环氧多胶纳米复合粉云母带的性能研究

1、 编号： 212014153本论文是否要求收回：否硕 士 研 究 生 学 位 论 文纳米复合环氧多胶粉云母带的性能研究领 域：材料工程研究方向：电工材料特性及其应用姓名：李净植指导老师：饶保林论文起止日期：2015年3月 至2016年4月2Research on the Properties of Resin-Rich Mica Tape with Nano compositeMajor：Material EngineeringDirection of Study：Property and Application of Electrical Engineering MaterialGradua

2、te Study：Li JingzhiSupervisor： Prof.Rao BaolinMarch,2015to April,2016研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书独创性声明 本人声明:所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者（签字）： 签字日期 ：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解 (学校)有关保留、使用学位论文的规定，有权

3、保留并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，并允许论文被查阅和借阅。本人授权 (学校)可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）。本论文是否保密：是 否 如需保密，保密期限为：学位论文作者签名： 导师签字： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘要近年来，国外在高压电机纳米复合主绝缘方面开展了不少研究，取得了一些重要研究进展，目前国外一些先进公司已经进入样机试制和试运

4、行阶段。然而国内尚缺乏相关研究，因此有必要探讨纳米复合主绝缘的制造技术、特性及其应用技术。由于聚合物纳米复合材料具有优良的耐电晕性和耐局部放电能力，采用纳米复合主绝缘对于延长高压电机主绝缘的电寿命，提高主绝缘的可靠性、减薄绝缘厚度以及降低整机制造成本均具有重要意义。 本课题在项目组前期研究的基础上，对项目组在工厂试制的JF5440-1GN纳米复合环氧多胶粉云母带的性能进行了探讨，并与国内现有环氧多胶粉云母带进行了对比，探讨了纳米复合主绝缘材料的基本特性，为纳米复合环氧多胶粉云母带应用于高压电机主绝缘提供参考和试验依据。JF5440-1GN纳米复合环氧多胶粉云母带与现有环氧多胶粉云母带在组成上的

5、主要区别在于：JF5440-1GN纳米复合云母带的粘合树脂中引入了12.5%重量比的13nm的气相法Al2O3粉体。本课题重点研究了JF5440-1GN纳米复合云母带固化前的性能和固化后的基本常规性能和电击穿特性。通过项目研究，得到以下结论：在粘合树脂中引入纳米Al2O3后，粘合树脂固化前的流动性虽然有所下降，但仍然能够满足相应国家标准的技术要求。其余的固化前性能与现有产品水平相当，粘合树脂的凝胶时间和成型压制条件等应用工艺性能与现有产品没有明显差别。JF5440-1GN纳米复合环氧多胶粉云母带固化成型后，按照IEC 60343耐表面放电试验方法标准检测，电寿命有了很大的提高，达到现有产品的2

6、.2倍。击穿场强、介质损耗因数、介电常数等介电性能按照相应国家标准检测，与现有产品处在同一水平。与国内现有产品相比，JF5440-1GN纳米复合环氧多胶粉云母带固化后具有更为优良的高温力学性能，弯曲强度-温度曲线相比桐马云母带向高温平移了4050，相比高机械强度云母带向高温平移了10左右，但冲击强度有所下降，仅为现有产品的70%左右。导热系数比现有主绝缘材料提高了2535%，105下约为0.34 W/(m·K)。关键词：高压电机，主绝缘，多胶粉云母带，纳米复合，纳米改性IIIAbstractIn recent years，in foreign countries, many rese

7、arches have been carried out on the nano composite main insulation of high voltage motor. It has made some important progress. At present, some foreign progressive corp have entered the prototype trial run and trial operation stage. However, there is still a lack of relevant research in China. There

8、fore, it is necessary to carry out research on manufacturing technology and application of nano composite main insulation.Due to the excellent resistance to corona resistance and partial discharge capacity of polymer nanocomposites. The electrical life of the main insulation of high voltage motor is

9、 prolonged by using nano composite main insulation. Improving the reliability of the main insulation, it is important to reduce the thickness of the insulation and reduce the manufacturing cost of the whole machine.This topic is based on the previous research of the project team. The project team co

10、nducted a preliminary study on properties of JF5440-1GN nano composite powder mica tape factory production of epoxy, and compared with the existing main insulation materials, the basic properties of the nano composite material are discussed, for nano composite epoxy powder mica in multiple main insu

