C级无溶剂有机硅浸渍漆产业化技术文件精品文档27页Word下载.docx
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杨士勋（唐初学者，四门博士）《春秋谷梁传疏》曰：
“师者教人以不及，故谓师为师资也”。
这儿的“师资”，其实就是先秦而后历代对教师的别称之一。
《韩非子》也有云：
“今有不才之子……师长教之弗为变”其“师长”当然也指教师。
这儿的“师资”和“师长”可称为“教师”概念的雏形，但仍说不上是名副其实的“教师”，因为“教师”必须要有明确的传授知识的对象和本身明确的职责。
1.2设计依据
1.2.1研究报告的依据
[1]国内外目前C级无溶剂有机硅浸渍漆的需求及发展趋势；
[2]C级无溶剂有机硅浸渍漆项目设计和开发建议书。
[3]C级无溶剂有机硅浸渍漆开发及其产业化小试与中试评审报告；
[4]项目所属学科领域：
化学科学、高分子化学、高分子合成、催化剂科学、聚合反应及相关科学所涉及的专业基础知识和工程设计知识；
[5]项目领域的环境保护、职业安全、卫生、消防及节能所涉及并包括的法律法规；
1.2.2设计指导思想
（1）贯彻公司‘十二五’发展规划，实施品牌战略，以高新产品的不断推出和公司规模的不断壮大为标志，使公司成为行业的知名企业，不断做强做大，逐步成为行业内一流企业。
（2）根据市场需求和产品的发展方向，抢占市场制高点，重点发展高技术科技含量的绝缘材料产品，调整产品结构，开发C级无溶剂有机硅环保型浸渍漆及其配套产品有机硅云母带，并应用到大功率交流变频牵引电机中。
（3）技术改造突出重点，坚持技术进步，提高劳动生产率，减轻员工劳动强度，改善生产环境，确保和提高产品产量和质量。
（4）突出公司战略发展规划的核心技术之一：
树脂合成技术，逐步形成公司的核心竞争力，重点投入绝缘材料产品，实现技术和市场的全面突破。
（5）加强检测和试验手段建设，增强产品检测和分析能力，确保产品质量，同时为新产品的开发创造有利条件。
依据公司五年发展战略规划，年产200吨C级无溶剂有机硅浸渍漆的开发及其产业化项目将成为提升公司整体水平的一个重大项目，也是公司在第二步重点发展的高新技术含量绝缘材料的项目之一。
1.3项目的背景、必要性及社会、经济意义
铁路是国家重要的基础设施，是国民经济的大动脉，是现代交通领域大众化的交通工具，在综合交通运输体系中处于主导地位。
‘十一五’期间，国家将大力发展高速铁路，总线路长将达到9800公里，这给高速列车及其牵引技术提供了良好的发展机遇。
为适应当前铁路高速、重载发展的需要，实现机车牵引电机大功率化、小型轻量化和提高电机运行可靠性已成为引进、消化、吸收、再创新的重要研究课题。
交流变频牵引电机是牵引动力的心脏，其绝缘结构的设计与优化成为保障牵引电机可靠运行的关键因素之一。
国外著名牵引电机制造商对于干线高速机车牵引电机已普遍采用了H级以上绝缘，并陆续采用C级绝缘系统。
如日本三菱公司的动车组使用的是200级的环氧树脂体系的绝缘结构；
德国西门子公司采用的是200级以上的有机硅树脂体系的绝缘结构。
绝缘材料是一切电机电器设备中必不可少的材料，而且电机等电气设备的体积、质量及使用寿命在很大程度上取决于所用的绝缘材料。
随着科技的不断进步，人们不断使电机电器等设备朝着大容量、小型化、高效性及耐压、耐热性能和智能化方向发展，而输变电产品向高电压、大容量及远距离传输方面发展。
因此，对电气绝缘材料的质量及可靠性提出了越来越高的要求，研究和发展各种性能优良的绝缘材料是目前电气绝缘材料发展的趋势。
虽然在H级以上绝缘体系中，聚酯亚胺绝缘漆、聚酰亚胺绝缘漆、二苯醚改性聚酯树脂等已在电机绝缘中得到了广泛应用，高耐热、完全无溶剂化的VPI浸渍树脂是实现牵引电机高性能、高可靠性绝缘系统的关键，也是发展方向。
但在国内能适应实际批量应用的高性能VPI树脂的研发方面基本无进展，导致国产化与实际应用需求严重脱节。
国内目前以200级二苯醚型改性的耐热聚酯VPI树脂虽在交流传动变频牵引电机上取得了一些成功和成熟的运用经验，但由于体系具有耐水性能和介质损耗较高等缺陷而限制了其应用领域，无大的发展和应用空间。
我国牵引电机绝缘的发展状况见表1-1，国内外牵引电机C级绝缘结构见表1-2。
表1-1我国牵引电机绝缘发展状况
时间
耐热等级
主绝缘结构
槽满率％
电机功率（kw）
60年代
B
双面玻璃布补强粉云母带
41.7
630
70年代中期
F
聚酰亚胺薄膜与粉云母带混合结构
50.55
720
80年代末及90年代后期
H
聚酰亚胺薄膜
/
聚酰亚胺薄膜与粉云母带复合带
900
表1-2国内外牵引电机C级绝缘结构
国家
结构
法国
日本
中国
电枢线圈
导体绝缘
聚酰亚胺薄膜导线
双玻璃丝包导线
薄膜双玻璃丝导线
对地绝缘
单面补强少胶粉
云母带
聚酰亚胺薄膜与粉云母纸复合带，聚四氟乙烯钠化带
主极线圈
匝间绝缘
有机硅玻璃胚布
