本发明属于电气绝缘材料制备技术领域,具体涉及一种环氧树脂绝缘材料及其制备方法和应用。
背景技术:
外绝缘是电力系统事故发生最多的领域,外绝缘水平高低显著影响着电力系统的安全运行,外绝缘性能的改善和提升始终是电力系统研究的重点之一。各类线路绝缘子需要在长期复杂、严酷的运行环境中满足电气性能、机械性能和耐老化等各方面的技术要求,外绝缘材料自然是电力系统外绝缘研究的重点内容之一。就目前外绝缘材料的整体应用而言,电瓷和玻璃作为户外绝缘子最早使用的材料,具有良好的绝缘性能、优异的耐紫外以及化学稳定性,但其表面不具备憎水性能,在污染严重的地区易出现污闪问题,清理维护成本高昂,且其大伞径制品烧结困难、存在运行自爆和零值检测困难等技术难题。硅橡胶复合绝缘子的出现很好地解决了以上这些问题,尤其是其优异的憎水性能和良好的耐紫外性能适合在污秽地区进行应用,但硅橡胶外绝缘材料机械强度低、表面硬度低,在实际使用中存在硅橡胶伞裙易被巡线检修踩踏、触碰等外力损伤,在鸟害区易被鸟啄损伤而导致的相关事故,且大伞径存在强风摆损伤和伞裙支撑性不足的垂伞现象。玻璃、瓷和硅橡胶作为外绝缘伞裙材料均存在伞径设计受限的技术难题,在防冰闪方面难以实现有效的提升。
目前,环氧绝缘材料在外绝缘应用中机械、憎水、耐电痕和耐紫外性能难以实现协同,难以满足高压线路外绝缘在复杂工况下的技术需求。因此,开发一种同时具备优良机械性能、电气绝缘性能、良好憎水性能、优异耐电痕性能和优良耐紫外性能的环氧外绝缘材料,对于解决目前传统外绝缘材料在复杂工况下运行存在的技术问题具有重要意义。
中国专利文献cn104177780a,公开了一种户外型电气绝缘改性环氧树脂组合物,包括环氧树脂、固化剂、无机填料和固化促进剂,但是该环氧树脂组合物的憎水效果差,低温冲击韧性差,导致其在户外应用中防污闪性能不足,在北方冬季大风的环境下存在局部开裂的风险。
技术实现要素:
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的环氧树脂材料在实际应用中的憎水性能相对不足和低温韧性明显变差的技术缺陷,从而提供一种环氧树脂绝缘材料及其制备方法和应用。
为此,本发明提供了以下技术方案。
本发明提供了一种环氧树脂绝缘材料,以重量份数计,其原料包括,92-107份环氧树脂、20-50份有机硅改性树脂和130-190份填料;
所述有机硅改性树脂中的si-ch3的摩尔含量为23.33%-47.17%。
所述有机硅改性树脂包括四种不同结构的有机硅改性树脂,分子结构式分别如下:
有机硅改性树脂包括四种不同结构的有机硅改性树脂,既能保证有机硅改性树脂含有大量的si-ch3,又能保证有机硅改性树脂与环氧树脂形成网络交联结构。
所述环氧树脂为脂环族环氧树脂;
所述环氧树脂为3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、3,4-环氧基-6-甲基环己烷甲酸-3′,4′-环氧基-6-甲基环己烷甲酯、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯、四氢茚二环氧化物中的至少一种。
所述填料为活性微硅粉;
所述活性微硅粉包括质量比为(5.5-8.5):3的第一颗粒级分和第二颗粒级分;
所述第一颗粒级分的中位径为25-35μm;所述第二颗粒级分的中位径为10-15μm。
所述环氧树脂绝缘材料还包括90-130份固化剂、0.3-1份促进剂、15-35份增韧剂和2-4份硅烷偶联剂;
所述固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐和聚壬二酸酐中的至少一种;
所述促进剂为二甲基苄胺;
所述增韧剂为弹性体固体颗粒,平均粒径为30-70μm,优选的,35-50μm;
所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)和/或γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)。
本发明还提供了一种制备上述环氧树脂绝缘材料的方法,包括以下步骤,
(1)将环氧树脂、有机硅改性树脂真空搅拌混合后得到预混型改性脂环族环氧树脂;
(2)填料经预处理后得到预混型酸酐;
(3)采用apg工艺,预混型改性脂环族环氧树脂和预混型酸酐经成型、固化后得到环氧树脂绝缘材料。
所述有机硅改性树脂的改性方法包括,
