰胺9%，甲醛45%，丁醇46%。在制造NZHB上胶液时，较好配方为E-51环氧树酯28%，溴化环氧阻燃剂18%，丙酮15%，树酯液18%，苄基二甲胺0.3%，固化剂21%。上胶工序中，上胶温度可采用150℃，上胶后，玻璃纤维布含胶量控制在36%，可溶性树酯含量大于90%，挥发度1%以下。在压制层压制品时，3毫米厚的层压板，采用19层玻璃纤维上胶布，在我厂热压机条件下，一次可压制五张层压板，真空度控制在0.04MPa，加热蒸汽用10个表压的蒸汽，予热温度为120℃，时间约需15分钟。在升压至60公斤/平方厘米过程时，也同时用接真空泵管道抽真空使达到0.04MPa，同时温度升至180℃，然后即可停真空泵，保温、保压4小时。由视镜观察压制成型情况。然后自然冷却，并通过通气孔用阀门消除真空状态，最后可用自来水冷却至常温。玻璃纤维层压产品规格为1.1米×1.6米。压制五张板。实施例一些未提到的工艺条件一如前述文中的条件。本发明所需原料配比等，均指工业品规格。
权利要求
1.一种用合成树酯制成的上胶液，使玻璃纤维上胶后再行压制的绝缘材料，其特征在于以丁醇作为溶剂制取三聚氰胺甲醛树酯液，然后再加入E--51环氧树酯以及溴化环氧阻燃剂、丙酮、固化剂、苄基二甲胺催化剂制得上胶液，玻璃纤维经上胶液上胶后，在真空环境下进行压制成型，
2.如权利要求1所述之用合成树酯胶液浸渍玻璃纤维压制的绝缘材料，其特征在于制造三聚氰胺甲醛树酯液时，加料配方为三聚氰胺7～15%，甲醛40～60%，丁醇为40～60%，
3.如权利要求1所述之用合成树酯胶液浸渍玻璃纤维压制的绝缘材料，其特征在于玻璃纤维上胶液的原料配方为E-51环氧树酯20～35%，阻燃剂15～25%，丙酮10～20%，树酯液10～20%，苄基二甲胺0.1～0.5%，固化剂15～25%，
4.如权利要求1所述之用合成树酯胶液浸渍玻璃纤维压制的绝缘材料，其特征在于，玻璃纤维浸渍上胶时，应控制上胶量为36～45%，可溶性树酯量90%以上，挥发物在1%以下，
5.一种用合成树酯制成的上胶液，使玻璃纤维上胶后，再行压制的绝缘材料制造方法，在压制成型时应加热，机械加压，其特征在于在压制时，首先用用蒸汽预热，温度100～120℃，压力机加压至20公斤/平方厘米，预热时间10～15分钟，然后加温至180℃，压力升至50～60公斤/平方厘米，保温保压4小时(每块成型板3毫米厚)，然后冷却。在压制过程中自始至终热压机环境保持真空状态，真空度0.04～0.1MPa，
6.如权利要求5所述之用合成树酯胶液浸渍玻璃纤维压制绝缘材料的制造方法，其特征在于为保持环境真空状态，热压机四周用钢板焊接密封，高约2米，宽约1.5米，长约2米，前面开一门，门四周镶有胶垫，侧面开一视孔，上部用阀门连接一通气孔，并接装一真空管道，外接真空泵。
全文摘要
本发明是一种采用真空压制的阻燃性环氧玻璃纤维绝缘材料及其制造方法。由于加入阻燃剂，使产品的阻燃性能可满足电气材料的特殊要求。本发明上胶液含有三聚氰胺甲醛树脂，使产品具有耐电弧性能。且树脂与阻燃剂、玻璃纤维粘合的性能良好。同时因利用了环氧树脂浸渍玻璃纤维，并在成型时使压制环境处于真空状态，这就增加了材料的电绝缘特性，且使此材料耐弯曲、耐冲击强度高。该产品的介电耗损也少。所以本发明产品被广泛的用于电气材料工业上。
文档编号B32B17/04GK1078684SQ9210328
公开日1993年11月24日 申请日期1992年5月9日 优先权日1992年5月9日
发明者凌恩永 申请人:华能发电公司