一種用于加成型硅橡膠與干式變壓器材料粘接的底涂劑的制作方法
【專利說明】
[0001]
技術領域
[0002] 本發明涉及一種底涂劑，更具體地，涉及一種適用于加成型硅橡膠與干式變壓器 材料粘接的底涂劑。
【背景技術】
[0003] 加成型硅橡膠是通過硅氫加成反應形成的具有交聯網絡的有機硅材料。由于硅橡 膠獨特的化學結構，使其具有優異的耐高低溫性、優良的耐候性和電氣絕緣性，在電子電力 行業獲得廣泛的應用。然而加成型硅橡膠由于其分子結構飽和，化學惰性大，表面能低，一 般很難粘接。為了增強加成型硅橡膠與接觸基材的粘接性，通常需預先對基材進行底涂處 理。由于接觸基材的多樣性以及對粘接性能要求的不斷提高，相應的底涂劑開發成為加成 型硅橡膠領域的研究熱點。
[0004] 干式變壓器是一種新型環保的變壓器，廣泛用于城網變電站中。這種變壓器在運 行過程中，尤其是過載情況下，要求絕緣膠(如環氧樹脂、硅橡膠等）與高低壓線圈（包括繞 組線圈的層間匝間的間隙填充）、鐵芯以及其它材料一直無縫貼合(即粘接性好），以確保良 好的電絕緣性及防潮性。干式變壓器涉及的材料比較多，常見的包括硅鋼片、DMD絕緣紙、 Ν0ΜΕΧ絕緣紙、銅箱、絲包線和玻纖網格布。硅鋼片表面涂有一層絕緣漆，主要是環氧樹脂 漆;DMD絕緣紙由一層聚酯薄膜和一層聚酯纖維復合而成;Ν0ΜΕΧ絕緣紙是一種芳香族聚酰 胺材料;絲包線由高壓銅線圈外纏繞玻璃絲而成;玻纖網格布是以玻璃纖維機織物為基材， 經高分子抗乳液浸泡涂層，主要是丙烯酸酯乳液。所以干式變壓器需要粘接的材料可以歸 納為：銅、環氧樹脂、聚酯、聚酰胺、玻璃、丙烯酸酯。由于上述材料已經預先安裝在變壓器 中，無法做到對每一種材料用不同的底涂劑處理，所以需要一種適用于上述所有材料的底 涂劑。
[0005] 專利CN103214946A公開了一種單組份室溫硫化硅橡膠用底涂劑及其制備方法，該 底涂劑的組成：聚硅氧烷、硅烷偶聯劑、硅酸酯、鈦酸酯、過氧化叔丁基硅烷中的至少一種； 有機溶劑;香精。該底涂劑能夠增強單組份室溫硫化硅橡膠與鐵、黃銅、不銹鋼的粘接。但該 專利適用的是單組份室溫硫化硅橡膠，與加成型硅橡膠有本質的區別，而且只涉及金屬基 材的粘接。
[0006] 專利CN1105052公開了一種有機硅膠粘劑用的表面增粘處理劑，其組成包括:鈦酸 酯、有機硅樹脂、有機硅酸酯和有機溶劑，該處理劑僅適用于有機硅膠粘劑與金屬、塑料材 料的粘合。
[0007] 專利104559765A公開了一種硅橡膠與聚酰胺材料粘結的底涂料，該底涂料由以下 組分組成:溶劑、聚酰胺低聚物、硅烷偶聯劑、正硅酸酯、高含氫硅氧烷和鈦酸酯。該底涂料 對加成型硅橡膠和PA材料的粘接效果好，但制備工藝復雜。
[0008] 專利CN101872832A公開了一種應用于發光二極管的封裝材料，其中封裝材料的增 粘底涂劑由有機溶劑、娃樹脂、硅烷偶聯劑和含反應性基團的硅氧烷和欽酸酯與鉬的配合 物組成。但是該增粘底涂劑只適用于有機硅灌封膠體（乙烯基硅氧烷、乙烯基硅樹脂、含Si-H鍵的有機硅氧烷等的組合物)與發光二極管的粘接。
[0009] 上述專利公開的底涂劑對于加成型硅橡膠與干式變壓器的粘結并不適用。
【發明內容】
[0010] 本發明的發明目的是克服上述現有技術的缺陷，提供一種適用于加成型硅橡膠與 干式變壓材料粘接的底涂劑，所述底涂劑能使加成型硅橡膠與干式變壓器中的硅鋼片、DMD 絕緣紙、Ν0ΜΕΧ絕緣紙、銅箱、絲包線和玻纖網格布材料牢固粘結，且制備工藝簡單。
