热固性超支化聚合物合成及风电绝缘应用的关键技术项目

1、热固性超支化聚合物合成及风电绝缘应用的关键技术?工程简介一、工程名称热固性超支化聚合物合成及风电绝缘应用的关键技术二、推荐单位意见?热固性超支化聚合物合成及风电绝缘应用的关键技术?是 在国家火炬方案和国家自然科学基金等工程支持下， 由中南民族 大学、苏州太湖电工新材料股份和中车永济电机有限公 司围绕国家风电大功率化的重大战略需求， 联合开展的关键技术 攻关工程。该工程创造了多种似球形热固性超支化聚合物及风电 用耐高温绝缘树脂的制备技术， 解决了绝缘树脂粘度大和环境污 染严重等难题， 建成了我国具有自主知识产权的耐高温绝缘树脂 生产线并稳定运行， 取代进口产品， 突破了风电绝缘树脂被国外 垄断的

2、局面， 推动了产品国产化进程和促进了我国风电行业快速 开展， 对国内 风电绝缘具有引领和示范作用 。工程获湖北省技术 创造一等奖和湖北省科技进步二等奖，对照国家科技奖授奖条 件，符合国家技术创造奖推荐条件。三、工程简介耐高温无溶剂绝缘树脂是风电大功率化开展的技术关键。 绝 缘树脂的合成与风电绝缘的核心技术长期被 德国的 Elantas 、 Wacker 和美国的 Hexion 等 国际巨头垄断，严重制约了我国风电 产业的自主开展和影响经济效益。 本创造在国家火炬方案和国家 自然科学基金等支持下， 经近 8 年的研发和生产实践， 攻克了低 粘度热固性超支化聚合物、 潜伏性固化剂及耐高温无溶剂绝缘

3、树 脂等一系列制备技术难题，取得了自主知识产权和实现了产业 化，对我国风电产业开展具有重要意义。主要创新包括：一基于“不饱和双键和环氧基团具有热固性原理， 发 明了似球形结构的低粘度超支化不饱和聚酯和低粘度硅骨架超 支化环氧树脂，解决了传统线形树脂易缠结、 粘度大、 浸渍性能 差、有机溶剂污染、耐热和机械性能差等技术难题， 创造了高分 子量、低粘度和低挥发热固性超支化聚合物制备的关键技术和实 现了产业化。 该创造突破了国外的技术封锁， 对低粘度树脂的设 计制备提供理论指导， 对不饱和树脂和环氧树脂及下游产业无溶 剂的环保化应用具有重要意义。二基于“咪唑羧酸盐热分解既产生促进固化的咪唑基又 产生

4、固化环氧树脂的羧基原理， 创造了具有促进和固化双功能 的端咪唑羧酸盐超支化聚酯及风电用耐高温无溶剂绝缘树脂的 关键制备技术， 打破了国外对风电用耐高温绝缘树脂制备技术的 封锁，解决了传统绝缘树脂粘度大、 储存稳定性差、 环境污染严 重、耐热性低等难题，实现了环氧树脂 / 固化剂单组分均相稳定 储存和快速固化， 建成了具有自主知识产权的风电用耐高温绝缘 树脂等绝缘材料的生产线，产品取代了国外进口。三基于“超支化聚合物球形结构和内部空穴可吸收能量 而增韧、 外表官能团多可提高交联密度而增强原理， 构建了超 支化聚合物的均相原位增强增韧模型， 打破了传统线形热固性树脂强度和韧性不能同时提高的理念，

5、实现了热固性树脂的均相增 强增韧， 为解释和分析增强增韧功能提供理论依据，对设计韧性好、强度高的高树脂具有指导意义。主要成果：该创造获授权国家创造专利 26 项见附件 1.1。 主持和参与制订国家和行业标准 18 项， 4 项产品列为国家火炬 方案产业化示范工程，4项产品通过美国UL认证，3项产品通过 CTI 环保检测， 10 个江苏省高新技术产品， 见附件 2.1-2.6 。 发表SCI收录论文21篇。获湖北省技术创造一等奖和湖北省科 技进步二等奖见附件 5.1 。经济效益 ：以热固性超支化聚合物为基体树脂， 建成了风电 用耐高温绝缘树脂、 云母带和电子变压器绝缘漆生产线。 在中车 永济、南

