一种换向器用酚醛注塑料.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102993634 A (43)申请公布日 2013.03.27 CN 102993634 A *CN102993634A* (21)申请号 201210558543.6 (22)申请日 2012.12.20 C08L 61/06(2006.01) C08L 63/00(2006.01) C08L 63/02(2006.01) C08L 63/04(2006.01) C08K 13/04(2006.01) C08K 7/14(2006.01) C08K 5/5313(2006.01) C08K 5/3492(2006.01) (71)申请人 浙江嘉民塑胶有限公司 地址。

2、 314027 浙江省嘉兴市秀洲区王店镇建 设龙源路 377 号 (72)发明人 沈培林 万胜兵 周大鹏 邹沈斌 沈培良 俞立琼 陈建国 许素芹 (74)专利代理机构 杭州天勤知识产权代理有限 公司 33224 代理人 胡红娟 (54) 发明名称 一种换向器用酚醛注塑料 (57) 摘要 本发明公开了一种换向器用酚醛注塑料， 酚 醛注塑料的重量份组成为 ： 酚醛树脂100 ； DOPO改 性环氧树脂1020 ； 固化剂1020 ； 耐电弧改性 剂510 ； 潜伏性固化剂510 ； 玻璃纤维140 180 ； 脱模剂 3 8。本发明一种换向器用酚醛注 塑料， 该酚醛注塑料与换向器的铜排之间具有良 。

3、好的粘结性， 同时具备良好的机械强度， 耐电弧性 能以及阻燃性， 并且适用于快速注塑成型工艺。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种换向器用酚醛注塑料， 其特征在于， 酚醛注塑料的重量份组成为 ： 酚醛树脂 100 ； DOPO 改性环氧树脂 10 20 ； 固化剂 10 20 ； 耐电弧改性剂 5 10 ； 潜伏性固化剂 5 10 ； 玻璃纤维 140 180 ； 脱模剂 3 8。 2. 如权利要求 1 所述的换向器用酚。

4、醛注塑料， 其特征在于， 所述酚醛树脂为线性酚醛 树脂。 3. 如权利要求 1 所述的换向器用酚醛注塑料， 其特征在于， 所述 DOPO 改性环氧树脂的 重量份组成为 ： 环氧树脂 80 92 ； DOPO 8 20。 4. 如权利要求 1 所述的换向器用酚醛注塑料， 其特征在于， 所述环氧树脂为邻甲酚醛 环氧树脂、 双酚 A 型环氧树脂或双酚 F 型环氧树脂中的一种。 5. 如权利要求 1 所述的换向器用酚醛注塑料， 其特征在于， 所述固化剂为六亚甲基四 胺。 6. 如权利要求 1 所述的换向器用酚醛注塑料， 其特征在于， 所述耐电弧改性剂为三聚 氰胺。 7. 如权利要求 1 所述的换向器用。

5、酚醛注塑料， 其特征在于， 所述潜伏性固化剂为 2- 硫 醇基苯并噻唑、 二硫化二苯并噻唑、 N- 叔丁基 -2- 苯并噻唑次磺酰胺、 二硫化四丁基秋兰 姆、 二乙基硫代氨基甲酸碲、 二乙基硫脲、 N， N - 二正丁基硫脲中的至少一种。 8. 如权利要求 1 所述的换向器用酚醛注塑料， 其特征在于， 所述玻璃纤维为无碱玻璃 纤维和碱玻璃纤维中的至少一种， 所述玻璃纤维的长度为 0.5 6mm。 9. 如权利要求 1 所述的换向器用酚醛注塑料， 其特征在于， 所述脱模剂为硬脂酸、 硬脂 酸皂化物、 褐煤酸蜡、 褐煤酸蜡皂化物、 硬脂酸钙、 硬脂酸锌中的至少一种。 10.如权利要求1所述的换向器。

6、用酚醛注塑料， 其特征在于， 所述DOPO改性环氧树脂经 如下方法制备 ： 将环氧树脂和 DOPO 在 120 160下混合 4 6h， 冷却粉碎得到。 权 利 要 求 书 CN 102993634 A 2 1/8 页 3 一种换向器用酚醛注塑料 技术领域 0001 本发明涉及塑料生产领域， 具体涉及一种换向器用酚醛注塑料。 背景技术 0002 酚醛塑料具有良好的耐热性、 电绝缘性、 耐腐蚀性以及尺寸稳定性， 因而在电机的 换向器封装成型过程中得到广泛应用。 0003 近年来， 电机的换向器朝着结构微型化、 成型工艺快速化、 工作转速高速化的方向 迅速发展， 因此， 对电机换向器所用的酚醛塑料。