11、lation of high-voltage motors provide reference and experimental basis for application.The main difference between the JF5440-1GN nano composite epoxy resin mica tape with the existing multi multi epoxy resin mica tape in terms of the composition is: JF5440-1GN nano composite mica tape adhesive 12.5

12、% weight ratio of 13nm into the resin in the gas phase Al2O3 powder. This paper focuses on the properties of JF5440-1GN nano composite mica tape before curing and the basic conventional and electrical properties after curing. Through project research, the following conclusions are obtained:After the

13、 introduction of Al2O3 nano powder into the adhesive resin, although the mobility of the adhesive resin was decreased, but it still can meet the technical requirements of the corresponding national standards. The remaining curing performance is comparable to the existing product level, adhesive resi

14、n gel time and pressed conditions of application of process performance and existing products have no obvious difference.JF5440-1GN nano composite epoxy rich resin mica tape after curing, standard test method for surface discharge test method in accordance with IEC 60343, electrical-life has been gr

15、eatly improved, to reach 2.4 times the existing product. The dielectric properties of breakdown field strength, dielectric loss factor and dielectric constant are detected according to the relevant national standards, with existing products at the same level.Compared with existing products in china,

16、 JF5440-1GN nano composite epoxy powder mica tape cured with much more excellent high-temperature mechanical properties,bending strength - temperature curve compared to the mica tape to the high temperature shift of 40 to 50, compared with high mechanical strength mica tape to the high temperature s

17、hift of about 10.But the impact strength decreased, only about 70% of the existing products. The thermal conductivity is increased by 25% to 35, and about 0.34 W/ (K m) at 105.key word：High voltage motor, Main insulation, Multi dry mica tape, Nano composite, Nano modified目录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1 高压

18、电机发展11.2 高压电机的绝缘系统11.2.1 少胶VPI绝缘体系11.2.2 多胶绝缘体系11.2.3 主绝缘体系纳米改性的研究21.3 多胶粉云母带的组成31.3.1 云母材料的制造工艺31.3.2 云母材料的分类31.3.3 补强材料31.3.4 粘合剂41.3.5 粉云母带的发展前景41.4 纳米复合主绝缘材料的研究概况41.4.1 纳米复合材料的分类51.4.2 纳米复合材料的性能51.4.3 纳米复合材料的制备51.4.4 环氧纳米复合材料61.4.5 纳米复合材料的应用61.4.6 纳米复合材料用于主绝缘的情况61.5本课题研究的内容及意义71.5.1 研究的内容71.5.2

19、研究目的81.5.3 研究的意义以及创新点8第二章 纳米复合环氧多胶粉云母带固化前的性能研究92.1 前言92.2 实验部分92.2.1 原材料92.2.2 性能测试102.3 结果与讨论132.3.1 厚度132.3.2 组成132.3.3 拉伸强度152.3.4 树脂流动性162.3.5 胶化时间162.3.6 柔软性172.3.7 电气强度172.4 本章小结18第三章 纳米复合环氧多胶粉云母带固化后的性能研究193.1 前言193.2 实验部分193.2.1 原材料193.2.2 实验仪器203.2.3 试样压制203.3 性能测试213.3.1 介电损耗因数和介电系数213.3.2

20、电气场强223.3.3 电寿命试验及其统计分析方法223.3.4 弯曲性能243.3.5 冲击强度253.3.6 导热系数253.3.7 动态力学263.3.8 密度263.3.9 胶含量263.4 结果与讨论273.4.1 试样压制273.4.2 介电损耗因数283.4.3 介电常数293.4.4 电气强度303.4.5 电寿命303.4.6 弯曲强度323.4.7 冲击强度353.4.8 导热系数353.4.9 动态力学373.4.10 密度383.4.11 胶含量383.5 本章小结39第四章 全文总结40参考文献41VII第一章 绪论1.1 高压电机发展高压电动机是指额定电压在1000

21、V以上的电机。我国常使用的是6000V和10000V电压7。全球最大的高压电机市场在中国，由于我国经济转型、增速放缓，很多行业因为需要淘汰过剩与落后产能，因此出现了项目停建缓建的一些问题大幅度的影响了高压电机的需求。尽管在2014年国内市场的量价大跌的局面，尽管市场份额有所下滑，中国作为东方一个泱泱大国依然拥有高压点击最大的市场8。1.2 高压电机的绝缘系统 纳米复合材料在高压电机中的应用不断发展与改善，其中最主要的是主绝缘材料，它是保证电机寿命以及正常运行的关键所在，它的质量如何，是高压电机的重要指标，也是不可忽视的一个参考标准。目前世界上的绝缘体系分为两种：少胶VPI（真空压力浸渍）和多胶

