變壓器油箱內(nèi)壁涂料的研制

摘要：研究了不同丙烯酸樹(shù)脂、防銹顏填料、 DBE 慢干劑用量對(duì)變壓器油箱內(nèi)壁涂料電氣性能、耐熱性能、 耐腐蝕性能和施工性能的影響。

　　關(guān)鍵詞：聚氨酯涂料；變壓器油箱內(nèi)壁涂料；絕緣性；防腐蝕性

l 引言

　　變壓器油箱內(nèi)壁涂料是一類(lèi)涂覆在油浸式卷鐵心系列特種變壓器油箱內(nèi)表面并起一定絕緣作用的功能 涂料。由于變壓器油箱內(nèi)工作溫度長(zhǎng)期維持在 1 10 ℃ 左右，所以油箱內(nèi)壁涂料除具有一定的絕緣功能外，還要具有良好的耐熱性、耐油性、機(jī)械和防腐性能等，適合變壓器油箱封閉環(huán)境施工等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的油箱內(nèi)壁涂料一般以低檔的環(huán)氧酯防銹漆為主，其耐熱性、耐油性和電氣性能均不是很好，對(duì)特種變壓器的安全使用造成了一定影響，所以研究高性能油箱內(nèi)壁涂料越來(lái)越受到人們的重視。

　　本文以某環(huán)氧改性丙烯酸樹(shù)脂為基料，配以物理和化學(xué)防銹顏填料，利用異氰酸酯類(lèi)固化劑固化環(huán)氧 改性丙烯酸樹(shù)脂中的活性羥基，制得了適合變壓器油 箱內(nèi)壁使用的聚氨酯特種涂料。

2 試驗(yàn)部分

　　2.1 主要原材料

　　主要原材料見(jiàn)表 1 。

　　2.2 制造工藝

　　按配方量稱(chēng)取丙烯酸樹(shù)脂、分散劑和混合溶劑，分散均勻，加入顏填料，高速分散 20 min ，研磨至細(xì)度不大于 15 μ m ；在制成的漆料中加入剩余助劑和適量的混合溶劑，調(diào)整黏度為 80 ～ 100 s( 涂 -4 杯 ) ，過(guò)濾出料。所制得的漆料組分與固化劑組分按 4 ： 1 的質(zhì)量比配制成聚氨酯油箱內(nèi)壁涂料。

　　2.3 性能測(cè)試

　　涂料按 GB ／ T 1727 — 1992 的要求噴涂于試板上。耐熱性能測(cè)試：在 110 ℃ 下，將涂有漆膜的試板在 25# 變壓器油中浸泡 96 h ，漆膜不起泡、不脫落，輕微變色為合格。按 GB ／ T 1771 — 89 測(cè)試耐中性鹽霧腐蝕性 能，按 GB ／ T 1981 — 89 測(cè)試電氣絕緣性能，按相關(guān)國(guó) 標(biāo)檢測(cè)其他常規(guī)機(jī)械性能。

3 結(jié)果與討論

　　3. 1 不同樹(shù)脂基料對(duì)涂料性能的影響

　　變壓器油箱內(nèi)的工作溫度長(zhǎng)期維持在 110 ℃ 左右，且工作環(huán)境要求絕緣，所以要求油箱內(nèi)壁涂料具有較高的耐熱和絕緣性能。不同的丙烯酸樹(shù)脂由于所含活性官能團(tuán)的種類(lèi)和數(shù)量不同，其耐熱性能和電氣絕緣性能有很大差別。不同樹(shù)脂基料對(duì)涂料性能的影響 見(jiàn)表1。

　　由表1可知，樹(shù)脂 B 、 c 的附著力和耐熱性明顯優(yōu)于樹(shù)脂 A 。主要是由于樹(shù)脂 A 是羥基丙烯酸樹(shù)脂，而樹(shù)脂 B 和樹(shù)脂 C 是環(huán)氧改性丙烯酸樹(shù)脂，環(huán)氧改性丙烯 酸樹(shù)脂中的環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)含有醚鍵和羥基基團(tuán)，它們 都是強(qiáng)極性基團(tuán)，對(duì)底材有優(yōu)良的附著力，且環(huán)氧樹(shù)脂固化后的收縮率小，漆膜固化后產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力低 n1 ，所以樹(shù)脂 B 、 c 的附著力要好于樹(shù)脂 A 。

　　理論認(rèn)為：當(dāng)分子結(jié)構(gòu)中苯環(huán)含量高、氫原子與碳 原子之比小時(shí)，該種基料的阻燃效果較好，耐熱性能較 高幢 。樹(shù)脂 A 為羥基丙烯酸樹(shù)脂，分子中無(wú)苯環(huán)結(jié)構(gòu)，故其耐熱性能比樹(shù)脂 B 、 c 要差。另外，樹(shù)脂 c 用的是大分子環(huán)氧改性，樹(shù)脂 B 用的是小分子環(huán)氧改性，也就是說(shuō)，在相同改性程度的條件下，樹(shù)脂 C 的苯環(huán)含量比樹(shù)脂 B 要高，碳?xì)浔壤螅蕵?shù)脂 c 的耐熱性能比樹(shù)脂 B 好。