将4-乙烯基环氧-环己烷滴加至四甲基环四硅氧烷中,滴加时间为0.8-1.5h,搅拌混合均匀;加入氯铂酸/异丙醇催化剂催化剂,搅拌均匀;然后升温至70-95℃,在氮气保护下搅拌反应4-6h,减压蒸馏后得到有机硅改性树脂。
所述步骤(1)中,在真空搅拌混合前还包括加入硅烷偶联剂和增韧剂的步骤;
所述真空搅拌的真空度为200-300pa,所述真空搅拌的温度为70-80℃,时间为2-4h。
所述步骤(2)中的预处理的步骤包括,固化剂、促进剂和填料在真空度为400-600pa、60-80℃的条件下搅拌2-4h,得到预混型酸酐。
所述步骤(3)中,所述成型的温度为130-150℃,压力为0.2-0.4mpa,时间为25-40min;
所述固化的温度为130-150℃,时间为8-15h。
此外,本发明还提供了一种上述环氧树脂绝缘材料或上述制备方法制备得到的环氧树脂绝缘材料在高压线路中的应用。
本发明技术方案,具有如下优点:
1.本发明提供的环氧树脂绝缘材料,该环氧树脂绝缘材料的原料包括92-107份环氧树脂、20-50份有机硅改性树脂和130-190份填料,所述有机硅改性树脂中的si-ch3的摩尔含量为23.33%-47.17%。该绝缘材料中含有大量si-ch3的有机硅改性树脂对环氧树脂进行改性,可以使环氧树脂具有较好的憎水性和憎水迁移性,同时有机硅改性树脂还能与环氧树脂形成网络交联结构,提高环氧树脂绝缘材料的力学强度和冲击强度;通过在该环氧树脂中加入填料,可以结合物理填充改性技术(即加入填料的方法)进一步提高环氧树脂的憎水性能、低温脆性和冲击强度。通过有机硅改性树脂、环氧树脂和填料的协同作用,可以使环氧树脂绝缘材料还具有优良的电气绝缘性能、耐紫外耐侯性能,同时力学强度、韧性和耐温性能也得到了提升。
该环氧树脂绝缘材料具备在高压绝缘中应用的技术基础,特别适用于户外高压绝缘技术领域,无需进行外绝缘的漆膜防护,是一种理想的新型硬质外绝缘材料。
2.本发明提供的环氧树脂绝缘材料,活性微硅粉采用第一颗粒级分和第二颗粒级分进行复配,可以有效解决环氧体系中填料沉降问题,使填料在环氧树脂绝缘材料中的分散性更加均匀,产品的均一性较好,提高了环氧树脂绝缘材料的可操作周期。
脂环族环氧树脂具有优良的耐电痕性能,与活性微硅粉协同作用,可以实现ia4.5级的优良耐电痕性能,避免了传统配方中添加氢氧化物导致材料电性能变差、憎水性变弱、机械性能降低等问题。
将该环氧树脂绝缘材料应用于绝缘子时,与绝缘芯棒同属环氧体系,界面结合和线膨胀系数更加优异,其机械性能能够克服硅橡胶、瓷、玻璃伞裙伞径设计受限的难题,可实现大伞径大间距的独特设计,防冰闪效果大幅度提高。
si-ch3含量高的有机硅改性树脂配合弹性体固体颗粒增韧剂,可以进一步提高环氧树脂的憎水性能。
3.本发明提供的环氧树脂绝缘材料的制备方法,该方法制备得到的环氧树脂绝缘材料具有较好的憎水性和憎水迁移性;
有机硅改性树脂的制备方法中通过控制4-乙烯基环氧-环己烷的滴加时间和反应温度,可以得到四种分子结构不同的有机硅改性树脂,该有机硅改性树脂中的si-ch3的含量高,有利于提高环氧树脂绝缘材料的憎水性和憎水迁移性。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明,并不局限于所述最佳实施方式,不对本发明的内容和保护范围构成限制,任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品,均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者,按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
本实施例提供了一种环氧树脂绝缘材料,包括,100g3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、108g甲基四氢邻苯二甲酸酐、0.6g二甲基苄胺、20g有机硅改性树脂、20g颗粒增韧剂(橡胶弹性体颗粒,平均粒径为40μm)、130g活性硅微粉、2gkh560;其中,活性微硅粉包括质量比为7:3的第一颗粒级分和第二颗粒级分,第一颗粒级分的中位径为32μm;所述第二颗粒级分的中位径为12μm;
上述环氧树脂绝缘材料的制备方法包括,
将3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、有机硅改性树脂、kh560、颗粒增韧剂在搅拌罐内混合,升温至80℃,在真空度为200pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型改性脂环族环氧树脂;
