一、引言

电气绝缘材料是电力设备与电子系统安全运行的基础保障，2025年全球电气绝缘材料市场规模约为128亿美元，年复合增长率约5.2%。随着新能源汽车、风电、光伏、储能及工业自动化的快速发展，绝缘材料正从传统的"被动防护"向"功能集成"方向演进，其中着色绝缘材料的需求增长尤为显著。绝缘色浆是指以高性能颜料为核心、采用专用分散剂与绝缘树脂载体协同稳定的高浓度颜料分散体，专门用于电气绝缘体系的着色与外观标识。东莞市蒂森新材料有限公司的SEP系列环氧色浆、PUE系列聚氨酯色浆及RFNC无树脂色浆已在电机浸渍漆、变压器浇注料、电子灌封胶等领域获得广泛应用。

本文从绝缘色浆的分散稳定机理、颜料-树脂界面作用、对绝缘电性能的影响机制三个维度，结合国际一流期刊最新研究成果，系统阐述绝缘色浆的技术原理与应用进展。

图1 电机定子绕组浸渍绝缘漆工艺，绝缘漆填充绕组间隙并形成整体绝缘结构

二、绝缘色浆的技术特点与分散机理

绝缘色浆是一种以绝缘树脂为载体、高浓度颜料为分散相的多相分散体系。其核心技术挑战在于：在保证颜料高分散稳定性的同时，不得损害体系的绝缘电阻、介电强度、耐电晕性及热老化性能。

2.1 颜料表面改性与空间位阻稳定

绝缘色浆常用颜料包括炭黑（C.I. Pigment Black 7）、氧化铁红（C.I. Pigment Red 101）、酞菁蓝（C.I. Pigment Blue 15:3/15:4）、酞菁绿（C.I. Pigment Green 7）等。这些颜料的表面化学性质差异显著，直接影响其在绝缘树脂中的分散稳定性。ACS Applied Polymer Materials 2026年发表的研究表明，采用软核-硬壳梯度共聚物对颜料颗粒进行表面封装，可在颜料表面形成厚度约5-15 nm的聚合物刷层，通过空间位阻效应有效阻止颗粒团聚，使分散体在高温固化过程中保持稳定。该研究指出，梯度共聚物的锚固段与颜料表面的结合能可达120-180 kJ/mol，远高于传统小分子分散剂的40-80 kJ/mol。

RSC Advances 2025年的研究进一步证实，采用SDBS（十二烷基苯磺酸钠）与聚丙烯酸酯三元共聚物协同改性多层石墨烯，可使石墨烯在环氧树脂中的分散稳定性提升约3倍，同时保持体系的介电损耗正切值（tanδ）低于0.02（1 kHz，25℃）。这一发现对导电型绝缘色浆（如炭黑色浆）的配方设计具有重要指导意义：通过精确控制炭黑颗粒的分散状态，可在实现高着色力的同时避免逾渗阈值（percolation threshold）的提前到来。

2.2 绝缘树脂载体的反应型匹配

绝缘色浆的载体树脂必须与目标绝缘体系具有良好的反应相容性。蒂森SEP系列环氧色浆采用低分子量双酚A型环氧树脂（如E-51/NPEL-128）为载体，环氧值约0.48-0.54 eq/100g，可与酸酐类、胺类固化剂发生同步交联反应，不会在固化体系中形成"惰性相"。PUE系列聚氨酯色浆则采用高羟值聚醚多元醇为载体（黑色载体羟值约110-130 mgKOH/g），可与异氰酸酯组分反应接入聚氨酯交联网络。

Journal of Applied Polymer Science 2025年发表的研究指出，PEG化部分水解聚(N-乙烯基酰胺)作为炭黑分散剂，可在聚氨酯体系中同时实现锚固与溶剂化双重功能，其分子中的酰胺基团与炭黑表面形成氢键锚固，PEG链段则在聚醚多元醇中充分舒展，形成有效空间位阻。该分散剂的添加量为颜料质量的8-12%时，炭黑在聚氨酯中的平均粒径可控制在150 nm以下。

2.3 颜料对绝缘电性能的影响机制

绝缘材料的核心电性能指标包括介电强度（GB/T 1408.1/IEC 60243-1）、体积电阻率（GB/T 1410/IEC 60093）、介电常数与介质损耗因数（GB/T 1409/IEC 60250）。颜料的引入对这些指标的影响机制可归纳为以下三个方面：