NHN复合箔
单面玻璃补强少胶粉云母带
单面玻璃布补强中胶粉云母带
双面玻璃布补强中胶粉云母带
附级线圈
半固化陶瓷纸
浸渍漆
硅酮树脂
耐热环氧树脂
耐热聚酯改性二苯醚树脂
持续功率
1000KW
800KW
在国内，为满足变频牵引电机绝缘系统高耐热性和高可靠性需求，公司从Isola公司引进了一套全新的C级有机硅绝缘系统，其主绝缘为Kapton-CR耐电晕聚酰亚胺薄膜与云母的复合带，采用未经催化的有机硅树脂作云母带胶粘剂，浸渍树脂为3551无溶剂有机硅树脂。
该绝缘系统已成功应用在出口哈萨克斯坦的KZ4A型交流传动机车牵引电机上。
从西门子引进的DJ4机车牵引电机，也采用了以德国Wacker公司的H62A/B双组份无溶剂有机硅树脂和有机硅玻璃云母复合带为主的C级绝缘体系。
通过南车集团的几次技术引进，我们认为C级无溶剂有机硅浸渍树脂将是重载机车交流变频牵引电机和高速动车变频牵引电机C级绝缘系统的首选方向。
有机硅树脂材料是一类以硅氧键为主链结构、以有机基团为侧基的高分子材料。
它具有卓越的热氧化稳定性和绝缘性能，它的使用温度可达到200℃～220℃，经过改性后耐热甚至可达到250℃～300℃。
同时它的分子结构接近于硅酸盐的结构，是一种半无机高分子，所以具有优良的绝缘性能，介电强度50MV/m，体积电阻率1013～1015Ω·
cm，介电常数3左右，介质损耗角正切值在10－3左右，完全达到了C级电机所需绝缘材料的要求。
除以上特点之外，C级无溶剂有机硅浸渍漆还具有如下四个方面的优点：
①具有阻燃性，这是其它有机绝缘材料所不具备的；
②具有防水防潮性，在浸水之后的绝缘性能基本保持不变，其在潮湿状况下的优异的绝缘性是任何有机树脂不可比拟的；
③具有比普通有机树脂材料更好的耐电晕性能；
④属于无公害绿色环保绝缘材料，所以C级无溶剂有机硅浸渍漆是一种很有发展前景的新型绝缘品种，研究开发这种新型C级绝缘材料具有极其重要的意义。
在“十二五”期间，铁道部将开发生产3500台六轴高速列车，也就是说需求12000台大功率交流变频牵引电机，绝缘系统将全部采用上述C级绝缘系统，预计每台电机将使用25kg复合云母带以及15kg以上无溶剂有机硅浸渍漆，此外还在高速列车的辅助变压器上使用此类C级绝缘系统。
高速列车的发展需求市场前景非常广阔，但截至到目前，此种绝缘系统使用的绝缘材料未能自给，依赖于进口，不仅价格高昂，如：
ISONLA公司的3551无溶剂有机硅浸渍漆700元/Kg；
Walker公司的H62A/B双组份无溶剂有机硅浸渍漆420元/Kg，而且其核心技术受制于国外公司。
为了改变这种被动局面，我们有必要自主开发该类产品，打破外国公司在这一领域对国内的垄断。
该绝缘系统的开发将为我国铁路牵引电机高速化、重载化发展提供条件，而且为绝缘行业以及相关行业如电机制造业与国际接轨打下坚实的基础。
所以我国目前的重点任务是开发电力机车、航空电机和其它特种电机用新型H-C级无污染绝缘漆，C级无溶剂有机硅浸渍漆是国内目前开发的重点。
在市场需求方面，我们从国内目前主要做牵引电机的公司来看，在未来2～3年内，主要集中在三家比较有名的电机厂中进行C级别以上绝缘材料的推广和使用。
列表如下：
表1-3国内牵引电机使用C级别无溶剂有机硅浸渍漆的需求量
单位需求量：
吨/年
2009年
2019年
株洲南车电机股份有限公司
60
80
96
120
永济北车电机股份公司
50
65
82
95
上海电机厂
20
30
45
云南赛格迈变压器有限公司
2
3
10
18
由于对国内C级别以上绝缘材料的使用会有一个比较长的试验和验证时期，我们在2019年和2019年上半年的推广与应用会有一些阻力，但是，随着国家对大功率牵引电机的引进、消化、吸收和再创新的力度的加大，我们的产品只要满足要求，就一定能够得到推广和使用。
一些发达国家早在80年代中期已大批量生产C级变频电机，耐热等级200～240℃。
而国内牵引电机到90年代初才完成H级绝缘结构的配套。
C级无溶剂有机硅浸渍漆的开发与产业化不仅可以提高牵引电机的制造水平，也将推动我国C级绝缘材料的开发及应用，缩小与国外的差距。
然而从目前市场了解的C级无溶剂有机硅浸渍漆的进展来看，虽然株洲南车电机股份有限公司生产的DJ4使用的大功率交流变频牵引电机与和西门子公司合作生产的200KM动车组的牵引电机都是使用的C级无溶剂有机硅浸渍漆及其结构，也明确提出了国产化的研究，但是由于属于高速铁路引进、消化吸收、再创新项目，在2019年株洲南车电机的配套电机的交车计划是到121台，包含前期已经提供的40台，总计是121×
6＝721台大功率交流变频牵引电机，前期，株洲南车电机并没有计划在牵引电机上使用国产的无溶剂有机硅浸渍漆。
我们还必须经过铁道部装备部与南车集团公司和西门子公司的技术
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