7、的要求也越来越高。 0004 目前， 酚醛塑料的缺点在于 ： (1) 加工成型周期长 ； (2) 与换向器铜排的粘结强度 差， 在换向器高速旋转时容易造成铜排浮起缺陷 ； (3) 耐电弧性能差， 即抗电火花能力差， 不能完全满足换向器的要求 ； (4) 微型化的换向器壁厚更薄， 阻燃效果差。 0005 随着环保理念的提升， 原有的溴 - 锑阻燃剂体系也逐渐被限制使用， 需要开发出 新的环保阻燃剂。 0006 申请号为 201010506460.3 的中国发明公开了一种耐高温酚醛模塑料， 所述的酚 醛模塑料通过采用热固性树脂增强树脂基体与纤维的界面结合， 同时增加体系的交联密 度， 从而提高酚醛。

8、模塑料的耐高温性能。 0007 但是， 这种酚醛模塑料无法同时具备在较低温度下具有良好的热安定性， 在较高 温度下快速成型的双重优点， 因此， 不适合于快速的注塑成型加工方式。 0008 同时， 当所述的热固性树脂为环氧树脂时， 由于环氧树脂的极限氧指数 (LOI) 只 有 19.8， 它具有易燃性， 在不添加任何阻燃剂， 无法使酚醛材料在厚度极薄的情况下依然具 有良好的阻燃效果， 即 “材料厚度 0.3mm， 阻燃等级 V-0 级” 因此， 无法应用于薄壁型的换向 器。 0009 申请号为 200410053353.4 的中国发明公开了一种复合酚醛模塑料及其制备方 法， 所述的酚醛模塑料通过。

9、添加纳米级丁氰橡胶对模塑料进行增韧改性， 并加入镁盐晶须 使材料强度、 耐热、 阻燃性能提高。 0010 但是， 这种酚醛模塑料不具备良好的耐电弧性能， 长期在有电火花环境下工作， 容 易烧灼， 而换向器在高速旋转过程中， 碳刷与铜排摩擦时极易产生电火花。 0011 申请号为 200910196294.9 的中国发明公开了一种特种酚醛模塑料及其制备方 法， 所述的酚醛模塑料通过添加无机纤维、 防膨胀剂、 防软化剂使酚醛材料在高温 / 油情况 下， 具有良好的强度、 尺寸稳定性、 表面硬度。 0012 但是， 这种酚醛模塑料无法提供良好的粘结性能， 与换向器上铜排的粘结效果差， 易于出现换向器行。

10、业内俗称的 “飞排” 现象。 发明内容 0013 本发明提供了一种换向器用酚醛注塑料， 该酚醛注塑料与换向器的铜排之间具有 良好的粘结性， 同时具备良好的机械强度， 耐电弧性能以及阻燃性， 并且适用于快速注塑成 说 明 书 CN 102993634 A 3 2/8 页 4 型工艺。 0014 一种换向器用酚醛注塑料， 酚醛注塑料的重量份组成为 ： 0015 酚醛树脂 100 ； 0016 DOPO 改性环氧树脂 10 20 ； 0017 固化剂 10 20 ； 0018 耐电弧改性剂 5 10 ； 0019 潜伏性固化剂 5 10 ； 0020 玻璃纤维 140 180 ； 0021 脱模剂 。

11、3 8。 0022 其中， DOPO 改性环氧树脂可以提高酚醛注塑料与换向器中的铜排的粘结性能 ； 固 化剂用于预固化， 适当提高酚醛注塑料的粘度 ； 潜伏性固化剂在常温时不发生反应 ； 玻璃 纤维用于增强。 0023 作为优选， 酚醛注塑料的重量份组成为 ： 0024 酚醛树脂 100 ； 0025 DOPO 改性环氧树脂 13 20 ； 0026 固化剂 10 20 ； 0027 耐电弧改性剂 7 10 ； 0028 潜伏性固化剂 5 10 ； 0029 玻璃纤维 150 180 ； 0030 脱模剂 3 8。 0031 DOPO 改性环氧树脂和耐电弧改性剂相互配合， 显著提高酚醛的阻燃性。

12、。 0032 进一步优选， 酚醛注塑料的重量份组成为 ： 0033 酚醛树脂 100 ； 0034 DOPO 改性环氧树脂 15 20 ； 0035 固化剂 10 20 ； 0036 耐电弧改性剂 8 10 ； 0037 潜伏性固化剂 5 10 ； 0038 玻璃纤维 160 180 ； 0039 脱模剂 3 8。 0040 玻璃纤维的用量增加， 可以增加酚醛的耐热性。 0041 作为优选， 所述酚醛树脂为线性酚醛树脂。线性酚醛树脂的数均分子量通常为 1000 2000， 分子量分布没有特殊限制。线性酚醛树脂性质比较稳定， 通常情况下， 常温可 存储一年， 成型性能好。 0042 作为优选， 。