将甲基四氢邻苯二甲酸酐、二甲基苄胺、活性硅微粉在另一个搅拌罐内混合,升温至60℃,在真空度为400pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型酸酐;
采用apg工艺,将上述预混型改性脂环族环氧树脂和预混型酸酐通过静态混料器注入预热的钢制模具中,在140℃、0.2mpa的条件下成型30min;
然后将成型后的产品放入鼓风烘箱中进行后固化,固化温度为130℃、时间10h,得到环氧树脂绝缘材料;
其中,有机硅改性树脂的制备方法包括,
将120g四甲基环四硅氧烷、20g甲苯搅拌混合10min,将温度升至85℃,向体系中加入0.0003g的speier催化剂,同时通入氮气,再搅拌混合20min,接着将4-乙烯基环氧-环己烷缓慢的滴加至四甲基环四硅氧烷体系中,滴加时间为1h,滴加结束后继续搅拌4h,减压蒸馏去除体系的甲苯溶剂,制备得到含有大量si-ch3键的有机硅改性树脂,该有机硅改性树脂中si-ch3的摩尔含量为35.2%。
实施例2
本实施例提供了一种环氧树脂绝缘材料,包括,100g3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、125g甲基四氢邻苯二甲酸酐、0.7g二甲基苄胺、40g有机硅改性树脂、20g颗粒增韧剂(橡胶弹性体颗粒,平均粒径为40μm)、150g活性硅微粉、2gkh560;其中,活性微硅粉包括质量比为7:3的第一颗粒级分和第二颗粒级分,第一颗粒级分的中位径为32μm;所述第二颗粒级分的中位径为12μm;
上述环氧树脂绝缘材料的制备方法包括,
将3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、有机硅改性树脂、kh560、颗粒增韧剂在搅拌罐内混合,升温至80℃,在真空度为200pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型改性脂环族环氧树脂;
将甲基四氢邻苯二甲酸酐、二甲基苄胺、活性硅微粉在另一个搅拌罐内混合,升温至60℃,在真空度为400pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型酸酐;
采用apg工艺,将上述预混型改性脂环族环氧树脂和预混型酸酐通过静态混料器注入预热的钢制模具中,在140℃、0.2mpa的条件下成型30min;
然后将成型后的产品放入鼓风烘箱中进行后固化,固化温度为130℃、时间10h,得到环氧树脂绝缘材料;
其中,有机硅改性树脂的制备方法包括,
将120g四甲基环四硅氧烷、20g甲苯搅拌混合10min,将温度升至85℃,向体系中加入0.0003g的speier催化剂,同时通入氮气,再搅拌混合20min,接着将4-乙烯基环氧-环己烷缓慢的滴加至四甲基环四硅氧烷体系中,滴加时间为1h,滴加结束后继续搅拌4h,减压蒸馏去除体系的甲苯溶剂,制备得到含有大量si-ch3键的有机硅改性树脂,该有机硅改性树脂中si-ch3的摩尔含量为35.2%。
实施例3
本实施例提供了一种环氧树脂绝缘材料,包括,100g双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯、101g甲基四氢邻苯二甲酸酐、0.7g二甲基苄胺、40g有机硅改性树脂、20g颗粒增韧剂(橡胶弹性体颗粒,平均粒径为40μm)、137g活性硅微粉、2gkh560;其中,活性微硅粉包括质量比为7:3的第一颗粒级分和第二颗粒级分,第一颗粒级分的中位径为32μm;所述第二颗粒级分的中位径为12μm;
上述环氧树脂绝缘材料的制备方法包括,
将双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯、有机硅改性树脂、kh560、颗粒增韧剂在搅拌罐内混合,升温至80℃,在真空度为200pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型改性脂环族环氧树脂;
将甲基四氢邻苯二甲酸酐、二甲基苄胺、活性硅微粉在另一个搅拌罐内混合,升温至60℃,在真空度为400pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型酸酐;
