變壓器油箱內壁涂料的研制

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

　　關鍵詞：聚氨酯涂料；變壓器油箱內壁涂料；絕緣性；防腐蝕性

l 引言

　　變壓器油箱內壁涂料是一類涂覆在油浸式卷鐵心系列特種變壓器油箱內表面并起一定絕緣作用的功能 涂料。由于變壓器油箱內工作溫度長期維持在 1 10 ℃ 左右，所以油箱內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、機械和防腐性能等，適合變壓器油箱封閉環境施工等特點。傳統的油箱內壁涂料一般以低檔的環氧酯防銹漆為主，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壁涂料越來越受到人們的重視。

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

2 試驗部分

　　2.1 主要原材料

　　主要原材料見表 1 。

　　2.2 制造工藝

　　按配方量稱取丙烯酸樹脂、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，調整黏度為 80 ～ 100 s( 涂 -4 杯 ) ，過濾出料。所制得的漆料組分與固化劑組分按 4 ： 1 的質量比配制成聚氨酯油箱內壁涂料。

　　2.3 性能測試

　　涂料按 GB ／ T 1727 — 1992 的要求噴涂于試板上。耐熱性能測試：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 測試耐中性鹽霧腐蝕性 能，按 GB ／ T 1981 — 89 測試電氣絕緣性能，按相關國 標檢測其他常規機械性能。

3 結果與討論

　　3. 1 不同樹脂基料對涂料性能的影響

　　變壓器油箱內的工作溫度長期維持在 110 ℃ 左右，且工作環境要求絕緣，所以要求油箱內壁涂料具有較高的耐熱和絕緣性能。不同的丙烯酸樹脂由于所含活性官能團的種類和數量不同，其耐熱性能和電氣絕緣性能有很大差別。不同樹脂基料對涂料性能的影響 見表1。

　　由表1可知，樹脂 B 、 c 的附著力和耐熱性明顯優于樹脂 A 。主要是由于樹脂 A 是羥基丙烯酸樹脂，而樹脂 B 和樹脂 C 是環氧改性丙烯酸樹脂，環氧改性丙烯 酸樹脂中的環氧樹脂結構含有醚鍵和羥基基團，它們 都是強極性基團，對底材有優良的附著力，且環氧樹脂固化后的收縮率小，漆膜固化后產生的內應力低 n1 ，所以樹脂 B 、 c 的附著力要好于樹脂 A 。

　　理論認為：當分子結構中苯環含量高、氫原子與碳 原子之比小時，該種基料的阻燃效果較好，耐熱性能較 高幢 。樹脂 A 為羥基丙烯酸樹脂，分子中無苯環結構，故其耐熱性能比樹脂 B 、 c 要差。另外，樹脂 c 用的是大分子環氧改性，樹脂 B 用的是小分子環氧改性，也就是說，在相同改性程度的條件下，樹脂 C 的苯環含量比樹脂 B 要高，碳氫比例要大，故樹脂 c 的耐熱性能比樹脂 B 好。

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

　　3. 2 顏填料對涂料耐介質腐蝕性能的影響

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

　　防銹顏填料分物理防銹和化學防銹 2 大類。由表2可知，配方 3 具有較好的耐介質腐蝕性能。主要是 因為配方 3 采用了物理和化學雙重防腐。配方中添加了物理防銹顏填料云母氧化鐵和超細云母粉，這些片狀結構物料的加入能增加漆膜的致密性，降低腐蝕性 介質的滲透率，對腐蝕性介質起著屏蔽作用。同時配方 3 中的化學防銹顏料磷酸鋅和三聚磷酸鋁離解產生的磷酸根可使金屬表面鈍化，引起陽極極化，而鋅離子和鋁離子則在陰極反應生成難溶物引起陰極極化，結果大大提高了涂膜的防銹能力。

　　3. 3 DBE 慢干劑用量對涂料性能的影響

　　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溶劑混合物，它具有沸點高、餾程長、低毒、味小的 特點，還可改善漆膜的流平性。由于變壓器油箱內壁結構的密封性，在進行涂裝作業時，要求涂料溶劑的揮發速率要慢一些，若涂料的表干速度過快，噴涂時產生的漆霧降落在已表干的涂膜表面便會產生起粉現象，一般通過在涂料中添加一定量的高沸點溶劑如 DBE 來減慢涂料溶劑的揮發速率，以避免施工過程中出現的起粉現象。不同 DBE 用量對涂料性能的影響 見表3。

　　由表3可知，當 DBE 用量增大時，漆膜的表干時間延長，施工性能變好，但光澤和耐變壓器油性能卻變差。當用量為 3 ％時，涂料具有較好的綜合性能。主要是因為 DBE 是一種高沸點溶劑，它的加入減緩了有機溶劑的揮發速率，延長了表干時間，使施工性能變好。但隨著用量的進一步增大，溶劑的揮發速率逐漸減慢，此時漆膜開始固化，溶劑的揮發受溶劑分子穿過漆膜液一氣邊界層的表面擴散阻力的制約，揮發速率變得更慢。即所謂的“溶劑釋放性”變差，少量有機溶劑會長期滯留在漆膜內不被釋放 ，嚴重影響漆膜性能，使漆膜的光澤、耐變壓器油性能變差。