13、所述 DOPO 改性环氧树脂的重量份组成为 ： 0043 环氧树脂 80 92 ； 0044 DOPO 8 20。 0045 所述DOPO改性环氧树脂为DOPO与环氧树脂混合得到， DOPO的结构式如(I)所示， DOPO 中含磷， 是一种含磷阻燃剂。 0046 说 明 书 CN 102993634 A 4 3/8 页 5 0047 作为优选， 所述 DOPO 改性环氧树脂的重量份组成为 ： 0048 环氧树脂 85 92 ； 0049 DOPO 10 20。 0050 DOPO 用于改善阻燃性能， 环氧树脂可以提高酚醛注塑料与铜的粘结能力。 0051 进一步优选， 所述 DOPO 改性环氧树。

14、脂的重量份组成为 ： 0052 环氧树脂 88 92 ； 0053 DOPO 15 20。 0054 作为优选， 所述环氧树脂为邻甲酚醛环氧树脂、 双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧 树脂中的一种。 0055 环氧树脂中的环氧基团容易开环， 反应活性较高， 与 DOPO 共混改性后， 主要用于 提高酚醛注塑料与换向器中的铜排的粘结力。 0056 作为优选， 所述固化剂为六亚甲基四胺。 0057 六亚甲基四胺即乌洛托品， 是酚醛注塑料中常用的固化剂， 可以促进酚醛树脂间 的交联反应， 提高粘度， 用量不易过多。 0058 作为优选， 所述耐电弧改性剂为三聚氰胺。 0059 三聚氰胺可以大大改善酚醛材。

15、料的耐电弧性能， 提高换向器使用时的安全性， 同 时， 三聚氰胺中含有氮原子， DOPO 中含有磷原子， 氮原子和磷原子之间具有协同作用， 可以 大大提高酚醛注塑料的阻燃性能， 避免使用了传统的溴 - 锑阻燃剂， 有利于环保。 0060 作为优选， 所述潜伏性固化剂为 2- 硫醇基苯并噻唑、 二硫化二苯并噻唑、 N- 叔丁 基 -2- 苯并噻唑次磺酰胺、 二硫化四丁基秋兰姆、 二乙基硫代氨基甲酸碲、 二乙基硫脲、 N， N - 二正丁基硫脲中的至少一种。 0061 所述潜伏性固化剂使酚醛材料在较低的温度下具有良好的热安定性， 而在温度高 于 150的模具中， 可以快速成型， 大大缩短了酚醛料的。

16、成型加工时间。 0062 作为优选， 所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维和中碱玻璃纤维中的至少一种， 所述玻 璃纤维的长度为 0.5 6mm。 0063 所述玻璃纤维起到增强作用， 保证酚醛材料的高机械强度， 满足用于换向器的需 要。 0064 无碱玻璃纤维中碱金属氧化物的含量小于 0.8， 中碱玻璃纤维中碱金属氧化物 的含量为 11.9 16.4。 0065 作为优选， 所述脱模剂为硬脂酸、 硬脂酸皂化物、 褐煤酸蜡、 褐煤酸蜡皂化物、 硬脂 酸钙、 硬脂酸锌中的至少一种。 0066 硬脂酸皂化物为硬脂酸与氢氧化钠或氢氧化钾反应后得到的产物， 同理， 褐煤酸 蜡皂化物为褐煤酸蜡与氢氧化钠或氢氧化钾反。

17、应后得到的产物， 脱模剂便于酚醛注塑料固 说 明 书 CN 102993634 A 5 4/8 页 6 化成型后的脱模。 0067 作为优选， 所述DOPO改性环氧树脂经如下方法制备 ： 将环氧树脂和DOPO在120 160下混合 4 6h， 冷却粉碎得到。 0068 在 120 160下混合 4 6h， DOPO 已与环氧树脂中的部分环氧基团反应， 冷却 粉碎至 60 目以下加入酚醛注塑料中， 相对于以共混方式加入阻燃剂具备更好的阻燃性能， 且不容易析出。 0069 通过环氧基团含量的改变可以初步确定 DOPO 与环氧树脂的反应程度， 一般控制 DOPO 改性环氧树脂的环氧值在 0.2 0.。

18、25mol/100g， 环氧值超过 0.2 0.25mol/100g， 会 引起阻燃等级的下降， 环氧值低于 0.2 0.25mol/100g， 会降低与铜材的粘结性能。 0070 本发明一种换向器用酚醛注塑料， 该酚醛注塑料与换向器的铜排之间具有良好的 粘结性， 同时具备良好的机械强度， 耐电弧性能以及阻燃性， 并且适用于快速注塑成型工 艺。 附图说明 0071 图 1 为本发明中测试酚醛材料与铜的粘结力的示意图。 具体实施方式 0072 实施例 1 7 0073 以下各实施例和对比例中用到的 DOPO 改性环氧树脂的制备方法 ： 0074 将邻甲酚醛环氧树脂(湖南岳化CYD-200， 环氧。