6、京汽轮等风电企业得到应用， 近三年新增产值到达 88.82 亿元，新增利润 3.35 亿元。社会效益 ：创造的热固性超支化聚合物及风电绝缘应用关键 技术推动了我国风电绝缘的技术进步和产业升级， 起到了风电发 展的引领示范作用， 培养了一批在风电绝缘材料的研发、 检测和 应用推广等技术人才， 带动了我国相关产业进步和社会就业， 促 进了经济、社会和生态的协调开展。四、客观评价 该工程围绕热固性超支化聚合物合成及其在风电绝缘树脂 应用的关键技术， 在国内同行业中率先开展了自主研发攻关， 发 明了似球形结构的超支化不饱和聚酯、 超支化环氧树脂、 潜伏性 固化剂及风力发电机用耐高温无溶剂绝缘树脂相关产

7、品及关键技术， 构建了超支化聚合物的均相原位增强增韧模型，解决了传统线形不饱和聚酯和线形环氧树脂易缠结、粘度大、流动性差、 使用过程中有机溶剂环境污染等难题， 取得了一系列重大技术成 果，突破国外技术封锁， 将我国热固性超支化聚合物和耐高温无 溶剂绝缘树脂制备及风电绝缘的应用技术，提升到国际先进水 平，并成功实现产业化 。获得国家授权创造专利 26 项，主持和 参与制订了 18项国家和行业标准， 获美国UL认证产品4项，列 为国家火炬方案产业化示范工程 4 项，江苏省高新技术产品 10 个。对该工程的客观评价如下：一工程产品的国际认可。该创造技术生产的 ET-90 改性耐热不饱和聚酯树脂、 T

8、-4260 电子变压器用绝缘漆、 T1168 环保型耐高温浸渍树脂和 T1180 耐 高温绝缘树脂四大系列产品都通过了国际权威的美国保险商试验所UL认证E228349见附件2.6 。产品通过了 CTI华 测环保检测见附件 2.5，符合欧盟RoHS REACH环保要求， 到达国际质量标准，使其成为中车永济、南京汽轮、东方电气、 湘潭电机、南阳防爆电机、航天万源、国电联合、ABB马拉松、施耐德、爱默生等国内外知名企业的重要供给商 。二主持和参与制定了国家及行业标准。 主持和参与制定了 18 项电气绝缘材料、 绝缘结构、 旋转电机、电机线圈等产品和性能检测的国家标准、行业标准和机械部标 准，其中 1

9、1 项为主持单位。三工程产品质量评价。1. 创造的 T1168 环保型耐高温浸渍树脂 2021GH030416、T1149-2高压电机VPI无溶剂浸渍树脂2021GH030455、 T6646-D聚酯纤维非织布低阻上胶纸2021GH030434和T-4260电子变压器用绝缘漆 2021GH030334是国家火炬方案产业化示 范产品；T1168等10个产品被列为江苏省高新技术产品，技术承接的 公司也被评为“国家火炬方案重点高新技术企业。2. 技术承接的 公司 产品，“太湖品牌被中国电器工业协会 评为“中国电器工业最具影响力品牌。3. ET-90改性耐热不饱和聚酯树脂、T1168环保型耐高温浸 渍

