一种高性能电机封装材料制备方法及其应用与流程

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1.本发明涉及电机封装领域，具体涉及一种高性能电机封装材料制备方法及其应用。


背景技术：

2.随着社会的发展，人们对电机封装要求越来越高；电机的灌封材料厂要求具备以下特性：固化前应具有较好的流动性，可渗透到绕组表面凹凸不平的缝隙中，灌封后工件外表面应光滑平整，使电机在转动时具有基本相同的转动惯量.减小电机在转速、转向突然变化时由于机械应力突热变化引起的振动，减小冷却介质对电机旋转部分产生的阻力。对电机绕组应具有较强的粘接力，并具有较强的耐冷热冲击韧性和足够高的机械强度。应具有较高的导热系数，以减小灌封材料内、外表面的温差，一方面可将电机运行时产生的热量快速传导到工件的外表面，另一方面可减小由于温差引起的内应力。应具有良好的电绝缘性能和酎油性。国内虽然有不少关于灌封材料的研究，但主要侧重于灌封保护，且现有技术通过添加增韧剂及脂环族环氧树脂来提高体系的韧性和玻璃化转变温度，由于随着玻璃化转变温度的提升体系的韧性会呈现下降的趋势，因此体系的玻璃化转变温度受到限制。
3.为了进一步提高材料的耐热性，需要提高体系的玻璃化转变温度，但是随着环氧树脂玻璃化转变温度的提高，其机械性能也会相应的下降，同时为了提高体系的导热性，需要加入填料，这会使得体系的韧性进一步下降，影响到了材料使用的持久性及工艺性。