22、模压液压两种绝缘体系9。1.2.1 少胶VPI绝缘体系少胶VPI绝缘体系发展较晚，从上世纪60年代才开始使用，具有较高的生产效率。上世纪60年代，国外开始尝试并且研发少胶云母带，用于高压电机的绝缘体系。由于受到各种因素，包括技术、材料、工艺的影响，电机的寿命以及质量没有一个稳定的可靠性。直到上世纪70年代，环氧树脂得到得到发展与推广3。以及生产工艺的发展与进步，少胶VPI绝缘体系得到一定程度的发展，尤其在耐高温方面，更是进一大步提升，并且逐步被普遍使用。少胶VPI绝缘体系使用粘合剂含量4%到8%之间的云母带10，然后通过真空吸入浸渍树脂。由于胶含量低，云母含量高，固化后的板材之间的气息较少，密

23、实性好，从而电寿命比较持久，同时又能节约其生产成本。像国外瑞士ABB公司、美国西屋（WH）、日本东芝都采用了少胶绝缘生产体系11。1.2.2 多胶绝缘体系多胶绝缘体系使用的云母带的胶含量通常大于35%。是在线棒上多次缠绕云母带，然后抽真空，加热进行固化而成。由于其生产相对于少胶绝缘体，生产简单，工艺简单，成本较低，所以我国从上个世纪60年代便开始研究和使用多胶绝缘体系。国外也有许多采用多胶生产的公司。例如：法国AA公司。上世纪60年代我国研制出环氧粉云母带，并且将环氧粉云母带应用在高压电机上。我国多个研究所院校，也开始投入了多胶粉云母带以及粘合剂的研究，并且都取得了一定的成绩。近年来，多胶绝缘

24、体系得到了更进一步的发展，不论是取材、工艺、还是生产都得到了一个质的提升，并且还在不断的完善之中。 1.2.3 主绝缘体系纳米改性的研究由于全世界电力需求快速增加，对于以后的高压电机的性能要求也相应的提出了更高的标准，效率更高，维护周期间隔更长，以及运营成本更低的新型发电机才能更加符合发电站的运行需求，次类形势给主绝缘系统的改造和升级带来了更大的挑战。近十几年来，为了研发可以承受高电场强度，高性能和长寿命，同时保持低生产成本的高压电机主绝缘，国内外近几年已经开始采用纳米粒子来提高高压电机主绝缘电气性能的相关研究。其中高压电机主绝缘主要有两种绝缘体系，即少胶VPI绝缘体系和多胶绝缘体系，对于纳米

25、改性高压电机主绝缘的研究相应也有两种技术路线：一是关于纳米改性少胶VPI绝缘体系的路线。国外针对少胶VPI绝缘体系的纳米改性研究较多，且用得最多的方式主要是对VPI浸渍树脂进行相应的纳米改性，然后采用真空压力浸渍成型工艺把纳米复合浸渍树脂渗透到主绝缘体系中，而经纳米改性的VPI浸渍树脂会带来相应的问题和难点：由于纳米改性后，VPI浸渍树脂粘度增大，渗透性变差，使得在成型工艺工程中需要长时间的浸渍渗透，甚至出现根本渗不透的现象，最终导致主绝缘材料存在缺陷甚至废品而无法应用。虽然有报道称国外相关的研究已经进入应用试验和样机试制阶段，但目前并没有获得实际的应用，纳米改性VPI浸渍树脂带来的一系列问题

26、仍需要进一步研究解决，才有可能获得真正的应用。二是关于纳米改性多胶绝缘体系的路线。考虑到国内的特色，即多胶绝缘体系一直是我国高压电机主绝缘的主要路线，其具有技术较为成熟、材料选择灵活、管理方便等特点，且国外对纳米改性多胶绝缘体系的研究目前鲜有相关文献报道，因此，本课题主要是针对多胶绝缘体系的纳米改性进行相关研究工作。1.3 多胶粉云母带的组成 多胶粉云母带主要是由云母材料、补强材料、粘合剂三个部分组成。胶含量通常大于35%，这也是它与少胶云母带的主要区别。少胶云母带通常的胶含量为4%8%。由于胶含量以及生产工艺的区别。其在用途上也大相径庭。 云母是一种介电性能极其优良的天然矿物，其优良的介电性