10、树脂和 T-4260 电子变压器用绝缘漆的环保性均通过国际认证 机构 CTI 华测检测认证。4. 本创造技术涉及的 ET-90 改性耐热不饱和聚酯树脂、T1168 和 T1168H 环保型耐高温浸渍树脂、T-4260 电子变压器用绝缘漆、T1149-2高压电机VPI、无溶剂浸渍树脂和 T1180耐 高 温 绝 缘 树 脂的质量均通过国 际实 验室认可合作 组织ILAC-MRA、CMA和 CNAS勺测试。四国际查新报告结果。 委托武汉科学技术情报研究所查新检索中心对该工程集成技术进行国际查新， 所检国内外文献中， 除委托单位申请勺专利 外，未见与委托课题勺查新要点相同勺文献报道。五文献评价。 本

11、创造内容勺技术关键之一是基于硅氢加成反响非均相合成硅骨架超支化环氧树脂， 得到了意大利科学家 Pagliaro Mario认可，在 Euro. J. Org. Chem.( 2021, 28:6227 )杂志上正面评论我们的工作： 硅骨架超支化环氧树脂合成新技术的产率可高 达 90%，可望在非均相合成领域大规模使用。构建的超支化聚合物的原位增强增韧模型被大量引用， 在超 支化聚磷酸酯、 超支化不饱和聚酯以及其他课题组研究的超支化 环氧树脂等多种体系均证实了这种模型， 模型被邀请写入英文专 著? Micro and Nanostructured Epoxy/Rubber Blends ?，世界

12、著名高分子科学家德国的 Voit Brigitte 课题组( J. Mater. Chem. A 2021,1:348 )、西班牙科学家Fern a ndez-Francos(Polymer,2021,53:5232 )、美国 Farha Omar K. (Ind. Eng. Chem. Res, 2021,54:922 )、波兰 Rokicki Gabriel ( Poly m er, 2021,49:3168 )、程镕时院士( J. Mater. ChemA 2021,3:1188 )、 颜德岳院士( Chem. Soc. Rev., 2021, 44:3942 )、国家杰青高 超( Ch

13、em. Soc. Rev., 2021, 44:4091 )等国内外科学家广泛应 用来解释超支化聚合物增强增韧效果。 Voit Brigitte 在 ACS Appl. Mater. Interfaces (2021, 5:10027 )评论我们的工作： “低粘度、 高溶解能力和高反响活性的超支化环氧树脂引起了科 学家的极大研究兴趣，颜德岳院士在 Chem.Soc. Rev.(2021, 44:3942 )文中评论我们的工作为： “张道洪等制备了大量支化 度高达 0.87 的超支化聚合物， 高超在 Chem.Soc. Rev.(2021, 44:4091 )评论我们的工作：“环氧端基的超支化聚

14、合物可显著 提高环氧树脂的韧性。五、推广应用情况自2021年以来。经过一系列技术创造和攻关后，工程的热 固性超支化聚合物制备技术、风电用耐高温无溶剂绝缘树脂及绝 缘应用技术，在风电绝缘材料生产的主要企业之一苏州太湖电工新材料股份 开发成功，并实现了产业化，工程成果成功 应用于风电电机、高压电机等领域见附件5.3 。联合开发的风电耐高温无溶剂绝缘树脂，自2021年应用于中车永济电机有限公司的YJ127型1.5MW和YJ163型2.5WM直驱永磁风力同步发 电机、YJ253型2.0MW低速永磁风力发电机的绝缘处理累计约 15000台，其中2021.1 -2021.6 累计生产 6845台，新增产值

15、82.2 亿元，新增利润2.5亿元。耐高温无溶剂绝缘树脂、云母带、柔 软复合材料在苏州太湖电工新材料股份产业化，近三年累计新增产值6.6亿元，新增利润0.81亿元。取得了显著的经 济、社会和生态效益，突破了国外的技术封锁，推动了我国风电绝缘行业的技术进步和产业升级。六、主要知识产权证明目录知识产权 类别知识产权具体名称授权号授权日 期权利人创造人创造 专利 有效 状态中国创造专 利一种硅骨架超支化环氧 树脂及其制备方法ZL202110224451.520211130中南民族大学张道洪,火文君，王 晶,李廷成，周继亮， 李琳,张爱清，李金林有效中国创造专 利一种功能型超支化聚合 物固载铂催化剂及