ACS Omega 2026年发表的关于NIR反射CrAl₂O₄基聚合物微胶囊热管理涂层的研究表明，无机颜料颗粒在聚合物基体中的均匀分散可有效降低界面极化损耗，当颜料粒径控制在1 μm以下且分布指数（SPAN）小于1.5时，复合体系的介电损耗因数可保持在0.015以下（1 kHz，25℃）。这一结论对绝缘色浆的细度控制具有直接指导意义。

图2 绝缘浸渍漆料体，透明至半透明外观，黏度与固含量是关键工艺参数

三、应用案例1：电机绕组浸渍绝缘漆着色

电机绕组浸渍漆是绝缘色浆最大的应用领域之一。浸渍漆的作用是填充绕组导线间的间隙，使绕组粘结为整体，提高绝缘强度、导热性能和机械强度。常用浸渍漆包括醇酸漆（B级，130℃）、环氧漆（F级，155℃）、聚酯亚胺漆（H级，180℃）和聚酰胺酰亚胺漆（C级，200℃以上）。

在F级环氧浸渍漆体系中，蒂森SEP-988高色素特黑色浆的推荐添加量为树脂总量的3-5%。SEP-988以C.I. Pigment Black 7（炭黑）为颜料，颜料含量约15%，载体为低分子量双酚A型环氧树脂，平均粒径控制在800 nm以下。在155℃/8h固化条件下，添加5% SEP-988的环氧浸渍漆固化物的体积电阻率可达1×10¹⁵ Ω·cm（GB/T 1410），介电强度≥20 kV/mm（GB/T 1408.1），与未着色空白样相比下降幅度小于5%。

着色浸渍漆的应用价值不仅在于外观标识，更在于：①通过颜色区分不同电压等级或相序（如三相电机的U/V/W相采用不同颜色）；②黑色浸渍漆可有效遮蔽绕组内部结构，提升产品外观一致性；③深色颜料（如炭黑）可吸收紫外线，延缓绕组表面绝缘的光老化。

四、应用案例2：环氧树脂浇注变压器着色

环氧树脂浇注干式变压器（Cast Resin Transformer, CRT）是中压配电系统的核心设备，其绕组采用环氧树脂真空浇注成型。浇注料通常以双酚A型环氧树脂为基料，酸酐为固化剂，添加氢氧化铝（ATH）作为阻燃填料，填料含量可达60-70 wt%。

浇注变压器的颜色通常为黑色或深棕色，传统做法是直接在浇注料中添加炭黑粉末。但炭黑粉末的直接添加存在分散困难、易团聚、批次色差大等问题。采用蒂森SEP系列环氧色浆可有效解决这些问题。SEP色浆已将炭黑预分散在环氧树脂载体中，平均粒径小于1 μm，添加量为浇注料总量的2-4%即可达到均匀的黑色外观。

图3 环氧树脂浇注干式变压器，红色浇注体为典型外观，黑色浇注体同样常见

需要特别注意的是，浇注变压器对绝缘性能要求极高，局部放电量（Partial Discharge, PD）需控制在5 pC以下（GB 1094.11/IEC 60076-11）。炭黑的添加量必须严格控制在逾渗阈值以下，通常建议炭黑在浇注料中的体积分数不超过3 vol%。蒂森SEP-988色浆的炭黑含量为15%，因此色浆添加量为20%时炭黑体积分数约为3%，处于安全边界。实际生产中建议添加量不超过15%（对应炭黑体积分数约2.25%），以确保局部放电性能不受影响。

五、应用案例3：电子元器件灌封胶着色

电子灌封胶用于保护电子元器件免受湿气、灰尘、振动和化学腐蚀的影响，广泛应用于电源模块、传感器、LED驱动、汽车电子等领域。常用灌封胶包括环氧树脂、聚氨酯和有机硅三大体系。黑色灌封胶是市场主流，可遮蔽内部电路设计、提升产品美观度。

