变压器油箱内壁涂料的研制

作者：曾凡辉 姜其斌 陈宪宏

欢迎访问e展厅 展厅 5 变压器/变电设备展厅 电力变压器, 移动变电站, 变电站, 互感器, 电抗器, ... 摘要：研究了不同丙烯酸树脂、防锈颜填料、 DBE 慢干剂用量对变压器油箱内壁涂料电气性能、耐热性能、 耐腐蚀性能和施工性能的影响。 关键词：聚氨酯涂料；变压器油箱内壁涂料；绝缘性；防腐蚀性 l 引言 变压器油箱内壁涂料是一类涂覆在油浸式卷铁心系列特种变压器油箱内表面并起一定绝缘作用的功能 涂料。由于变压器油箱内工作温度长期维持在 1 10 ℃ 左右，所以油箱内壁涂料除具有一定的绝缘功能外，还要具有良好的耐热性、耐油性、机械和防腐性能等，适合变压器油箱封闭环境施工等特点。传统的油箱内壁涂料一般以低档的环氧酯防锈漆为主，其耐热性、耐油性和电气性能均不是很好，对特种变压器的安全使用造成了一定影响，所以研究高性能油箱内壁涂料越来越受到人们的重视。 本文以某环氧改性丙烯酸树脂为基料，配以物理和化学防锈颜填料，利用异氰酸酯类固化剂固化环氧 改性丙烯酸树脂中的活性羟基，制得了适合变压器油 箱内壁使用的聚氨酯特种涂料。 2 试验部分 2 ． 1 主要原材料 主要原材料见表 1 。 2 ． 2 制造工艺 按配方量称取丙烯酸树脂、分散剂和混合溶剂，分散均匀，加入颜填料，高速分散 20 min ，研磨至细度不大于 15 μ m ；在制成的漆料中加入剩余助剂和适量的混合溶剂，调整黏度为 80 ～ 100 s( 涂 -4 杯 ) ，过滤出料。所制得的漆料组分与固化剂组分按 4 ： 1 的质量比配制成聚氨酯油箱内壁涂料。 2 ． 3 性能测试 涂料按 GB ／ T 1727 — 1992 的要求喷涂于试板上。耐热性能测试：在 110 ℃ 下，将涂有漆膜的试板在 25# 变压器油中浸泡 96 h ，漆膜不起泡、不脱落，轻微变色为合格。按 GB ／ T 1771 — 89 测试耐中性盐雾腐蚀性 能，按 GB ／ T 1981 — 89 测试电气绝缘性能，按相关国 标检测其他常规机械性能。 3 结果与讨论 3 ． 1 不同树脂基料对涂料性能的影响 变压器油箱内的工作温度长期维持在 110 ℃ 左右，且工作环境要求绝缘，所以要求油箱内壁涂料具有较高的耐热和绝缘性能。不同的丙烯酸树脂由于所含活性官能团的种类和数量不同，其耐热性能和电气绝缘性能有很大差别。不同树脂基料对涂料性能的影响 见表1。 由表1可知，树脂 B 、 c 的附着力和耐热性明显优于树脂 A 。主要是由于树脂 A 是羟基丙烯酸树脂，而树脂 B 和树脂 C 是环氧改性丙烯酸树脂，环氧改性丙烯 酸树脂中的环氧树脂结构含有醚键和羟基基团，它们 都是强极性基团，对底材有优良的附着力，且环氧树脂固化后的收缩率小，漆膜固化后产生的内应力低 n1 ，所以树脂 B 、 c 的附着力要好于树脂 A 。 理论认为：当分子结构中苯环含量高、氢原子与碳 原子之比小时，该种基料的阻燃效果较好，耐热性能较 高幢 。树脂 A 为羟基丙烯酸树脂，分子中无苯环结构，故其耐热性能比树脂 B 、 c 要差。另外，树脂 c 用的是大分子环氧改性，树脂 B 用的是小分子环氧改性，也就是说，在相同改性程度的条件下，树脂 C 的苯环含量比树脂 B 要高，碳氢比例要大，故树脂 c 的耐热性能比树脂 B 好。 由表1还可知，树脂 B 和树脂 C 相比，树脂 C 的体积电阻率和电气强度明显优于树脂 B 。主要是由于树脂 c 的羟基活性官能团含量 (2 ． 5 ％ ) 高于树脂 B 的羟基活性官能团含量 (1 ． 8 ％ ) ，这样树脂和异氰酸酯固化剂中的异氰酸根 (-NCO) 反应时交联密度更高，涂 料的交联密度提高，分子链的作用力加强，这样树脂 c 的电气绝缘性能比树脂 B 要好。