16、其制 法和应用ZL202110224428.620210530中南民族大学张道洪,王晶，火文 君,周继亮，李琳，张爱清,李金林有效中国创造专 利一种无溶剂绝缘漆及其 制备方法ZL202110115595.420210810苏州太湖电工 新材料股份有 限公司原吴 江市太湖绝缘 材料厂张道洪，施文磊,王 晶,张春琪，张爱清， 周继亮，许向阳，井丰 喜,李廷成有效中国创造专 利一种潜伏性超支化聚合 物固化剂及其制备方法ZL202110047242.120210617中南民族大学张俊珩，张道洪，周继 亮,张爱清有效中国创造专 利含硅超支化环氧树脂的 制备方法ZL202110029024.9202109

17、01苏州海博特树 脂科技有限公 司、苏州太湖 电工新材料股 份原吴江市太 湖绝缘材料厂张道洪，施文磊，张春 琪,徐晓风，许坤，井 丰喜,高慧君，许向阳有效中国创造专 利超支化聚合物及超支化 环氧树脂的制备方法ZL202110029026.820210420苏州海博特树 脂科技有限公 司、苏州太湖 电工新材料股 份原吴江市太 湖绝缘材料厂张道洪，施文磊，周继 亮,张春琪，李廷成， 吕康乐，徐晓风有效中国创造专 利一种埃洛石固载铂催 化剂及其制备方法和 应用ZL202110224443.020210211中南民族大学张道洪,王晶，火文 君,李廷成，周继亮， 李琳,张爱清，李金林有效中国创造专 利一

18、种水溶性聚氨酯外表 磁漆ZL202110123111.620210316苏州太湖电工 新材料股份有 限公司原吴 江市太湖绝缘 材料厂施文磊，张道洪，张春 琪,杨明华，陈春其， 包镜俊，徐晓风有效中国创造专 利一种含硫超支化环氧 树脂及其制备方法ZL202110566173.020211224中南民族大学张道洪，胡鹏，高凌, 张俊珩，周继亮，张爱清.有效中国创造专 利一种无卤阻燃耐高温电 机用绝缘漆ZL202110234600.620210125苏州太湖电工 新材料股份有 限公司原吴 江市太湖绝缘 材料有限公 司张道洪，施文磊，井丰 喜,张春琪，杨明华， 徐晓风有效七、主要完成人情况姓名工作单位

19、完成 单位参加本项 目的起止 时间对本工程技术创造性奉献曾获国家 科技奖励 情况排 名张道洪中南民 族大学中南民 族大学2006-2021主持工程研究的整体方案制疋与 实施，创造了超支化环氧树脂、 超支化不饱和聚酯、潜伏性固化 促进剂及耐高温无溶剂绝缘树脂 的设计与制备技术，提出了超支无1化聚合物的原位增强增韧机理。李金林中南民 族大学中南民 族大学2021-2021创造了耐高温硅骨架超支化环氧 树脂、硅氢加成反响催化剂埃洛 石固载铂和超支化聚合物固载铂 催化剂的设计制备及催化活性 研究，指导耐咼温无溶剂绝缘树 脂的设计制备和参与了工业化的 工艺设计。无2张俊珩中南民 族大学中南民 族大学2021-2021主要负责潜伏性固化剂的设计与 合成，创造了咪唑改性端羧基超 支化聚酯制备具有促进剂、固化 剂双功能潜伏性固化剂及其产业 化研究。无3施文磊苏州太 湖电工 新材料 股份有 限公司苏州太 湖电工 新材料 股份有 限公司2006-2021负责工程技术在 苏州太湖电工新 材料股份产业化实施的 组织和协调工作，并参与了耐高 温无溶剂绝缘树脂、少胶云母带 等的创造。无4李宏中车永 济电机 有限公 司中车永 济电机 有限公 司2021-2021对耐高温无溶剂绝缘树脂在风电 定子绝缘处理工艺的系统研究和 优化，