[0011] 本發明的另一發明目的是提供適用于加成型硅橡膠與干式變壓器材料粘接的底 涂劑的制備方法。
[0012] 本發明是通過以下技術方案實現上述發明目的的。
[0013] 本發明公開了一種底涂劑，所述底涂劑包括以下按質量份計算的組分： 硅樹脂8~20份； 乙烯基類硅烷偶聯劑3~7份； 丙烯酰氧基類硅烷偶聯劑3~8份； 環氧基類硅烷偶聯劑4~8份； 硅酸酯類化合物25~35; 冰醋酸0~0.5份； 有機溶劑100份； 其中所述硅樹脂具有以下結構：
[(CH3)3Si0l/2]a[H(CH3)2Si0l/2]b[H0Si03/2]c[Si04/2]d 其中，a = 0~5，b=10~15，c = 2~5，d = 20~30。
[0014] 硅烷偶聯劑和硅酸酯中的烷氧基通過水解作用，產生的硅羥基一部分與基材表面 發生化學鍵合，一部分與硅樹脂中的羥基發生縮合；另外硅樹脂中的硅氫鍵與加成型硅橡 膠中的乙烯基發生硅氫加成反應，這樣就將硅橡膠緊緊的粘附在基材表面。本發明利用三 種硅烷偶聯劑的協同作用，來達到增強加成型硅橡膠與多種基材的粘接效果。
[0015] 優選地，所述冰醋酸的添加量為不多于0.5份。
[0016] 本發明的冰醋酸能在底涂劑使用過程中接觸水分從而提供酸性環境，促進硅烷偶 聯劑和硅酸酯中的烷氧基水解。
[0017] 進一步地，本發明所述底涂劑優選包括以下按質量份計算的組分： 硅樹脂10~15份； 乙烯基類硅烷偶聯劑4~6份； 丙烯酰氧基類硅烷偶聯劑4~7份； 環氧基類硅烷偶聯劑4~6份； 硅酸酯類化合物27~32; 冰醋酸0.1~0.3份； 有機溶劑100份;其中所述硅樹脂具有以下結構： [(CH3)3Si0l/2]a[H(CH3)2Si0l/2]b[H0Si03/2]c[Si04/2]d 其中，a = 0~2，b=13~15，c = 2~4，d = 25~30。
[0018] 優選地，所述乙烯基類硅烷偶聯劑為乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙氧基硅烷、 乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、苯乙烯乙基三甲氧基硅烷中的一種或者多種。
[0019] 優選地，所述丙烯酰氧基類硅烷偶聯劑為(3-丙烯酰氧丙基)三甲氧基硅烷、（3-甲 基丙烯酰氧丙基)三甲氧基硅烷、（3-甲基丙烯酰氧丙基)三乙氧基硅烷、（3-甲基丙烯酰氧 丙基)二異丙氧基硅烷中的一種或者多種。
[0020] 優選地，所述環氧基類硅烷偶聯劑為(3-環氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷、（3-環氧丙 氧丙基)三乙氧基硅烷、2-(3,4-環氧環己基）乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-環氧環己基）乙基 三乙氧基硅烷的一種或者多種。
[0021] 優選地，所述硅酸酯類化合物為正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或正硅酸丙酯中的一種 或者多種。
[0022] 本發明所述有機溶劑可以為烷烴、鹵代烷烴、芳烴、鹵代芳烴、醇類溶劑中的一種 或者多種。優選地，所述有機溶劑為醇類溶劑。
[0023]更優選地，所述醇類溶劑為甲醇、乙醇、正丙醇或異丙醇中的一種或者多種。