在环氧灌封胶体系中，蒂森SEP-988色浆的推荐添加量为A组分（树脂组分）的5-8%。灌封胶通常为双组分体系，A组分为环氧树脂+填料+色浆，B组分为固化剂。色浆应在A组分制备阶段加入，经高速分散（1500-2000 rpm，20-30 min）和真空脱泡（-0.095 MPa，15-20 min）后使用。

图4 黑色环氧树脂灌封胶浇注电子变压器，胶液光亮如镜，绝缘防护效果优异

对于聚氨酯灌封胶，建议使用蒂森PUE系列色浆，添加量为A组分（多元醇组分）的4-6%。PUE色浆采用聚醚多元醇为载体，与聚氨酯灌封胶的多元醇组分完全相容，不会出现载体冲突问题。对于有机硅灌封胶，建议使用蒂森RFNC无树脂色浆，因为有机硅体系对树脂载体极为敏感，任何非有机硅树脂的引入都可能导致固化不完全或附着力下降。RFNC无树脂色浆以超分散剂稳定颜料，不含树脂载体，可在有机硅体系中安全使用。

六、关键选型参数与使用建议

使用建议：①色浆使用前应充分搅拌均匀，长期储存后可能出现轻微沉降，搅拌后不影响使用；②色浆添加后应进行充分的分散混合，建议高速分散15-30 min，然后真空脱泡10-20 min；③首次使用某一色浆时，建议先做小样试验，验证固化性能和电性能后再批量生产；④不同批次色浆之间可能存在轻微色差，建议同一产品使用同一批次色浆，或在换批时进行颜色比对。

七、结论

绝缘色浆的核心技术在于在保证颜料高分散稳定性的同时不损害绝缘体系的电性能。通过颜料表面改性、反应型载体匹配和逾渗阈值控制三大技术手段，可实现着色与绝缘性能的平衡。东莞市蒂森新材料有限公司的SEP、PUE、RFNC三大系列色浆已在电机浸渍漆、变压器浇注料、电子灌封胶等领域验证应用，推荐添加量2-8 wt%，可满足B级至H级绝缘体系的着色需求。

八、FAQ

Q1：绝缘色浆会降低绝缘材料的介电强度吗？

在推荐添加量范围内（通常2-8 wt%）， properly分散的绝缘色浆对介电强度的影响小于5%。关键是确保颜料充分分散、无团聚，并在浇注/灌封前进行充分真空脱泡。如果添加量过高或分散不良，颜料团聚体可能导致局部电场集中，使介电强度下降10-30%。

Q2：炭黑色浆在环氧浇注变压器中的最大添加量是多少？

环氧浇注变压器对局部放电量要求极高（≤5 pC），炭黑的体积分数必须控制在逾渗阈值（约5-8 vol%）以下。考虑到浇注料中已有60-70 wt%的ATH填料，建议炭黑在浇注料中的体积分数不超过3 vol%，对应SEP-988色浆（炭黑含量15%）的添加量不超过15 wt%。实际生产中建议添加量8-12 wt%，留有安全裕度。

Q3：有机硅灌封胶可以使用环氧载体色浆吗？

不建议。有机硅灌封胶的固化机理（铂催化硅氢加成）对含氮、含硫、含磷化合物极为敏感，环氧载体树脂中的胺类固化剂残留或含氮分散剂可能导致铂催化剂中毒，使灌封胶固化不完全。有机硅体系应使用RFNC无树脂色浆，其超分散剂体系经过特殊筛选，不含铂催化剂中毒物质。

Q4：绝缘色浆的细度对绝缘性能有什么影响？

绝缘色浆的细度（刮板细度计测量，GB/T 1724）应控制在20 μm以下，最佳为10 μm以下。粗颗粒（>30 μm）会在绝缘层中形成缺陷点，导致局部电场集中，降低介电强度和耐电晕寿命。对于薄膜型绝缘（如PCB三防漆，膜厚25-50 μm），细度要求更严，应控制在5 μm以下。

Q5：如何验证绝缘色浆不会影响固化体系的反应动力学？

建议通过差示扫描量热法（DSC，GB/T 19466）对比添加色浆前后固化体系的固化放热峰温度和放热量。如果固化峰温度偏移超过5℃或放热量下降超过10%，说明色浆中的载体或分散剂干扰了固化反应，应更换色浆型号或调整添加量。对于环氧-酸酐体系，还应监测玻璃化转变温度（Tg）的变化。

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