[發(fā)明專利]用于電絕緣的高導(dǎo)熱率復(fù)合材料及其制品

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310708144.8
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103881533A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W.張
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C09D163/02
• 分類號: C09D163/02;C09D161/06;C09D7/12;C09D5/25;C09D5/00;B05D5/12;B05D7/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐晶;林森

技術(shù)領(lǐng)域

概括地講，本發(fā)明涉及電絕緣材料，更具體地講，涉及用于例如馬達(dá)和發(fā)電機(jī)用線圈的電動機(jī)器的絕緣材料的具有改善的導(dǎo)熱率的復(fù)合組合物。

背景技術(shù)

電動機(jī)器(例如馬達(dá)和發(fā)電機(jī))的功率密度通常由于難以移除由在定子和轉(zhuǎn)子中的銅繞組產(chǎn)生的熱而受限。熱傳遞通常受在銅繞組上使用的電絕緣材料的低導(dǎo)熱率妨礙。用于這些應(yīng)用的絕緣材料通常包括玻璃布、玻璃纖維、云母帶、熱塑性薄膜及類似材料。這類絕緣材料通常必須具有可耐受電動機(jī)器的各種電嚴(yán)苛條件、同時(shí)提供足夠絕緣的機(jī)械和物理性質(zhì)。另外，這些絕緣材料應(yīng)該耐受極端操作溫度變化且提供長壽命。

通常，諸如云母帶的這些絕緣材料在應(yīng)用到銅繞組之前用可固化的聚合材料浸漬，即通過真空浸漬技術(shù)預(yù)浸漬或過后浸漬。在兩種情況下，必須施用樹脂組合物并使其在沒有空隙的情況下適當(dāng)固化，因?yàn)槟切┛障稌缬捎谠陔姂?yīng)力下?lián)舸┒档徒^緣材料的使用壽命。出于這種原因，該樹脂組合物必須有效地不含溶劑。同時(shí)，該樹脂必須表現(xiàn)出相對低的粘度，以便在盤管繞組的周圍及之間容易地流動并且在預(yù)浸漬材料的制備過程中有效地滲透。

對于這些類型的應(yīng)用，環(huán)氧樹脂通常優(yōu)于聚酯樹脂，因?yàn)樗鼈冊跓岱€(wěn)定性、粘合性、拉伸性、撓曲和抗壓強(qiáng)度及耐溶劑、油、酸及堿性方面具有明顯優(yōu)越的特性。然而，這些樹脂的粘度通常較高，例如為約4,000-6,000厘泊(cps)或更高。當(dāng)加入某些硬化劑時(shí)，它們的粘度可在7,000-20,000cps范圍內(nèi)，這對于有用的浸漬用途而言常常太高。雖然這類的粘度可通過使用某些環(huán)氧樹脂稀釋劑而明顯降低，但是過去沿著該路徑的一些嘗試僅用來減小組合物的熱穩(wěn)定性，由此損害絕緣性質(zhì)。

近年來，一般絕緣材料的導(dǎo)熱率已經(jīng)通過將無機(jī)填料加到聚合材料中而改善，例如從約0.2W/m.K改善到約0.5W/m.K。這些填料導(dǎo)熱，但電絕緣。然而，在絕緣材料中高水平的填料可能有損于材料的介電性質(zhì)。例如，大多數(shù)無機(jī)填料相對于絕緣材料具有較高的介電常數(shù)，這勢必增加復(fù)合絕緣材料的總介電常數(shù)。如果該材料的介電常數(shù)太高，則其可能限制可使用該材料的應(yīng)用。另外，含有這些填料的絕緣材料可能比未填充的材料更脆。

因此需要可改善在電動機(jī)器中的熱傳遞的高導(dǎo)熱率絕緣材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施方案涉及用于電動機(jī)器的絕緣的復(fù)合涂層。

在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)熱且電絕緣的復(fù)合組合物包含環(huán)氧樹脂和填料。所述環(huán)氧樹脂具有每分子至少兩個(gè)環(huán)氧基團(tuán)，且包含反應(yīng)性稀釋劑。基于所述復(fù)合組合物的總體積計(jì)算，所述復(fù)合組合物包含約5體積%-約20體積%的所述填料。

本發(fā)明的另一實(shí)施方案涉及具有用于電絕緣的復(fù)合組合物的涂層的電氣部件。所述復(fù)合涂層包含環(huán)氧樹脂和填料。所述環(huán)氧樹脂具有每分子至少兩個(gè)環(huán)氧基團(tuán)，且包含反應(yīng)性稀釋劑。基于所述復(fù)合組合物的總體積計(jì)算，所述涂層包含約5體積%-約20體積%的所述填料。

更具體而言，本發(fā)明涉及：

1.?導(dǎo)熱且電絕緣的復(fù)合組合物，其包含具有每分子至少兩個(gè)環(huán)氧基團(tuán)和反應(yīng)性稀釋劑的環(huán)氧樹脂和基于所述復(fù)合組合物的總體積計(jì)算約5體積%-約20體積%的填料。

2.?第1項(xiàng)的復(fù)合組合物，其中所述反應(yīng)性稀釋劑以基于所述環(huán)氧樹脂的總重量計(jì)算約3重量%-約33重量%的量存在。

3.?第1項(xiàng)的復(fù)合組合物，其中所述反應(yīng)性稀釋劑選自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯的異構(gòu)體或異構(gòu)體混合物、叔丁基苯乙烯的異構(gòu)體或異構(gòu)體混合物、二乙烯基苯的異構(gòu)體或異構(gòu)體混合物、和二異丙烯基苯的異構(gòu)體或異構(gòu)體混合物及其組合。

4.?第1項(xiàng)的復(fù)合組合物，其中所述反應(yīng)性稀釋劑包括鄰乙烯基甲苯、間乙烯基甲苯、對乙烯基甲苯或其組合。

5.?第1項(xiàng)的復(fù)合組合物，其中所述反應(yīng)性稀釋劑包括鄰叔丁基苯乙烯、間叔丁基苯乙烯、對叔丁基苯乙烯或其組合。

6.?第2項(xiàng)的復(fù)合組合物，其中所述反應(yīng)性稀釋劑以約5重量%-約20重量%的量存在。

7.?第1項(xiàng)的復(fù)合組合物，其中所述環(huán)氧樹脂還包含以基于所述環(huán)氧樹脂的總重量計(jì)算約0.1重量%-約15重量%的量的酚類加速劑。

8.?第1項(xiàng)的復(fù)合組合物，其中所述環(huán)氧樹脂在25℃下具有小于約3000cps的粘度。

9.?第8項(xiàng)的復(fù)合組合物，其中所述環(huán)氧樹脂在25℃下具有約100cps-約1000cps的粘度。

10.?第1項(xiàng)的復(fù)合組合物，其中所述環(huán)氧樹脂具有約6%-約12%的體收縮率。