27、能、均匀的厚度、稳定的电晕起始电压等性能，直接决定其可用于高压电机的绝缘体系12。云母的产地、种类和纯度以及制造云母材料的工艺和技术，直接影响云母材料的电性能、力学性能以及使用的安全程度。从而决定着高压电机的寿命以及使用安全程度13。所以云母纸的选择制造工艺是至关重要的。1.3.1 云母材料的制造工艺云母纸与以纤维为浆料的纸是不一样的，其制造工艺也与其他一纤维为浆料的纸板的工艺完全不同。大致上有两种方式。第一种方法是高压水流粉碎法，通过粉碎、分级、制浆、抄造、成型、压榨、烘干制得。第二种方法是热化学处理法13。在高温（800）下，将其脱去结晶水，然后用低浓度的酸进行煮泡来制造纸浆，从而制造云母

28、纸14。1.3.2 云母材料的分类云母纸是一种纸状的非金属硅酸盐矿物，由纯天然的云母鳞片制成。其分类方法大都是按生产方法分的。大致分为熟纸、生纸、可再生云母纸15。熟纸是由煅烧化学法制得。我国型号为501、5011、502（加少量胶）、503、511（电容器云母纸）都是熟纸，都是通过煅烧化学法制得16。生纸又称水冲法云母纸，又可分为再生云母纸，合成云母纸、大鳞片云母纸、混合浆云母纸。根据其不同的特性用于不同电器行业。1.3.3 补强材料云母纸不同于其他以纤维为浆料的纸，其强度非常低，容易损坏，无法直接用于电气绝缘材料中。因此需要引入一种材料来增强其机械强度，以至于在满足电性能的同时满足力学性能

29、以及热学性能17。随着高质量玻璃丝的发展，其优良的耐热性和机械强度，逐步替代了传统的丝绸棉布成为了云母纸的补强材料。工业上一般采用的是无碱玻璃布。为了保证玻璃丝在织布或者加工过程中其强度不受影响，通常会对玻璃纤维的表面进行处理，处理方式大都是在玻璃纤维表面包裹上淀粉、石蜡或者硅烷偶联剂。为了保证云母材料的耐热性、力学性能、电寿命18，补强材料的选择也至关重要。补强材料的优劣直接影响到云母材料的品质，云母材料的品质直接影响到高压绝缘体系，一系列的连锁关系可知补强材料选择的重要性。1.3.4 粘合剂由于云母纸的机械强度不好，因此添加进了补强材料，为了能使补强材料和云母纸更好的粘结在一起。那么就需要

30、增加进一种胶粘剂粘合剂。粘合剂将云母纸与补强材料完美的粘结成一个整体，然后固化成型。粘合剂的优劣直接决定了固化后云母带的性能，其直接影响到云母带的热学性能、力学性能以及介电性能和电寿命。国内大多数公司采用的粘合剂为环氧树脂。因为其有良好的粘结性、介电性能、力学性能以及收缩率小并且在反应过程中不会释放出小分子物19。1.3.5 粉云母带的发展前景 有关于云母带的研究都是用于电气绝缘体系上，近些年发展较为缓慢，我想随着电器领域的发展，随着高压电机高单机容量的日渐需求变大，随着天然云母矿物的日渐枯竭22那么人工合成云母，节约生产工艺，可循环利用工艺，可再生工艺必将得到大力发展,以适应于人们对高压电机

31、对绝缘材料的需求。 其中人工合成云母有望成为粉云母带研究领域中的热点。因为天然矿物必有枯竭的一天，而人类的需求不减反而日益增加，天然云母矿物枯竭，人类又更大的需求云母资源，那么人工合成云母势必推上研究热点。1.4 纳米复合主绝缘材料的研究概况如果材料颗粒有一维尺度处于纳米尺寸范围内，通常把这种材料定义为纳米材料。1.4.1 纳米复合材料的分类纳米复合材料可以按材质的不同可以分为金属纳米材料、有机纳米材料、无机纳米材料。其按照几何立体结构可以分为一维纳米材料（即为纳米管以及纤维）、二维纳米材料（即为纳米薄膜类材料）、三维纳米材料1（即为块状纳米材料）。按照其用途可以分为电子纳米复合材料、生物以及

