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第二节 绝缘材料

  绝缘材料是由天然或合成的高分子化合物,加不同的补强和充填材料等,经加工制成的 产品。是电设备中隔离不同电位带电体,确保电流安全地按设计线路流通的材料。
    哈尔滨绝缘材料厂是黑龙江省唯一生产绝缘材料的企业。主要产品有:油漆树脂和胶类、 浸渍纤维、层压制品、电工压塑料、云母制品、薄膜复合制品等。1951年底形成沥青、虫胶 漆及其云母制品、酚醛树脂及其层压制品和塑料制品生产能力。以A、E级耐热等级,构成产 品33种。
    1951年4月,东北人民政府工业部批准建设哈尔滨电机厂。其中包括投资300万元,建设 规模7 000平方米,生产能力为5 400吨的绝缘材料车间,于同年5月动工,1952年 底建成。1956年哈尔滨绝缘材料厂由哈尔滨电机厂分出单独建厂。
    “一五”期间,哈尔滨绝缘材料厂为哈尔滨电机厂试制的水、火电设备和电机生产提供 了整套绝缘材料。
    60年代,该厂主要以发展环氧树脂、聚脂、有机硅和玻璃丝布为主,研制出各系列产品 32个品种。
    70年代,该厂主要以发展均苯型聚酰亚胺、双马来酰亚胺,并以其改性环氧树脂开发复 合制品和以物理法粉云母纸代替化学法云母纸的应用为基础,研制出各系列产品22个品种。
    80年代,是该厂产品大发展时期。1980年,从日本引进了上胶设备,提高了层压制品的 数量和质量。1981年,在从美国西屋公司引进30万、60万千瓦汽轮发电机的同时,哈尔滨绝 缘材料厂派出3批工程技术人员赴美考察。回厂后,用5年时间,完成3个品种的国产化,使 工厂具备了为制造30万、60万千瓦汽轮发电机组绝缘材料配套能力。
    一、油漆树脂和胶类
    黑龙江省生产的主要产品有浸渍漆、复盖漆、瓷漆、胶粘漆、硅钢片漆、漆包线漆和树 脂胶等。
    (一)电工浸渍漆
    电工浸渍漆是电机、电器线圈的浸渍用漆。哈尔滨绝缘材料厂建厂初期生产浸渍漆时, 是以石油沥青为基本成分,耐热等级低(A级),在电工设备设计中很难提高额定电流密度值, 限制了设备功率的提高。工厂于1952年开展B级醇酸浸渍漆的研制,1956年制成投产。此后, 工厂又以三聚氰胺改性醇酸树脂和丁醇改性五聚氰胺树脂配合研制成1032B级浸渍漆,于1961 年批量投入生产。由于该产品性能优异,1982年评为部级优质产品。1983年获省优。
    环氧树脂的发展,开辟了新型电工绝缘漆的研制,1973年,哈尔滨绝缘材料厂,采用亚 麻油脂肪酸酯化环氧树脂并经聚合后与丁醇醚化三聚氰胺树脂漆复合,研制成1033B级环氧 树脂浸渍漆。具有较好的耐油性、热弹性和耐水性,烘干后介电性能好,供浸渍耐热等级为 B级的电机和电器之用。
    为了提高电机和电器耐热等级,进一步适应矿山、冶金、电铲和车辆等高起动力矩电机 的发展需要。1968年,工厂以均苯四甲酸二酐和二胺基二苯醚合成了聚酰亚胺浸渍漆;1970 年,在合成出有机硅树脂的先决条件下,以聚甲基苯基硅氰烷的二甲苯溶液配成1053有机浸 渍漆。该漆的性能良好,有足够的硬度,具有防潮及耐高温的良好特性,适用于浸渍H级电机 和电器的线圈绝缘之用。从而解决了当时高温电工浸渍漆的急需。1985年被评为省优质产品。
    (二)电工复盖漆
    电工复盖漆是电器产品表面和绝缘零部件表面复盖用漆。1966年前,均采用耐热等级为 A级的热塑性和热固性树脂配制。漆膜在使用中受热常有剥落现象。1966年,工厂采有干性 植物油改性醇酸树脂,溶解于200号汽油和二甲苯等溶剂中,研制成1231醇酸晾干复盖漆。 该漆耐热等级为B级,具有较好的弹性和较高的介电性能,成为电设备及部件广泛采用的表 面复盖漆。