技术实现要素：

4.本发明技术方案的提出正是为了解决现有电机封装材料在添加填充剂增加耐热性、提高材料玻璃化转变温度时，不能兼具较好的机械性能、韧性和使用持久性的问题。
5.本发明的电机封装材料使用改性的粉体作为填充材料，具有使用量大的特点，可降低成本；且在使用较大量填充粉体的基础上，制备得到具有较好韧性、强度和耐温效果的电机封装材料。
6.一方面，本发明提供一种高性能电机封装材料制备方法，包括如下步骤：(1)：树脂a的制备；(2)：固化剂的制备；(3)：树脂与固化剂的作用过程。
7.其中，步骤(1)中树脂a的制备原料含有3，4-环氧己基甲基-3，4-环氧环己基甲酸酯、丙烯酸聚氨酯树脂、增韧剂、新型功能性填充剂、防沉剂和偶联剂；
8.步骤(1)中3，4-环氧己基甲基-3，4-环氧环己基甲酸酯的质量份数为0.1-50份，优选5-50份，10-50份，20-48份，30-45份，35-45份。
9.步骤(1)中丙烯酸聚氨酯树脂质量份数为0.1-10份，优选0.5-10份，1-10份，2-10份，4-10份，5-9份；优选丙烯酸聚氨酯树脂为双官能聚氨酯丙烯酸酯，例如：t20d，easepi u600，sw2200，thunchemt21。
10.步骤(1)中增韧剂质量份数为4-20份，优选5-18份，5-15份，7-13份，8-12份。优选增韧剂为epc-205。
7h、4-6h。步骤(b1)搅拌时间优选为0.2-4h、0.3-3h、0.4-2h。
26.步骤(3)中树脂a与固化剂质量比为：1∶(0.7-1.3)，优选1∶(0.8-1.2)，1∶(0.85-115)，1∶(0.9-1.1)。
27.步骤(3)工艺包括：(a3)、将树脂a和固化剂合并，搅拌，浇注到模具中，以及脱气处理；(b3)、将脱气后的物料在第一温度下固化，然后再第二温度下固化，最后得到电机封装材料。其中，优选步骤(a3)中搅拌速度为100-5000转/分钟，优选500-1000转/分钟；搅拌时间为0.1-2h，优选0.2-1h。优选步骤(b3)第一温度固化条件为固化温度为70-90℃以及固化时间为1-9h，优选第一固化温度为75-85℃以及固化时间为3-8h。优选步骤(b3)第二温度固化条件为固化温度为110-150℃以及固化时间为8-15h，优选第二固化温度为120-135℃以及固化时间为10-13h。
28.另一方面，本发明提供了一种高性能电机封装材料，由本发明所述制备方法制备得到。
29.另一方面，本发明提供了一种高性能电机封装材料的应用，其作为电机封装材料应用于电机封装领域。
30.有益技术效果：
31.本发明粉料经过表面处理后，能提高并改变粉料界面的性质，改善粉料与本发明有机高分子材料的亲合性；提高在有机高分子材料中的分散性，流动性，增强制品的多种性能，起到功能性的作用；增加粉料的填加量，提高产品档次，降低制品的成本。本发明丙烯酸聚氨酯树脂与增韧剂的结合可以有效提高体系的韧性，两者协同增强材料的韧性，同时可保证材料具有较好的抗拉强度和玻璃化转变温度高的效果。本发明固化剂可以进一步提高体系的韧性，甲基四氢苯酐、聚乙二醇单油酸酯能进一步均衡材料抗拉强度和韧性效果。
32.本发明电机封装材料抗拉强度可达到93.8mpa，冲击强度达到了38.1kj*m-2
，玻璃化转变温度高，具有较好的耐热性能，在低温下不开裂。
具体实施方式：
33.下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
34.在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
35.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
36.实施例1：
37.一种高性能电机封装材料制备方法，包括如下步骤：(1)：树脂a的制备；(2)：固化剂的制备；(3)：树脂与固化剂的作用过程；
38.步骤(1)中树脂a的制备工艺包括：(a)、在容器中加入40克3，4-环氧己基甲基-3，4-环氧环己基甲酸酯、8克丙烯酸聚氨酯树脂t20d、9克增韧剂epc-205和0.1克偶联剂γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷搅拌均匀；(b)、当液体料液充分搅拌均匀且无明显团状
物后，边搅拌边加入55克新型功能性填充粉、0.2克防沉剂膨润土，继续搅拌；其中，步骤(a)与(b)中搅拌转速和搅拌时间均是500转/分钟以及0.5h；
39.步骤(2)中固化剂制备工艺包括：(a1)、在容器中加入70克甲基四氢苯酐、7克聚醚多元醇聚乙二醇单油酸酯、0.2克促进剂苄基二甲胺，在140℃的条件下搅拌反应4h；(b1)、边搅拌边加入55克新型功能性填充粉和0.1克防沉剂膨润土，继续搅拌4h得到固化剂；其中，步骤(a1)与(b1)搅拌转速均是600转/分钟；步骤(a1)搅拌反应温度优为150℃，搅拌反应时间为6h；步骤(b1)搅拌时间为0.4h；
40.步骤(3)制备工艺包括：(a3)、将树脂a和固化剂合并，搅拌，浇注到模具中，以及脱气处理；(b3)、将脱气后的物料在第一温度下固化，然后再第二温度下固化，最后得到电机封装材料；其中，步骤(a3)中搅拌速度为500转/分钟；搅拌时间为1h；步骤(b3)第一温度固化条件为固化温度为85℃以及固化时间为3h；步骤(b3)第二温度固化条件为固化温度为120以及固化时间为13h；
41.步骤(1)和(2)中使用的新型功能性填充粉制备方法包括：将粉体置于容器中，边搅拌边喷洒偶联剂a-151，然后置于120℃烘箱中烘烤8h；粉体与偶联剂的质量比为100：1。
42.实施例2：
43.一种高性能电机封装材料制备方法，包括如下步骤：(1)：树脂a的制备；(2)：固化剂的制备；(3)：树脂与固化剂的作用过程；