32、医用纳米复合材料、敏感光学纳米复合材料、储能纳米复合材料等2。1.4.2 纳米复合材料的性能 纳米材料的结构是非常特殊的，所以它的物理性能以及化学性能不同于宏观的材料以及分子、原子材料。这是由于其特殊的几何立体结构很大的影响到其的各种性能。包括机械、光学以及电学的性能都在很大程度上得以改变以至于不同于宏观以及分子、原子材料3。材料对光的吸收以及反射性能决定了其的光学性能。由于纳米复合材料的几何结构与宏观的材料以及原子、分子材料差异过大，以至于其对光的吸收和反射能力差别过大。所以在光学性能上，纳米复合材料与宏观以及原子、分子的材料是大相径庭的。在机械强度上由于纳米复合材料特殊的几何结构导致其与宏

33、观的的材料以及分子、原子材料也是大不相同的。例如铁。铁的纳米材料要比其在微米尺寸时的材料硬度高出7倍4。1.4.3 纳米复合材料的制备 根据纳米材料的不同以及工业制备的不同。制备纳米材料的方式可以细分为纳米微粒填充法、纳米微粒原位合成法、聚合物基本原位聚合法、两相同步原位合成法。纳米微粒填充法：在聚合物基体中直接填充粉体来合成纳米复合材料的方式即为纳米微粒填充法。例如Ti02粒子/PI纳米复合材料的制备即为纳米微粒填充法。其方法简单易于操作，纳米复合材料的几何参数和体积分数容易控制，因此应用较多。纳米微粒原位合成法：聚合物特有的官能团对金属离子的络合物的络合吸收以及基体反应物的空间位阻，或者是

34、基体提供了纳米级的空间限制，因此原位反应生成纳米几何立体机构的纳米复合材料。对于纳米金属、纳米硫化物以及纳米氧化物大多采用此方法。聚合物基本原位聚合法5：纳米微粒的有机单体的胶体溶液中，特定条件下，原位聚合生成有机聚合物形成分散的有纳米微粒的纳米复合材料。此方法合成的条件：有机单体一定条件；胶体溶液必须保持稳定；胶体粒子不会发生团聚。两相同步原位合成法：纳米材料和高分子基体同步原位形成纳米复合材料的方法。此方法可细分为：插层原位聚合法、蒸发-沉积法、辐射法、胶溶-凝胶法。1.4.4 环氧纳米复合材料高压电机主绝缘系统中采用的粘合剂以环氧类粘合剂为主，因而在国内外关于高压电机主绝缘的纳米改性研究

35、中，研究最多的是环氧纳米复合树脂。环氧纳米复合树脂主要由环氧树脂、固化剂、促进剂、无机纳米填料等组成。1.4.5 纳米复合材料的应用从上世纪八十年至今，纳米复合材料已经得到一定的发展，应用领域也已经是日新月异。这与其特殊的几何立体结构以及特殊的物理、化学性能有着至关重要的因素。特别是无机材料中的硅酸盐类。例如用于高单机容量的高压电机绝缘体系的云母材料。其可使高压电机的寿命、电学性能、机械性能、热学性能有着质的变化。再比如用于计算机电子原件的纳米复合材料可以使计算机的运行速度提升1000倍6。1.4.6 纳米复合材料用于主绝缘的情况为了提高高压电机的电寿命，以及其运行的可靠与稳定性，近来，国外开

36、始研究纳米复合材料用于高压电机绝缘系统的绝缘材料。因为纳米复合材料的电寿命、热学性能以及力学性能都比较优异，复合作为高压电机绝缘系统绝缘材料的条件。尽管纳米复合主绝缘材料有如此多的优良性能，又能适应于高单机容量的高压电机，但目前仍然没有在实际上用于高压电机，究其原因，则是目前对于纳米复合材料的研究报道尚有争论，而且对于纳米复合材料的研究不够充分。 纳米复合材料用做绝缘系统材料的思路纳米复合材料用于绝缘材料的思路主要有两个方面：一是采用纳米复合交联聚乙烯高压电缆绕制电机线圈，摒弃云母绝缘方式制作电机线圈的传统方法。二则是取用纳米无机物对云母带粘合剂的树脂进行改性，然后引入纳米来增强