    随着绝缘材料的耐热等级普遍由A级上升到B级,高压电机、电器有了迅速发展。大型高 压电机线圈的表面要求防电晕处理。1959年和1965年,工厂先后采用醇酸漆加入立德粉和乙 炔黑通过研磨,溶解于甲苯、二甲苯中,使用时加入适当的干燥剂,可在室温下干燥的半导 体漆。薄膜有良好的耐油性,耐热性(B级),以及较高的机械强度和硬度,取代了以前采用 的A级沥青半导体漆,改善了线圈半导体防晕处理的操作环境,产品型号为1233和1234。
    1971年,由于电机容量的不断增大,醇酸半导体漆由于对线圈石棉带浸透力不够,而造 成石棉带与主绝缘剥离,所产生的间隙中发生电晕导致“内腐蚀”。当时葛洲坝“330”工 地又急需高质量大电机。哈尔滨电机厂要求哈尔滨绝缘材料厂配合研制性能更为符合大电机 防晕条件的材料。哈尔滨绝缘材料厂组成攻关组,采用环氧树脂聚脂添加碳黑、石墨通过磨 制而成1235防电晕漆。该产品有很好的渗透性和复盖能力。形成的漆膜坚硬、牢固、粘结力 强,满足了高压电机、电器线圈的防晕处理之用。
    (三)电工漆包线漆
    电工漆包线漆是电磁线导线绝缘漆。将导线通过漆槽涂漆,再通过烘箱干燥而成漆包线( 电磁线),它取代了低压电机、电器以往采用的纱包线。它的应用提高了电机槽利用率和绝 缘耐热等级,有显著的技术经济效益。1962年采用对苯二甲酸乙二醇脂经缩合反应后,溶解 于甲酚与二甲苯混合稀释剂中而成,产品型号为“1730”,B级绝缘。该产品有良好的介电 性能、耐磨性、抗溶剂性和耐化学腐蚀性,为电磁线绝缘的更新换代提供了优质绝缘材料。 1982年评为黑龙江省优质产品。1984年在该产品的基础上,又调整配方将聚酯漆的耐热等级 由B级提高到F级。
    1983年,又研制成“9173”聚酰亚胺漆包线漆;同年又以聚酯树脂、封闭二异氰酸酯和 多羟基酰胺树脂为主成分,以甲酚、二甲苯为溶剂制成了聚氨酯漆包线漆,耐热等级为E级, 产品型号“9171”。该产品的特点是染色性好,可制成不同颜色的漆包线。这种漆包线耐高 频、直焊性好,无需去掉漆膜即可直接搪锡焊接。
    (四)电工硅钢片漆
    电工硅钢片漆是电机、电器中硅钢片间绝缘用漆。哈尔滨绝缘材料厂于1957年采用干性 植物油、改良松香、松脂酸盐熬制后溶解于200号汽油等溶剂中制成的高温(450—550℃)快干 漆。产品耐热等级为A级,型号为“1611”。适用于电机和电器中硅钢片间的绝缘。1974年, 该厂采用油改性醇酸树脂和丁醇改性三聚氰胺树脂配制成9161B级硅钢片浸渍漆,该漆可在300 ~350℃下迅速干燥,同1611漆相比,提高了耐热等级,降低了干燥温度。它所形成的漆膜 耐潮、耐油,与硅钢片粘结牢固,适用于电机和电器中硅钢片间绝缘用。1976年,采用环氧 树脂、酚醛树脂和环氧酯树脂配制成9162B级硅钢片漆。该漆具有良好的电气性能、耐温热 性和较强的粘结力,适用于大型电机和F级电机中硅钢片间绝缘。1983年,采用二甲苯改性 醇酸树脂为主要成分配制了9163B级硅钢片漆。该漆由于二甲苯改性,使它具有热稳定性高、 粘结力强、适应高温烘焙、无起泡和边缘增厚等特点,适用于B—F级电机和电器中硅钢片间 绝缘。
    (五)电工瓷漆
    电工瓷漆是电设备及其零部件表面用漆。哈尔滨绝缘材料厂于1956年,以植物油改性醇 酸漆中加入颜料,溶于甲苯、二甲苯中制成1230B级烘干型灰瓷漆。该产品漆膜坚硬、耐矿 物油、耐电弧、表面光滑而有较高的强度。1978年,该厂又以有机硅漆和无机填料等经研磨 调制,配成9131H级有机硅红瓷漆。该产品具有良好的耐热性、耐油性、耐潮性和介电性能。 可以在较低的温度干燥,烘干后漆膜不用回粘,不流挂,有很好的稳定性。
    (六)电工胶粘漆