　　由表1還可知，樹(shù)脂 B 和樹(shù)脂 C 相比，樹(shù)脂 C 的體積電阻率和電氣強(qiáng)度明顯優(yōu)于樹(shù)脂 B 。主要是由于樹(shù)脂 c 的羥基活性官能團(tuán)含量 (2 ． 5 ％ ) 高于樹(shù)脂 B 的羥基活性官能團(tuán)含量 (1 ． 8 ％ ) ，這樣樹(shù)脂和異氰酸酯固化劑中的異氰酸根 (-NCO) 反應(yīng)時(shí)交聯(lián)密度更高，涂 料的交聯(lián)密度提高，分子鏈的作用力加強(qiáng)，這樣樹(shù)脂 c 的電氣絕緣性能比樹(shù)脂 B 要好。所以本研究最終選用樹(shù)脂 C 為基料樹(shù)脂。

　　3. 2 顏填料對(duì)涂料耐介質(zhì)腐蝕性能的影響

　　變壓器油箱內(nèi)壁涂料直接涂覆在油箱內(nèi)壁的鋼板上，要求涂料不僅具有耐油性，還要具有一定的防銹功能。本研究在選用樹(shù)脂 c 為基料樹(shù)脂的條件下，考察 了不同顏填料對(duì)涂料耐介質(zhì)腐蝕性能的影響，結(jié)果見(jiàn) 表2。

　　防銹顏填料分物理防銹和化學(xué)防銹 2 大類(lèi)。由表2可知，配方 3 具有較好的耐介質(zhì)腐蝕性能。主要是 因?yàn)榕浞?3 采用了物理和化學(xué)雙重防腐。配方中添加了物理防銹顏填料云母氧化鐵和超細(xì)云母粉，這些片狀結(jié)構(gòu)物料的加入能增加漆膜的致密性，降低腐蝕性 介質(zhì)的滲透率，對(duì)腐蝕性介質(zhì)起著屏蔽作用。同時(shí)配方 3 中的化學(xué)防銹顏料磷酸鋅和三聚磷酸鋁離解產(chǎn)生的磷酸根可使金屬表面鈍化，引起陽(yáng)極極化，而鋅離子和鋁離子則在陰極反應(yīng)生成難溶物引起陰極極化，結(jié)果大大提高了涂膜的防銹能力。

　　3. 3 DBE 慢干劑用量對(duì)涂料性能的影響

　　DBE(Mixed Aliphatic Dibasic Esters) 是一種由己 二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、丁二酸二甲酯組成的酯類(lèi)溶劑混合物，它具有沸點(diǎn)高、餾程長(zhǎng)、低毒、味小的 特點(diǎn)，還可改善漆膜的流平性。由于變壓器油箱內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的密封性，在進(jìn)行涂裝作業(yè)時(shí)，要求涂料溶劑的揮發(fā)速率要慢一些，若涂料的表干速度過(guò)快，噴涂時(shí)產(chǎn)生的漆霧降落在已表干的涂膜表面便會(huì)產(chǎn)生起粉現(xiàn)象，一般通過(guò)在涂料中添加一定量的高沸點(diǎn)溶劑如 DBE 來(lái)減慢涂料溶劑的揮發(fā)速率，以避免施工過(guò)程中出現(xiàn)的起粉現(xiàn)象。不同 DBE 用量對(duì)涂料性能的影響 見(jiàn)表3。

　　由表3可知，當(dāng) DBE 用量增大時(shí)，漆膜的表干時(shí)間延長(zhǎng)，施工性能變好，但光澤和耐變壓器油性能卻變差。當(dāng)用量為 3 ％時(shí)，涂料具有較好的綜合性能。主要是因?yàn)?DBE 是一種高沸點(diǎn)溶劑，它的加入減緩了有機(jī)溶劑的揮發(fā)速率，延長(zhǎng)了表干時(shí)間，使施工性能變好。但隨著用量的進(jìn)一步增大，溶劑的揮發(fā)速率逐漸減慢，此時(shí)漆膜開(kāi)始固化，溶劑的揮發(fā)受溶劑分子穿過(guò)漆膜液一氣邊界層的表面擴(kuò)散阻力的制約，揮發(fā)速率變得更慢。即所謂的“溶劑釋放性”變差，少量有機(jī)溶劑會(huì)長(zhǎng)期滯留在漆膜內(nèi)不被釋放 ，嚴(yán)重影響漆膜性能，使漆膜的光澤、耐變壓器油性能變差。