37、绝缘材料的电寿命以及电气强度。 纳米复合材料用作绝缘材料的优缺点纳米复合材料用于绝缘材料，首先能在很大程度上提高其电寿命，这能保证高压电机运作的寿命以及稳定性，其次也能在很大程度上提高其导热性能。高压电机在工作的时候，由于运行产生会产生热量，这使高压电机在高温（高达120）工作，优良的导热性能就显得十分重要。导热性能优良高压电机在运行的时候散热能力强，能更加容易的将由于运作而产生的热量排散出去，使高压电机在较为安全的温度下进行工作。再次纳米复合材料用于绝缘材料，其力学性能也有所提升。这些优点不言而喻，对于高压电机的运行十分重要。纳米复合用于绝缘材料也存在一些缺点。首先纳米粉体的分

38、散程度和界面结构对纳米复合材料的性能影响较大，如何找出优异的纳米分散和表面修饰技术是一个问题。其次，尽管很多公开发表的研究表明纳米粉体引入绝缘材料中会大幅度提高其电寿命以及电学性能，但也有不少公开发表的研究表明，绝缘材料引入纳米粉体会降低其电寿命以及电学性能。以至于纳米粉体引入绝缘材料对绝缘材料的电寿命以及电学性能的影响规律目前尚不明确。1.5本课题研究的内容及意义 近些年来，国内外大电机制造业发展速度飞快，尤其是发电设备的单机容量迅速增长，随着单机容量的逐渐增加，聚合物纳米复合绝缘材料成为了近几年纳米材料领域中的研究热点20，目前国内主导的环氧桐马主绝缘体系在热态机械强度上尚有不足，不能适应

39、高压电机飞快的发展速度，因此研发适应高压电机发展需求的的粉云母带具有至关重要的意义21。 1.5.1 研究的内容本课题主要对项目组在工厂扩试生产的JF5440-1GN纳米复合环氧多胶粉云母带的性能进行全面的研究分析，并与国内现有产品JF5440-1G高机械强度环氧多胶粉云母带、5440-1环氧桐马多胶粉云母带做个全面的对比分析。主要研究内容有： （1）云母带固化前的常规性能对比对比的性能包括：厚度、组成（组成包括云母含量、玻璃布含量、胶粘剂含量、挥发物含量）、拉伸强度、树枝流动性、170胶化时间、柔软性、电气强度等性能。 （2）云母带固化后的性能对比对比的性能包括：介电损耗因数、介电系数、击穿

40、场强、电寿命、弯曲性能、冲击强度、动态力学、导热系数、密度以及胶含量等性能。由于电寿命的好坏决定了绝缘体系的优劣，是保证高压电机正常稳定运行的最重要指标之一，它决定了高压电机能否正常使用以及使用的时间长短，也是本课题的意义所在，因此需要重点加以研究与验证，并通过Weibull分布函数对试验数据进行统计分析。1.5.2 研究目的 本课题的目的很明确，即为：研究JF5440-1GN纳米复合环氧多胶粉云母带的自身综合性能，并与国内现有产品进行性能对比，为完善该产品的性能、制造技术和推广应用提供试验依据。 1.5.3 研究的意义以及创新点尽管实验室制备的纳米多胶粉云母带的性能比较优异，但经过车间生产后

41、它的性能如何，应用工艺如何，尚未得知。因此，对该新产品进行全面性能验证和综合评价很有必要的，对完善该新产品的制造技术和推广应用具有重要参考价值。第二章 纳米复合环氧多胶粉云母带固化前的性能研究2.1 前言纳米复合多胶云母带固化前的性能与产品应用工艺密切相关。纳米复合多胶粉云母带固化前性能是指纳米复合多胶粉云母带在没有固化成型前的一些常规性能，它包括厚度、组成（组成包括云母含量、玻璃布含量、胶粘剂含量、干燥后总质量、挥发物含量）、拉伸强度、树脂流动性、170胶化时间、柔软性以及电气强度。研究固化前性能的目的之一是研究其应用工艺性能是否满足现有国家标准的指标要求，是否适用于高压电机的多胶热压绝缘体