采用apg工艺,将上述预混型改性脂环族环氧树脂和预混型酸酐通过静态混料器注入预热的钢制模具中,在140℃、0.2mpa的条件下成型30min;
然后将成型后的产品放入鼓风烘箱中进行后固化,固化温度为130℃、时间10h,得到环氧树脂绝缘材料;
其中,有机硅改性树脂的制备方法包括,
将120g四甲基环四硅氧烷、20g甲苯搅拌混合10min,将温度升至85℃,向体系中加入0.0003g的speier催化剂,同时通入氮气,再搅拌混合20min,接着将4-乙烯基环氧-环己烷缓慢的滴加至四甲基环四硅氧烷体系中,滴加时间为1h,滴加结束后继续搅拌4h,减压蒸馏去除体系的甲苯溶剂,制备得到含有大量si-ch3键的有机硅改性树脂,该有机硅改性树脂中si-ch3的摩尔含量为35.2%。
实施例4
本实施例提供了一种环氧树脂绝缘材料,包括,50g3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、50g双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯、112g甲基四氢邻苯二甲酸酐、0.7g二甲基苄胺、40g有机硅改性树脂、20g颗粒增韧剂(橡胶弹性体颗粒,平均粒径为40μm)、142g活性硅微粉、2gkh560;其中,活性微硅粉包括质量比为7:3的第一颗粒级分和第二颗粒级分,第一颗粒级分的中位径为32μm;所述第二颗粒级分的中位径为12μm;
上述环氧树脂绝缘材料的制备方法包括,
将3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯、有机硅改性树脂、kh560、颗粒增韧剂在搅拌罐内混合,升温至80℃,在真空度为200pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型改性脂环族环氧树脂;
将甲基四氢邻苯二甲酸酐、二甲基苄胺、活性硅微粉在另一个搅拌罐内混合,升温至60℃,在真空度为400pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型酸酐;
采用apg工艺,将上述预混型改性脂环族环氧树脂和预混型酸酐通过静态混料器注入预热的钢制模具中,在140℃、0.2mpa的条件下成型30min;
然后将成型后的产品放入鼓风烘箱中进行后固化,固化温度为130℃、时间10h,得到环氧树脂绝缘材料;
其中,有机硅改性树脂的制备方法包括,
将120g四甲基环四硅氧烷、20g甲苯搅拌混合10min,将温度升至85℃,向体系中加入0.0003g的speier催化剂,同时通入氮气,再搅拌混合20min,接着将4-乙烯基环氧-环己烷缓慢的滴加至四甲基环四硅氧烷体系中,滴加时间为1h,滴加结束后继续搅拌4h,减压蒸馏去除体系的甲苯溶剂,制备得到含有大量si-ch3键的有机硅改性树脂,该有机硅改性树脂中si-ch3的摩尔含量为35.2%。
实施例5
本实施例提供了一种环氧树脂绝缘材料,包括,100g3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、125g甲基四氢邻苯二甲酸酐、0.7g二甲基苄胺、40g有机硅改性树脂、20g颗粒增韧剂(橡胶弹性体颗粒,平均粒径为40μm)、160g活性硅微粉、2gkh560;其中,活性微硅粉包括质量比为7:3的第一颗粒级分和第二颗粒级分,第一颗粒级分的中位径为32μm;所述第二颗粒级分的中位径为12μm;
上述环氧树脂绝缘材料的制备方法包括,
将3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、有机硅改性树脂、kh560、颗粒增韧剂在搅拌罐内混合,升温至80℃,在真空度为200pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型改性脂环族环氧树脂;
将甲基四氢邻苯二甲酸酐、二甲基苄胺、活性硅微粉在另一个搅拌罐内混合,升温至60℃,在真空度为400pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型酸酐;
采用apg工艺,将上述预混型改性脂环族环氧树脂和预混型酸酐通过静态混料器注入预热的钢制模具中,在140℃、0.2mpa的条件下成型30min;
然后将成型后的产品放入鼓风烘箱中进行后固化,固化温度为130℃、时间10h,得到环氧树脂绝缘材料;
其中,有机硅改性树脂的制备方法包括,