19、值0.48mol/100g)和DOPO在120 160下混合 4 6h， 冷却粉碎得到。 0075 DOPO 与邻甲酚醛环氧树脂的反应方程式如下 ： 0076 0077 通过环氧基团含量的改变确定 DOPO 与环氧树脂的反应程度， 一般控制 DOPO 改性 环氧树脂的环氧值在 0.2 0.25mol/100g。 0078 将各原料按表 1 所示的重量比混合均匀后， 置于温度为 90 100的双辊开炼机 说 明 书 CN 102993634 A 6 5/8 页 7 中混炼 15min， 冷却后， 粉碎成颗粒。 0079 表 1 0080 0081 0082 对比例 1 6 0083 将各原料按表。

20、 2 所示的重量比混合均匀后， 置于温度为 90 100的双辊开炼机 中混炼 15min， 冷却后， 粉碎成颗粒。 0084 表 2 0085 说 明 书 CN 102993634 A 7 6/8 页 8 0086 0087 性能测试 0088 (1) 弯曲强度 0089 测试标准按 GB/T 9341-2000 执行， 样条成型温度 160， 保压 3min。 0090 (2) 酚醛注塑料与铜的粘结力 0091 与铜的粘结力按照如图 1 的测试方法检测， 图中 1 为两块铜板， 2 为成型后的酚醛 材料， 箭头为拉伸方向。 0092 用 30 号金相砂纸均匀摩擦两铜板间用于夹持酚醛材料的部分。

21、， 采用以下工艺条 件成型酚醛材料， 并通过比对剥离强度确定其与铜材的粘结力。 0093 铜板尺寸 ： 长 10cm 宽 4cm 厚 3cm ； 0094 酚醛注塑料使用量 ： 5g ； 0095 成型条件 ： 模具温度 ： 150 ； 模压 ： 15MPa ； 固化时间 ： 60s ； 0096 测试条件 ： 试样面积 ： 32cm2(4cm8cm) ； 水平剥离速度 ： 5mm/min。 说 明 书 CN 102993634 A 8 7/8 页 9 0097 (3) 耐电弧性能 0098 测试标准按 GB/T1411-2002 执行， 试验圆片成型温度 160， 保压 3min。 0099。

22、 (4) 热安定性 0100 将 20g 粉末状酚醛注塑料投入 brabender 转矩流变仪中， 混炼头处温度为 110， 通过混炼头旋转测量扭矩变化。 0101 随着酚醛注塑料固化反应的进行， 粘度开始增大， 当材料没有流动性时， 扭矩急剧 增大。 从开始测试到扭矩急剧变大的时间长短体现了材料的热安定性， 时间越长， 表明酚醛 材料的热安定性越好。 0102 (5) 巴士硬度 0103 在温度为 160的模腔内成型为 503mm 的圆片， 固化时间 50 秒， 脱模 10 秒后 测试巴氏硬度。 0104 硬度越高， 固化速度越快。 0105 实施例 1 7 的性能测试结果见表 3， 对比例。

23、 1 6 的性能测试结果见表 4。 0106 表 3 0107 0108 表 4 0109 说 明 书 CN 102993634 A 9 8/8 页 10 0110 0111 由表 4 中可以看出， 对比例 1 未添加 DOPO 改性环氧树脂， 材料的阻燃性以及与铜 的粘结性能均较差 ； 对比例 2 中未添加三聚氰胺， 耐电弧性能差且阻燃等级下降 ； 对比例 3 中未添加潜伏性固化剂， 酚醛材料的热安定性不佳， 且固化成型速度慢， 不适合用于注塑成 型加工工艺 ； 对比例 4 中 DOPO 改性环氧树脂的环氧值过高， 造成热安定性变差且阻燃等级 下降。对比例 5 中增加三聚氰胺使用量， 由于没有 DOPO 的协同， 材料的阻燃性能仍然不佳 ； 对比例 6 中 DOPO 改性环氧树脂的环氧值过低， 造成材料与铜材的粘结力降低。 0112 由表 3 可以看出， 利用本发明方法得到的酚醛注塑料经测试， 具有极好的耐电弧 性， 与铜材的粘结性能强、 阻燃性好、 成型快速， 能够满足换向器对酚醛材料的要求。 说 明 书 CN 102993634 A 10 1/1 页 11 图 1 说 明 书 附 图 CN 102993634 A 11 。