42、系。2.2 实验部分本节是说明固化前的各项试验，其中包括实验的原材料、原材料来源、实验方法、计算方法以及与JF5440-1G的对比和评定。从而分析它们之间的不同以及优劣之处。 本节固化前性能主要是JF5440-1GN纳米复合环氧多胶粉云母带固化前的一些自身属性，主要包括其厚度、组成、挥发分含量、电气强度、柔软性等各项性能，通过实验数据进行分析并与JF5440-1G高强度带进行各项性能对比，以分析其优劣之处。2.2.1 原材料表2.1 原材料Table 2.1 Raw materials样品名称样品外观来源JF5440-1G高强度带浅红棕色苏州巨峰绝缘系统股份有限公司5440-1桐马带浅棕色市售

43、工业品JF5440-1GN纳米复合粉云母带红棕色项目组在工厂扩试得到的产品2.2.2 实验仪器表2.2 主要实验仪器Table 2.2 Main experimental instruments设备名称规格型号生产地胶化板自制市售材料平板硫化机QLB-D400x400x1上海橡胶第一机械厂机械千分尺0-25mm，0.01mm桂林广路数字测控有限公司电热恒温鼓风干燥机DHG9123A型上海实验仪器设备有限公司耐压测试仪MS2476型南京民盛电子有限公司柔软性测试仪自制市售材料密度天平MP200A德国赛多利斯公司玻璃干燥仪 市售材料2.2.2 性能测试 厚度按照GB/T5019.22

44、009以云母为基的绝缘材料试验方法国家标准进行测试。 实验方法： 沿卷状云母带切下一段（宽度2cm，长度100cm）。 使其自然伸长 施加额定压力 读取数值，精确到0.001mm 纳米多胶粉云母带的组成按照GB/T5019.22009以云母为基的绝缘材料试验方法国家标准，取试样面积约250cm2的样条两根。检查确保样条的完整度。实验方法： 分别称取两样条的质量，按照标准精确到1mg。分别记取两样条的质量，并且标记为m1。 将两样条150进行加热1小时。结束去取出两样条放入玻璃干燥器中进行冷却至室温。 称取干燥并冷却至室温后的质量记为m2。挥发物的含量： TV=×100%

45、 公式（2.1） 把干燥冷却后的样品m2放入马弗炉煅烧（煅烧温度为500，时间为2小时）。冷却干燥厚得到样品m3。胶粘剂的质量分数： Gb= ×100% 公式（2.2）胶粘剂的质量含量： Mb= 公式（2.3） 将m3，即马弗炉煅烧过的样品放入干燥的烧杯，用镊子小心的剥离出白色的玻璃布，称取玻璃布的质量M4。玻璃布（含粉体）的含量： Cb= ×100% 公式（2.4）由上述数据计算，得到单位面积云母的含量C： 公式（2.5） 拉伸强度GB/T5019.22009以云母为基的绝缘材料试验方法国家标准，取5组试样，试样长度应能使试样在试验机两夹头间的距离为200m

46、m长。试样宽度为30mm。实验方法为：以恒定500mm/min的恒力拉伸，并扯断，记下断裂时候的最大力。如果样品从两端断裂则无效，必须重新实验，以保证样品从中间位置断裂。实验结果计算：  t = 公式（2.6）式中： p: 为最大荷力，N； b：为试样宽度，mm；  t：拉伸强度，N/10mm； 树脂流动性按照GB/T5019.22009以云母为基的绝缘材料试验方法国家标准进行测试。实验方法：多胶粉云母带经过多次折叠成面积为50mm×50mm，厚度为2mm的正方形。清理干净试样周围突出的纤维。然后按以下实验步骤进行试验： 准确称量样品。精确到0.00

47、1g。称量的质量记为m1。 在室温下将样品放入两块定位挡板中。 把试样和挡板同时放入预热在170的压机里。 给试样施加1MPa的压力15分钟。 15分钟后，清理掉试样挤出的胶以及纤维。 再次准确称量已经清理干净的试样，称量试样的质量，记录为m2。树脂的流动性按下式计算： F= ×100% 公式 （2.7） 其中c是组成测试中得到的胶含量。 170胶化时间 按照GB/T5019.22009以云母为基的绝缘材料试验方法国家标准进行测试，实验方法：将一定量的多胶云母带折叠，然后在预热到达110的压机中挤压，便可得到一定量的胶，将胶放入预热在170的热孔中，用小木棒不停地搅拌，