将120g四甲基环四硅氧烷、20g甲苯搅拌混合10min,将温度升至85℃,向体系中加入0.0003g的speier催化剂,同时通入氮气,再搅拌混合20min,接着将4-乙烯基环氧-环己烷缓慢的滴加至四甲基环四硅氧烷体系中,滴加时间为1h,滴加结束后继续搅拌4h,减压蒸馏去除体系的甲苯溶剂,制备得到含有大量si-ch3键的有机硅改性树脂,该有机硅改性树脂中si-ch3的摩尔含量为35.2%。
实施例6
本实施例提供了一种环氧树脂绝缘材料,包括,100g3,4-环氧基-6-甲基环己烷甲酸-3′,4′-环氧基-6-甲基环己烷甲酯、116g甲基四氢邻苯二甲酸酐、0.7g二甲基苄胺、40g有机硅改性树脂、20g颗粒增韧剂(橡胶弹性体颗粒,平均粒径为40μm)、150g活性硅微粉、2gkh560;其中,活性微硅粉包括质量比为7:3的第一颗粒级分和第二颗粒级分,第一颗粒级分的中位径为32μm;所述第二颗粒级分的中位径为12μm;
上述环氧树脂绝缘材料的制备方法包括,
将3,4-环氧基-6-甲基环己烷甲酸-3′,4′-环氧基-6-甲基环己烷甲酯、有机硅改性树脂、kh560、颗粒增韧剂在搅拌罐内混合,升温至80℃,在真空度为200pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型改性脂环族环氧树脂;
将甲基四氢邻苯二甲酸酐、二甲基苄胺、活性硅微粉在另一个搅拌罐内混合,升温至60℃,在真空度为400pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型酸酐;
采用apg工艺,将上述预混型改性脂环族环氧树脂和预混型酸酐通过静态混料器注入预热的钢制模具中,在140℃、0.2mpa的条件下成型30min;
然后将成型后的产品放入鼓风烘箱中进行后固化,固化温度为130℃、时间10h,得到环氧树脂绝缘材料;
其中,有机硅改性树脂的制备方法包括,
将120g四甲基环四硅氧烷、20g甲苯搅拌混合10min,将温度升至85℃,向体系中加入0.0003g的speier催化剂,同时通入氮气,再搅拌混合20min,接着将4-乙烯基环氧-环己烷缓慢的滴加至四甲基环四硅氧烷体系中,滴加时间为1h,滴加结束后继续搅拌4h,减压蒸馏去除体系的甲苯溶剂,制备得到含有大量si-ch3键的有机硅改性树脂,该有机硅改性树脂中si-ch3的摩尔含量为35.2%。
实施例7
本实施例提供了一种环氧树脂绝缘材料,包括,100g3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、110g甲基四氢邻苯二甲酸酐、15g聚壬二酸酐、0.7g二甲基苄胺、40g有机硅改性树脂、20g颗粒增韧剂(橡胶弹性体颗粒,平均粒径为40μm)、150g活性硅微粉、2gkh560;其中,活性微硅粉包括质量比为7:3的第一颗粒级分和第二颗粒级分,第一颗粒级分的中位径为32μm;所述第二颗粒级分的中位径为12μm;
上述环氧树脂绝缘材料的制备方法包括,
将3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、有机硅改性树脂、kh560、颗粒增韧剂在搅拌罐内混合,升温至80℃,在真空度为200pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型改性脂环族环氧树脂;
将甲基四氢邻苯二甲酸酐、聚壬二酸酐、二甲基苄胺、活性硅微粉在另一个搅拌罐内混合,升温至75℃,在真空度为400pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型酸酐;
采用apg工艺,将上述预混型改性脂环族环氧树脂和预混型酸酐通过静态混料器注入预热的钢制模具中,在145℃、0.2mpa的条件下成型30min;
然后将成型后的产品放入鼓风烘箱中进行后固化,固化温度为130℃、时间10h,得到环氧树脂绝缘材料;
其中,有机硅改性树脂的制备方法包括,
将120g四甲基环四硅氧烷、20g甲苯搅拌混合10min,将温度升至85℃,向体系中加入0.0003g的speier催化剂,同时通入氮气,再搅拌混合20min,接着将4-乙烯基环氧-环己烷缓慢的滴加至四甲基环四硅氧烷体系中,滴加时间为1h,滴加结束后继续搅拌4h,减压蒸馏去除体系的甲苯溶剂,制备得到含有大量si-ch3键的有机硅改性树脂,该有机硅改性树脂中si-ch3的摩尔含量为35.2%。