[0024] 本發明還公開了所述底涂劑的制備方法，所述制備方法包括以下步驟:將硅樹脂 室溫下與有機溶劑混合均勻，然后加入乙烯基類硅烷偶聯劑、丙烯酰氧基類硅烷偶聯劑、環 氧基類硅烷偶聯劑、硅酸酯類化合物和冰醋酸，混合均勻。
[0025] 本發明還公開了所述底涂劑在加成型硅橡膠與干式變壓器材料粘接中的應用。 [0026]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:本發明通過選用三種不同類型的硅 烷偶聯劑（乙烯基類硅烷偶聯劑、丙烯酰氧基類硅烷偶聯劑和環氧基類硅烷偶聯劑）與含 Si-H和Si-ΟΗ的硅樹脂、硅酸酯類化合物、冰醋酸、有機溶劑混合，制備出適用于加成型硅橡 膠與干式變壓器中多種材料粘接的底涂劑;利用三種硅烷偶聯劑的協同作用，來達到增強 加成型硅橡膠與多種基材的粘接效果;利用冰醋酸的吸濕作用，使冰醋酸在使用過程中因 接觸水分而提供酸性環境，從而促進硅烷偶聯劑和硅酸酯中的烷氧基水解，水解作用產生 的硅羥基一部分與基材表面發生化學鍵合，一部分與硅樹脂中的羥基發生縮合;利用硅樹 脂中的硅氫鍵與加成型硅橡膠中的乙烯基發生硅氫加成反應，從而使硅橡膠緊緊的粘附在 基材表面;所述底涂劑的原料易得且底涂劑的制備工藝簡單。
【具體實施方式】
[0027]以下結合具體實施例對本發明進行闡述，然而本發明的保護范圍并非僅僅局限于 以下實施例，實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。凡在本專利的 精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明要求的保護范圍 之內。
[0028]本發明實施例中所用的硅樹脂的合成方法為:在三口燒瓶中，加入0~20.25g的六 甲基二硅氧烷，33.5~50.258的1，1，3,3-四甲基二硅氧烷，57.2~918的正硅酸乙酯，5~ l〇g的無水乙醇，20~50g的甲苯，攪拌下保持5~20°C，往燒瓶中滴加濃HC1(4~10g)和純水 (30~60g)的混合液，滴加過程歷時0.5~1.5h。然后加熱至回流狀態下繼續攪拌2~4h。靜 置分出酸水層，用甲苯抽取，碳酸鈉中和，無水硫酸鎂干燥，過濾，將溶劑在130~150°C減壓 下餾出，即得所述的硅樹脂。
[0029] 所述的硅樹脂也可以在市面上購買獲得。本發明實施例中所用的硅樹脂，均是按 照上述合成方法，根據所需的結構合成獲得。
[0030] 實施例1 將8質量份的硅樹脂和100質量份的乙醇室溫下混合攪拌，待硅樹脂完全溶解后，加入7 質量份的乙烯基三甲氧基硅烷，3質量份的（3-甲基丙烯酰氧丙基)三甲氧基硅烷，5質量份 的（3-環氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷和25質量份的正硅酸乙酯，混合均勻即得底涂劑。其中， 所述硅樹脂結構如下：
[(CH3)3SiOl/2]5[H(CH3)2SiOl/2]l0[HOSi03/2]5[Si04/2]20 將上述底涂劑涂覆于干式變壓器材料表面，室溫下晾干半小時，然后施涂加成型硅橡 膠(道康寧HV1551/55P)，于150°C固化半小時。冷卻后，用手撕扯硅膠層，觀察其在基材表面 的剝離狀態。
[0031] 實施例2 將20質量份的硅樹脂和100質量份的乙醇室溫下混合攪拌，待硅樹脂完全溶解后，加入 3質量份的乙烯基三甲氧基硅烷，8質量份的（3-丙烯酰氧丙基）三甲氧基硅烷，6質量份的 (3-環氧丙氧丙基)三乙氧基硅烷、35質量份的正硅酸