    电工胶粘漆是热固性绝缘材料,是层压、卷制和云母制品等胶粘用漆,以及绝缘零件表 面复盖之用。1951年,用苯酚与甲醛在碱触媒下通过缩合反应,生成树脂后溶解于酒精,形 成热固性酚醛树脂溶液。产品型号为1411。该产品的研制成功,为生产层压板、棒、管和成 型件奠定了基础。1411酚醛树脂溶液还适用于作胶粘剂,覆盖电器表面和绝缘零件表面。1953 年,以植物油改性醇酸树脂并溶解于200号汽油和二甲苯等溶剂中配成胶粘漆。该漆漆膜富有 弹性和较高的介电性能,是热固性云母粘胶剂,由它为底材制造出一系列B级云母带和柔软云 母板。1960年,以桐油与有机酸酐作用试制出固化剂桐油酸酐,随后使之与环氧树脂配合, 构成新型云母胶,用其为底材贴制的B级云母带,在综合性能上优于醇酸云母带,使发电机和 高压电机的主绝缘材料性能提高了一步,并且有中国特色。
    二、浸渍纤维类
    黑龙江省生产的主要产品有漆布和浸渍纸、布。
    (一)漆布
    1954年,哈尔滨绝缘材料厂以电工用棉布均匀地浸以油改性绝缘漆通过干燥制成漆布, 逐步代替了沥青漆布。该产品有2010和2012两个型号。均属于A级绝缘。1956年,以电工丝 绸均匀地以油改性绝缘漆,通过干燥制成2210漆绸,属于A级绝缘,适用于电机和电器要求较 高介电性能和较薄的衬垫包扎绝缘。1963年,又以电工用无碱玻璃布浸以醇酸漆制成2432B级 玻璃漆布,提高了材料的耐热等级,配套了B级槽衬材料。该产品的性能达到IEC标准;由于 有机硅树脂的研制成功,又于1962年和1979年研制生产出H级2450(软质)及2451(硬质)玻璃 漆布。1968年,在聚酰亚胺(均苯型)浸渍漆研制成功基础上,研制成亚胺玻璃漆布,为H级 槽衬材料填补了空白。1983年,利用合成出聚酰亚胺的科研成果,配合以玻璃布经热处理, 试制出9250型玻璃漆布。该产品耐热等级为C级,有耐腐蚀、耐辐射和耐溶剂等特点。并可 广泛用于航空工业,可长期在200℃和短期300℃下应用。1983年,采用较新型的合成涤纶布 制成了涤纶漆布,不仅代替了天然材料,而且使产品具有六氟化硫等特性,可运用于六氟化 硫绝缘开关中作为包扎和衬垫绝缘。2432漆布1982年获部优产品,1983年获省优。
    (二)浸渍纸、布
    1953年,哈绝缘材料厂在完成从德国进口上胶机的安装和试车时,采用浸渍纸和卷绕纸 浸或涂以酚醛树脂酒精溶液,制成了400号上胶纸和401号上胶纸。产品为E级绝缘,分别用 于酚醛层压纸板,纸棒加胶纸的生产。同时还利用国产上胶机试制出上胶布,开始了电工层 压布板的生产,使层压制品得以发展起来。
    1965年,试制出B级404环氧酚醛玻璃漆布,使研制玻璃布层压制品得以实现。
    1985年,利用双马来酰亚胺的科研成果,与环氧树脂配胶,以玻璃布浸渍、干燥,制成 408型胶布。产品等级为H级,适用于制造更高系列耐热层压制品,使层压制品的耐热等级得 到迅速提高。
    三、电工层压制品类
    黑龙江省生产的主要产品有层压板、层压棒、层压管(筒、环)和电容套管。
    (一)电工层压板
    哈尔滨绝缘材料厂在1954年前虽然生产层压制品,但型号与用途分类不明确。1954年, 仿苏标准对于产品分类和用途作了统一规定。1956年研制成3021E级酚醛层压纸板和3026、 3025酚醛层压布板。1959年,该厂环氧树脂的合成和无碱玻璃布初步研制成功,以此为基础, 研制出3240B级环氧酚醛玻璃布板。1985年评为黑龙江省优质产品。1960年,以环氧改性有机 硅树脂,并浸渍玻璃布,经干燥热压,制成3250有机硅环氧玻璃布板,产品耐热等级为H级, 为高温电设备提供了绝缘结构材料。1963年,又研制投产3020层压纸板,该产品适用于介电 性能要求较高的电机和电器中作为绝缘结构零部件,并可在变压器油中使用。1966年以环氧 玻璃布板为基础,又研制成3440和3441环氧酚醛覆铜箔板,为印刷电路器件生产奠定了材料 基础。