所以本研究最终选用树脂 C 为基料树脂。 3 ． 2 颜填料对涂料耐介质腐蚀性能的影响 变压器油箱内壁涂料直接涂覆在油箱内壁的钢板上，要求涂料不仅具有耐油性，还要具有一定的防锈功能。本研究在选用树脂 c 为基料树脂的条件下，考察 了不同颜填料对涂料耐介质腐蚀性能的影响，结果见 表2。 防锈颜填料分物理防锈和化学防锈 2 大类。由表2可知，配方 3 具有较好的耐介质腐蚀性能。主要是 因为配方 3 采用了物理和化学双重防腐。配方中添加了物理防锈颜填料云母氧化铁和超细云母粉，这些片状结构物料的加入能增加漆膜的致密性，降低腐蚀性 介质的渗透率，对腐蚀性介质起着屏蔽作用。同时配方 3 中的化学防锈颜料磷酸锌和三聚磷酸铝离解产生的磷酸根可使金属表面钝化，引起阳极极化，而锌离子和铝离子则在阴极反应生成难溶物引起阴极极化，结果大大提高了涂膜的防锈能力。 3 ． 3 DBE 慢干剂用量对涂料性能的影响 DBE(Mixed Aliphatic Dibasic Esters) 是一种由己 二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、丁二酸二甲酯组成的酯类溶剂混合物，它具有沸点高、馏程长、低毒、味小的 特点，还可改善漆膜的流平性。由于变压器油箱内壁结构的密封性，在进行涂装作业时，要求涂料溶剂的挥发速率要慢一些，若涂料的表干速度过快，喷涂时产生的漆雾降落在已表干的涂膜表面便会产生起粉现象，一般通过在涂料中添加一定量的高沸点溶剂如 DBE 来减慢涂料溶剂的挥发速率，以避免施工过程中出现的起粉现象。不同 DBE 用量对涂料性能的影响 见表3。 由表3可知，当 DBE 用量增大时，漆膜的表干时间延长，施工性能变好，但光泽和耐变压器油性能却变差。当用量为 3 ％时，涂料具有较好的综合性能。主要是因为 DBE 是一种高沸点溶剂，它的加入减缓了有机溶剂的挥发速率，延长了表干时间，使施工性能变好。但随着用量的进一步增大，溶剂的挥发速率逐渐减慢，此时漆膜开始固化，溶剂的挥发受溶剂分子穿过漆膜液一气边界层的表面扩散阻力的制约，挥发速率变得更慢。即所谓的“溶剂释放性”变差，少量有机溶剂会长期滞留在漆膜内不被释放 ，严重影响漆膜性能，使漆膜的光泽、耐变压器油性能变差。 3 ． 4 研制的油箱内壁涂料主要性能指标 研制的油箱内壁涂料主要性能指标见表4。 4 结语 当树脂基料选用大分子环氧改性丙烯酸树脂时，制得的涂料有较好的附着力、耐热性能和电气绝缘性 能，其电气强度达 33 MV ／ m ；体积电阻率为 6 ． 9 × 10 15 Ω ／ m ，漆膜在 110 ℃ 变压器油中浸泡 96 h 不起泡、不 脱落，只有轻微变色。 当防锈颜填料选择物理防锈和化学防锈颜料搭配使用时，制得的涂料具有较好的耐介质腐蚀性能。耐变压器油 30 d ，漆膜不起泡、不脱落；耐盐雾腐蚀 300h ，漆膜不起泡，划痕处锈蚀小于 2 mm 。 当 DBE 用量为 3 ％时，涂料具有较好的施工性能 和其他综合性能。 参考文献 〔1〕李国莱,张慰盛,管从胜.重防腐涂料.化学工业出版社,1999：32-33. 〔2〕王增加,李辅安,李翠云. 阻燃高分子复合材料的研究进展.化工新型材料,2003,31(3)：12-14. 〔3〕虞兆年.防腐蚀涂料和涂装（第二版）.北京：化学工业出版社,2002：47-54. 〔4〕曾凡辉,陈红梅,李国等.铁路机车用环氧底漆耐盐雾性能改进.现代涂料与涂装,2005,8（2）：52-54. 〔5〕夏正斌,涂伟萍,杨卓如等.涂料中溶剂的选择.涂料工业,2000,30（5）：35-40.(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (1/26/2008)