44.步骤(1)中树脂a的制备工艺包括：(a)、在容器中加入45克3，4-环氧己基甲基-3，4-环氧环己基甲酸酯、9克丙烯酸聚氨酯树脂easepi u600、10克增韧剂epc-205和0.3克偶联剂γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷搅拌均匀；(b)、当液体料液充分搅拌均匀且无明显团状物后，边搅拌边加入54克新型功能性填充粉、0.1克防沉剂膨润土，继续搅拌；其中，步骤(a)与(b)中搅拌转速和搅拌时间均是500转/分钟以及0.5h；
45.步骤(2)中固化剂制备工艺包括：(a1)、在容器中加入59克甲基四氢苯酐、6克聚醚多元醇聚乙二醇单油酸酯、0.3克促进剂2-甲基咪唑，在140℃的条件下搅拌反应4h；(b1)、边搅拌边加入53克新型功能性填充粉和0.2克防沉剂膨润土，继续搅拌4h得到固化剂；其中，步骤(a1)与(b1)搅拌转速均是600转/分钟；步骤(a1)搅拌反应温度优为150℃，搅拌反应时间为6h；步骤(b1)搅拌时间为0.4h；
46.步骤(3)制备工艺包括：(a3)、将树脂a和固化剂合并，搅拌，浇注到模具中，以及脱气处理；(b3)、将脱气后的物料在第一温度下固化，然后再第二温度下固化，最后得到电机封装材料；其中，步骤(a3)中搅拌速度为500转/分钟；搅拌时间为1h；步骤(b3)第一温度固化条件为固化温度为85℃以及固化时间为3h；步骤(b3)第二温度固化条件为固化温度为120℃以及固化时间为13h；
47.步骤(1)和(2)中使用的新型功能性填充粉制备方法包括：将粉体置于容器中，边搅拌边喷洒偶联剂a-171，然后置于120℃烘箱中烘烤8h；粉体与偶联剂的质量比为100∶1。
48.实施例3：
49.一种高性能电机封装材料制备方法，包括如下步骤：(1)：树脂a的制备；(2)：固化剂的制备；(3)：树脂与固化剂的作用过程；
50.步骤(1)中树脂a的制备工艺包括：(a)、在容器中加入35克3，4-环氧己基甲基-3，4-环氧环己基甲酸酯、5克丙烯酸聚氨酯树脂sw2200、12克增韧剂epc-205和0.05克偶联剂
γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷搅拌均匀；(b)、当液体料液充分搅拌均匀且无明显团状物后，边搅拌边加入53克新型功能性填充粉、0.5克防沉剂膨润土，继续搅拌；其中，步骤(a)与(b)中搅拌转速和搅拌时间均是500转/分钟以及0.5h；
51.步骤(2)中固化剂制备工艺包括：(a1)、在容器中加入45克甲基四氢苯酐、2克聚醚多元醇聚乙二醇单油酸酯、0.05克促进剂氰基咪唑，在140℃的条件下搅拌反应4h；(b1)、边搅拌边加入53克新型功能性填充粉和0.05克防沉剂膨润土，继续搅拌4h得到固化剂；其中，步骤(a1)与(b1)搅拌转速均是600转/分钟；步骤(a1)搅拌反应温度优为150℃，搅拌反应时间为6h；步骤(b1)搅拌时间为0.4h；
52.步骤(3)制备工艺包括：(a3)、将树脂a和固化剂合并，搅拌，浇注到模具中，以及脱气处理；(b3)、将脱气后的物料在第一温度下固化，然后再第二温度下固化，最后得到电机封装材料；其中，步骤(a3)中搅拌速度为500转/分钟；搅拌时间为1h；步骤(b3)第一温度固化条件为固化温度为85℃以及固化时间为3h；步骤(b3)第二温度固化条件为固化温度为120℃以及固化时间为13h；
53.步骤(1)和(2)中使用的新型功能性填充粉制备方法包括：将粉体置于容器中，边搅拌边喷洒偶联剂a-1706，然后置于120℃烘箱中烘烤8h；粉体与偶联剂的质量比为100∶1。
54.对比例1：在实施例2基础上，不使用增韧剂epc-205，其他均不变。
55.对比例2：在实施例2的基础上，不使用丙烯酸聚氨酯树脂easepi u600，其他均不变。
56.对比例3：在实施例2的基础上，丙烯酸聚氨酯树脂easepi u600用量变为3克，增韧剂epc-205的用量变为25克，其他均不变。
57.对比例4：在实施例2的基础上，epc-205被替换为茶多酚，其他均不变。
58.对比例5：在实施例2的基础上，使用粉体替换新型功能性填充粉，其他均不变。
59.对比例6：在实施例2的基础上，不使用新型功能性填充粉，其他均不变。
60.对比例7：在实施例2的基础上，不使用甲基四氢苯酐，其他均不变。
61.对比例8：在实施例2的基础上，不使用聚乙二醇单油酸酯，其他均不变。
62.对比例9：在实施例2的基础上，聚乙二醇单油酸酯被替换为peg1000，其他均不变。
63.本发明实施例和对比例试验测试结果如下：
64.其中，抗拉强度测试参考gbt1040.2-2006中记载的方法进行测试。冲击强度测试参考gbt1843-2008中记载的方法进行测试。均测试采用差示扫描量热法进行测试。低温性能测试方法参考gb1035-70中记载的方法进行测试。
65.[0066][0067]
通过上述测试可知，本发明电机封装材料抗拉强度可达到93.8mpa，冲击强度达到了38.1kj*m-2
，玻璃化转变温度高，具有较好的耐热性能，在低温下不开裂。本发明相较于对比例在抗拉强度、冲击强度、玻璃化转变温度以及开裂效果上具有显著的进步性。
[0068]
最后，还需要说明的是，术语
″
包括
″
、
″
包含
″
或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0069]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0070]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。