    (二)电工层压棒
    电工层压棒是加工制造电工绝缘结构件的材料。1956年和1965年,该厂先后以棉布浸以 酚醛树脂溶液,和以玻璃布浸以环氧酚醛树脂漆,经烘干、热卷、模压而成。产品型号分别 为3721(E级)、3840(B级)。两种产品均具有较高的机械性能和可加工性,适用于电器设备中 作绝缘结构零部件,并可在变压器油中使用。3840玻璃布棒1985年评为黑龙江省优质产品。 1985年,利用双马来酰亚环氧胶浸渍玻璃布制成9364管。该产品为H级绝缘,适用于高温电 器和矿用电器中作绝缘结构零部件。
    (三)电容套管
    是电器引线用的绝缘管材。1954年,哈尔滨绝缘材料厂配合沈阳高压开关厂,生产出以 酚醛上胶纸和铝箔,经卷制、干燥、浸漆和机械加工制成5271E级绝缘的电容套管。产品装 配后可作为油断路器、开关和变压器的引线绝缘。
    1965年,国家要求哈尔滨绝缘材料厂试制110千伏和220千伏级电容套管,工厂成立了攻 关组,进行了一系列研制工作,解决了试制中产品电晕现象,完成试制和生产任务。9711胶 纸电容套管芯1983年评为省优质产品。
    四、电工压塑料类
    电工压塑料是通过模压、注射成型等加工方式,制造电设备中绝缘结构零部件的材料。
    1952年,哈绝缘材料厂以干法生产出4010模压塑料。1955年,根据苏联ГОСТ5689_51 标准要求又重新试制成功。1984年评为黑龙江省优质产品。1956年,以酚醛树脂、石绵和其 他添加剂配合,制成9421热固性酚醛石绵塑料,为E级绝缘,用于制造耐热、耐水的电绝缘 件。1964年,以酚醛树脂、木粉、石绵、固化剂等制成4013酚醛塑料。产品树脂含量高,具 有耐霉性和耐温热性,因此适用于温热带低压电器和仪表作为绝缘结构零部件。1984年评为 黑龙江省优质产品。1964年,又以三聚氰胺甲醛树脂与石绵、棉纤维混合,并含有其他添加 物制成4220氨基石绵塑料。1966年,以定向无碱玻璃纤维浸以改性酚醛树脂,经烘焙制成4330 塑料,产品为B级,用于尺寸稳定、机械强度高的绝缘结构件,并适于潮湿条件下使用。
    同年,又以丁晴橡胶改性线型酚醛树脂、矿物填料、染料和润滑剂等经过混合、辊压、 粉碎等工序制成9402模塑料。该产品具有耐震和耐酸的特点,适用于制造含金属嵌件、形状 复杂、使用于湿热条件下的绝缘结构件。1984年,以改性酚醛树脂、木粉、滑石粉等制成热 固性注射塑料,产品型号9404,属于A级绝缘。该产品有良好的流动性,打破以往模压成型 的加工工艺,适用于注射成型,满足了注射成型工艺发展的需求,提高零件的生产率。1984 年获黑龙江省机械行业优秀成果一等奖。同年,还以改性线型酚醛树脂与有机、无机填料、 阻热剂等配制成9407酚醛滞燃塑料,产品相当于德国S31—14(DIN7708)水平。同时为北京低 压开关厂引进德国BBC公司低压电器所需塑料及时完成配套,为中国低压电器绝缘结构件更 新换代提供了新的绝缘材料。哈尔滨绝缘材料厂于1985年引进了英国ERF公司的DMC和SMC塑 料的制造技术。
    五、电工云母制品类
    电工云母制品是高压电器设备的主要绝缘材料。黑龙江省主要产品有云母带、云母箔、 柔软云母板、塑型云母板、换向器云母板和衬垫云母板等。
    (一)云母带
    云母带是高压线圈包扎绝缘材料。哈尔滨绝缘材料厂于1955年以前生产的云母带,是以 沥青漆通过手工操作将云母片贴在云母带纸上,经干燥、卷筒和切割制成的,为A级绝缘, 是高压线圈的最早用料。醇酸树脂研制成功后,工厂利用该成果分别以云母带纸和绸为底材 制成5430和5432云母带,使材料绝缘等级提高到B级。1964年,该厂采用玻璃布代替纸和绸 为底材,以醇酸树脂漆贴云母片于其上,经干燥和加工制成了5434醇酸玻璃布云母带,提高 了产品在应用中热稳定性。