48、并开始计时。当树脂失去流动性时停止计时。树脂可以流动的时间即为环氧多胶粉云母带在170下的胶化时间。测量三次取其平均值。 柔软性按照GB/T5019.22009以云母为基的绝缘材料试验方法国家标准进行测试。试样尺寸为：长 200mm×宽 30mm，试验环境条件为：温度23±2，相对湿度50±5% ，取五次试验结果的平均值。 电气强度按照GB/T5019.22009以云母为基的绝缘材料试验方法国家标准进行测试。试验环境条件为：温度23±2，相对湿度50±5% ，取五次试验结果的平均值。2.3 结果与讨论2.3.1 厚度

49、云母带厚度的试验结果见表2.3。表2.3中可以看出，JF5440-1GN纳米复合环氧多胶云母带比JF5440-1G稍厚，但是仍能满足IEC-60371-3-6-1992及2006修正案Specifications for individual materials Sheet 6 Glass-backed mica paper with a B-stage epoxy resin binder、GB/T 5019.8-2009 以云母为基的绝缘材料 第8部分：玻璃布补强B阶环氧树脂粘合云母带的指标要求。样品经多次测量的结果偏差不大，总体可以真实反映纳米多胶粉云母带的厚度23。表 2.3 云母带的

50、厚度 Table 2.3 Tickness of mica tapeGB/T5019.8-2009指标值IEC60371-3-6:199指标值JF5440-1G高强度带(现有产品实测值)JF5440-1GN纳米带(试制产品实测值)个别值,mm-0.138 0.135 0.141 0.141 0.135 0.1410.146 0.146 0.145 0.145 0.143 0.144平均值,mm0.14±0.020.12-0.150.1380.1452.3.2 组成 胶粘剂含量采用高温煅烧法测定了云母带的胶含量，结果见表2.4。从表2.4可见，纳米复合云母带的胶粘剂含量相

51、比现有产品要低一些，但仍能满足IEC-60371-3-6-1992及2006修正案Specifications for individual materials Sheet 6 Glass-backed mica paper with a B-stage epoxy resin binder、GB/T 5019.8-2009 以云母为基的绝缘材料 第8部分：玻璃布补强B阶环氧树脂粘合云母带的技术指标要求。表 2.4 云母带的胶粘剂含量GB/T 5019.8-2009指标值IEC 60371-3-6:1992(2006修正) 指标值5440-1桐马带(现有产品实测值)JF5440-1G高强度带(

52、现有产品实测值)JF5440-1GN纳米带(试制产品实测值)定量,g/个别值-80.7 81.279.9 79.374.3 73.5平均值74±971±9818074百分含量,%个别值-39.1 39.539.6 39.735.1 35.1平均值38.5±5-394035Table 2.4 The adhesive content of mica tape 云母含量云母带的组成测试结果见表2.5。由于煅烧后的残留物中无法将云母纸与纳米粉体分开，因此不能直接测得纳米复合云母带中的云母含量。如果按照纳米复合云母带时粘合剂与粉体的配比（粘合剂/粉体=87.

53、5/12.5）以及测得的胶粘剂含量计算，纳米复合云母带的云母含量9574×12.5/87.5 84.4 g/，所得结果仍能满足IEC-60371-3-6-1992及2006修正案Specifications for individual materials Sheet 6 Glass-backed mica paper with a B-stage epoxy resin binder、GB/T 5019.8-2009 以云母为基的绝缘材料 第8部分：玻璃布补强B阶环氧树脂粘合云母带的技术指标要求。表2.5 云母带的云母含量Table 2.5 Mca content o

54、f mica tapeGB/T 5019.8-2009指标值IEC 60371-3-6:1992(2006修正) 指标值5440-1桐马带(现有产品实测值)JF5440-1G高强度带(现有产品实测值)JF5440-1GN纳米带(试制产品实测值)个别值,g/-86.6 85.385.0 83.394.7 95.6平均值,g/80±7868495(含粉体) 玻璃布含量云母带的玻璃布含量测试结果见表2.6。由表2.5可见，纳米复合云母带的玻璃布含量略高于现有产品，基本满足GB/T 5019.8-2009 以云母为基的绝缘材料 第8部分：玻璃布补强B阶环氧树脂粘合云母带的技术指标要求。玻璃布在云母带中的作用是增强主绝缘材料的机械强度，生产上可以通过改变所用玻璃布的定量，使云母带的玻璃布含量得到控制。表 2.6 云母带的玻璃布含量Table 2.6 Glass cloth content of mica tapeGB/T 5019.8-2009指标值IEC 60