大容量汽輪發(fā)電機(jī)組用絕緣盒研制
&nbsXZS系列旋振篩p;發(fā)電機(jī)絕緣盒國內(nèi)以往都是用不飽和樹脂玻璃鋼或SMC短切玻璃纖維增強(qiáng)模塑料模壓成型,用這些材料制成的發(fā)電機(jī)絕緣盒,耐熱性、耐電暈和耐電壓、機(jī)械強(qiáng)度都比較差,無法滿足超大容量汽輪發(fā)電機(jī)用。
去年我國開始引進(jìn)大容量(96萬千瓦)汽輪發(fā)電機(jī)制造技術(shù),為研制能符合大容量機(jī)組要求的絕緣盒。我們首先從膠粘劑的合成著手,開始研究玻璃布補(bǔ)強(qiáng)粉云母紙模壓成型的絕緣盒,完成了壓制工藝進(jìn)行研究,并對產(chǎn)品進(jìn)行測試。該項(xiàng)目的研制在國內(nèi)尚屬首例,項(xiàng)目期望達(dá)到的性能指標(biāo)立軸式破碎機(jī)如下:
外觀:表面應(yīng)平整、無毛刺、無裂紋,不混有外來雜質(zhì),整體波狀擋邊輸送帶性良好。
尺振動篩寸精度達(dá)到要求
比加料機(jī)重:≥1.78/cm3
電氣強(qiáng)度: 垂直層內(nèi)倉壁振打器﹥30kv
礦山碎石機(jī)熱變形溫度:≥200℃
耐熱等級:≥F板式喂料機(jī)級
吸水性:≤20m垂直振動提升機(jī)g
沖擊強(qiáng)度:﹥6kzs礦用振動篩0KJ/m2
彎曲強(qiáng)度:﹥170Mp四輥破碎機(jī)a
顎式破1、膠粘劑的合成
由于產(chǎn)品采用玻璃纖維做為補(bǔ)強(qiáng)材料,所以要求膠粘劑除自身的性能必須優(yōu)異、機(jī)械強(qiáng)給料盤度要高,另外對粉云母紙、玻璃布的浸潤性要好。
雙馬來酰亞胺(簡稱BMI),與雙酚A環(huán)氧樹脂的固化物具有耐高振動輸送機(jī)溫、耐輻射、耐濕熱和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),已在業(yè)內(nèi)得到認(rèn)可。在航天、航空等高端領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,但是由于這一體系固有的一些不足,如:脆性、彈性模量高、斷裂延伸率低等,使得在項(xiàng)目中直接選用受到限制,基于這一思路,我們對BMI進(jìn)行改性
1.1改性膠帶輸送機(jī)試驗(yàn)
原材料如下:
二苯甲烷型雙馬來酰亞胺 工業(yè)級
N,N’-二氨基二苯甲烷 工業(yè)級
封端劑 工業(yè)級
促進(jìn)劑 自備合成
甲苯 選用
甲乙酮 選用
改性反應(yīng)可以采用融溶法進(jìn)行,按配方將雙馬來酰亞胺、N,N’-二氨基二苯甲烷 ,封端劑投入反應(yīng)瓶,在120~130℃保持20~30min,然后緩慢加入促進(jìn)劑,物料的顏色由棕色轉(zhuǎn)變成棕紅色。攪拌保持10min,取樣測膠化時(shí)間10~12’/170℃,反應(yīng)結(jié)束后,趁熱將物料倒入事先準(zhǔn)備好的襯墊有薄膜的盤中,冷卻后粉碎待用。
改性反應(yīng)也可以采用溶劑法,按配方將雙馬來酰亞胺、N,N’-二氨基二苯甲烷投入反應(yīng)瓶,加入適量甲苯,加熱溶解,在回流狀態(tài)下,分離甲苯等材料中的水份,加熱促進(jìn)劑回流反應(yīng),在110~120℃保持回流反應(yīng)60min左右,緩慢加入封端劑,并在130℃保持回流30min,加入甲苯和甲乙酮(丁酮)調(diào)整到固體含量60%的溶液。
將上述物料按不同比例與雙酚A環(huán)氧樹脂配合,160℃固化8小時(shí),測得的力學(xué)曲線如下:
圖1 改性BMI樹脂與環(huán)氧樹脂混合比例對產(chǎn)品力學(xué)性能的影響
從曲線可以看出配合比例在1.1~1.4是最佳狀態(tài),我們選擇比例1.2,并調(diào)制成60%的固體含量,測得性能如下:
固化后的樣品按GB/T150.10進(jìn)行霉菌試驗(yàn),防酶等級為0級。
熱失重割線法計(jì)算的溫度指數(shù)為225℃(該方法僅用于配方篩選)
2、上膠與模壓工藝研究
在確定膠的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的工藝流程如下:
2.1云母紙上膠
主要通過加熱溫度、車速和膠的粘度來控制膠含量,膠含量的大小對模壓成型是十分關(guān)健的,下圖是不同膠含量情況,及相同的模壓工藝條件下各項(xiàng)性能指標(biāo)的變化:
圖2 膠含量對力學(xué)性能的影響曲線
膠含量太低會造成發(fā)空,層間粘接差,對彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、熱變形都是不利的,而且影響產(chǎn)品的耐潮性能,膠含量太高,流膠太多,大量廢邊造成浪費(fèi),影響形位尺寸,加大后繼加工難度,從圖我們可以看到,膠含量達(dá)到一定量時(shí),對力學(xué)性能的影響幾乎不大,這可以理解為多余的膠都流掉了,所以膠含量控制在30%~35%為宜,同時(shí)膠的膠化時(shí)間對于產(chǎn)品工藝可操作性也是十分重要的。膠化時(shí)間短可以縮短膠化和固化周期,但往往會層間粘接差,操作間隙太小,人為控制失誤的概率增多,機(jī)械性能也明顯下降;膠化時(shí)間太長,不但影響產(chǎn)量,還會造成大量流膠和發(fā)空等現(xiàn)象,一般控制膠化時(shí)間為170℃ 8~10min。
2.2玻璃布補(bǔ)強(qiáng)
上了膠的粉云母紙裁切成一定尺寸,覆上同樣大小的玻璃布,在壓機(jī)上加壓、加熱,粉云母紙上的膠融溶后粘合玻璃布,加熱溫度不能太高,以免造成膠提前固化,使得玻璃布粉云母紙箔無法使用,將玻璃布粉云母紙箔,裁剪成一定規(guī)格大小。
2.3模壓成型
玻璃布粉云母箔放入預(yù)熱的模腔中,并且與模具一起加熱逐步升溫到160℃,在模具的成型狀況觀察孔不斷觀察膠的凝膠情況,并不斷增加模具的壓力,加壓的速度不能過快,否則造成大量流膠,使工件發(fā)空,膠含量不夠,尺寸不到,造成廢品。一般每次加壓以控制有少量的膠流出為好,加壓次數(shù)不低于3次,最后一次加壓到要求型位尺寸。后固化溫度180℃,固化時(shí)間6~8小時(shí)。開模后自然冷卻,冷卻后進(jìn)行機(jī)械加工。
3、產(chǎn)品性能測試(參照J(rèn)B/T7770-1995)
4、問題討論
4.1改性BMI樹脂的貯存穩(wěn)定性;改性BMI樹脂與環(huán)氧樹脂合成的膠基本性能是十分優(yōu)秀的,但是它的貯存穩(wěn)定性還不盡人意,室溫下粘度增加速度較快,一個月后還會出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象,但是對于本研究和制作沒有影響,因?yàn)榻^緣盒的制作在較短的時(shí)間內(nèi)完成的,對膠的進(jìn)一步研究還可以發(fā)展在其它相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。
4.2模壓成型都是人工操作,效率較低,人為因素較大,大批量生產(chǎn)時(shí),有待進(jìn)一步改進(jìn)。
5、結(jié)論
研制的超大容量汽輪發(fā)電機(jī)絕緣盒具有優(yōu)異的機(jī)械和電氣性能,完全達(dá)到預(yù)期性能要求,打破了國內(nèi)只能依賴進(jìn)口這類產(chǎn)品的局面,填補(bǔ)了空白。研究項(xiàng)目還對今后開發(fā)BMI改性樹脂提供了理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)。
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