    1966年,采用环氧树脂和桐油酸酐配制成云母胶,以玻璃布为底材,贴制粉云母纸于其 上,然后再覆玻璃布于云母纸上,经干燥和加工,制成5438—1环氧玻璃布(双面)粉云母带。 环氧树脂的应用使带的机械和介电性能优于任何醇酸树脂制品;粉云母纸的应用,改进了操 作方法,提高了劳动生产率。云母带比片云母带由于柔软和良好的造型而更适于应用厂制造 成圈绝缘的包扎操作。该产品制成后,于80年代初又进行改进,使产品质量进一步提高,于 1984年被评为黑龙江省优质产品。
    (二)云母箔
    云母箔是电器设备套筒式绝缘的材料。1957年,工厂分别以醇酸树脂和虫胶粘制片云母 于马尼拉纸上,制成5830—1和5831云母箔,产品为B级绝缘,它的研制生产逐步淘汰了沥青 云母箔材料。随后,由于有机硅树脂的合成,1959年,采用有机硅漆和玻璃布贴片云母制成 6860有机硅玻璃布云母箔,该产品为H级绝缘。
    (三)柔软云母板
    柔软云母板是电机槽绝缘和匝间绝缘材料。1956年,工厂采用醇酸树脂漆将片云母粘在 纸补强材料上,制成5130柔软云母板,产品为B级绝缘。1964年,以玻璃布为底材,制成5131 醇酸玻璃柔软云母板。1958年和1959年,利用有机硅树脂漆分别制成5150和5151有机硅玻璃 柔软云母板,产品为H级绝缘,满足了矿用电铲和牵引电机等经常在过载条件下工作的要求。
    (四)塑形云母板
    塑型云母板是在一定温度和压力下,可塑造耐高压和规定形状的绝缘材料。1956年,工 厂采用虫胶漆制成5231塑型云母板。1966年,制成6236虫胶塑型云母板,用于B级绝缘电板, 产品的热稳定性得到了提高。1980年,单马来酰亚胺的研制成功,采用这种树脂配胶粘制白 云母片,经烘焙压制,制成9531产品。9531单马来酰亚胺塑型云母板在一定温度下具有可塑 性,适于作H级绝缘管环、及其它零件。
    (五)换向器云母板
    换向器云母板是制造直流电机换向器间绝缘片的材料。1965年,工厂制成虫胶换向器云 母板,产品型号5535,为B级绝缘。1983年,以环氧树脂与粉云母纸配合,制成5536—1产品。 由于环氧树脂的应用和粉云母纸同片云母相比,更有良好的渗胶性,因而使所制环氧换向器 粉云母板有了更好的整体性,更适于同铜片配合制造换向器。同年还利用单马来酰亚胺粘合 云母片,制成9551换向器云母板,提高了材料耐温等级(H级)。
    (六)衬垫云母板
    衬垫云母板是制造电设备中各种承受电压的衬垫部件的材料。1956年,工厂制成5731虫 胶衬垫云母板。1958年采用有机硅树脂漆制成5755有机硅衬垫云母板,产品为H级。同年还 制成5730醇酸衬垫云母板。
    六、电工薄膜及复合制品类
    (一)薄膜
    薄膜是电设备中包扎和衬垫材料,是复合制品的组成部分,是一种新兴的绝缘材料。1965 年,美国杜邦公司合成聚酰亚胺树脂,并以其为基础发展了一系列耐热等级为H级的绝缘材 料。1969年,哈尔滨绝缘材料厂试制出聚酰亚胺流延薄膜。1983年,以均苯四甲酸二酐与二 氨基二苯醚在极性溶剂中缩聚制成的聚酰亚胺树脂液,再径流延机流延,烘焙和亚胺化处理 制成聚酰亚胺薄膜,产品型号6050,为H级绝缘。它的研制与投产使牵引电机电枢绝缘和高压 电机的槽绝缘结构得到改善,性能得到提高,延长了电设备的使用寿命。
    (二)复合制品
    复合制品是70年代发展起来的新型绝缘材料系列。产品结构的特点是以二种片状材料复 合制成,其性能得到互补。同时它比浸渍纤维制品有更好的抗切通性,适用于电机、电器中 作槽绝缘、衬垫绝缘和匝间绝缘。哈尔滨绝缘材料厂于1970年,以6020聚脂薄膜涂以粘合剂 与电绝缘纸板复合,制成6520聚脂薄膜绝缘纸复合箔,并投入生产。