实施例8
本实施例提供了一种环氧树脂绝缘材料,包括,92g3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、130g甲基四氢邻苯二甲酸酐、1.0g二甲基苄胺、50g有机硅改性树脂、35g颗粒增韧剂(橡胶弹性体颗粒,平均粒径为35μm)、130g活性硅微粉、4gkh550;其中,活性微硅粉包括质量比为6:3的第一颗粒级分和第二颗粒级分,第一颗粒级分的中位径为25μm;所述第二颗粒级分的中位径为15μm;
上述环氧树脂绝缘材料的制备方法包括,
将3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、有机硅改性树脂、kh550、颗粒增韧剂在搅拌罐内混合,升温至70℃,在真空度为300pa的条件下真空搅拌4h,制得预混型改性脂环族环氧树脂;
将甲基四氢邻苯二甲酸酐、二甲基苄胺、活性硅微粉在另一个搅拌罐内混合,升温至80℃,在真空度为600pa的条件下真空搅拌4h,制得预混型酸酐;
采用apg工艺,将上述预混型改性脂环族环氧树脂和预混型酸酐通过静态混料器注入预热的钢制模具中,在130℃、0.4mpa的条件下成型40min;
然后将成型后的产品放入鼓风烘箱中进行后固化,固化温度为150℃、时间8h,得到环氧树脂绝缘材料;
其中,有机硅改性树脂的制备方法包括,
将120g四甲基环四硅氧烷、20g甲苯搅拌混合10min,将温度升至85℃,向体系中加入0.0003g的speier催化剂,同时通入氮气,再搅拌混合20min,接着将4-乙烯基环氧-环己烷缓慢的滴加至四甲基环四硅氧烷体系中,滴加时间为1h,滴加结束后继续搅拌4h,减压蒸馏去除体系的甲苯溶剂,制备得到含有大量si-ch3键的有机硅改性树脂,该有机硅改性树脂中si-ch3的摩尔含量为35.2%。
实施例9
本实施例提供了一种环氧树脂绝缘材料,包括,107g3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、90g甲基四氢邻苯二甲酸酐、0.4g二甲基苄胺、30g有机硅改性树脂、15g颗粒增韧剂(橡胶弹性体颗粒,平均粒径为50μm)、190g活性硅微粉、3g硅烷偶联剂;其中,活性微硅粉包括质量比为8:3的第一颗粒级分和第二颗粒级分,第一颗粒级分的中位径为35μm;所述第二颗粒级分的中位径为10μm;
上述环氧树脂绝缘材料的制备方法包括,
将3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、有机硅改性树脂、硅烷偶联剂、颗粒增韧剂在搅拌罐内混合,升温至70℃,在真空度为300pa的条件下真空搅拌4h,制得预混型改性脂环族环氧树脂;
将甲基四氢邻苯二甲酸酐、二甲基苄胺、活性硅微粉在另一个搅拌罐内混合,升温至80℃,在真空度为600pa的条件下真空搅拌4h,制得预混型酸酐;
采用apg工艺,将上述预混型改性脂环族环氧树脂和预混型酸酐通过静态混料器注入预热的钢制模具中,在130℃、0.4mpa的条件下成型40min;
然后将成型后的产品放入鼓风烘箱中进行后固化,固化温度为150℃、时间8h,得到环氧树脂绝缘材料;
其中,有机硅改性树脂的制备方法包括,
将120g四甲基环四硅氧烷、20g甲苯搅拌混合10min,将温度升至85℃,向体系中加入0.0003g的speier催化剂,同时通入氮气,再搅拌混合20min,接着将4-乙烯基环氧-环己烷缓慢的滴加至四甲基环四硅氧烷体系中,滴加时间为1h,滴加结束后继续搅拌4h,减压蒸馏去除体系的甲苯溶剂,制备得到含有大量si-ch3键的有机硅改性树脂,该有机硅改性树脂中si-ch3的摩尔含量为35.2%。
实施例10
本实施例提供了一种环氧树脂绝缘材料,包括,100g3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、108g甲基四氢邻苯二甲酸酐、0.6g二甲基苄胺、20g有机硅改性树脂、20g颗粒增韧剂(购买于惠州市三化电子绝缘材料有限公司的有机硅环氧增韧剂)、130g活性硅微粉、2gkh560;其中,活性微硅粉包括质量比为7:3的第一颗粒级分和第二颗粒级分,第一颗粒级分的中位径为32μm;所述第二颗粒级分的中位径为12μm;
上述环氧树脂绝缘材料的制备方法包括,
将3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、有机硅改性树脂、kh560、颗粒增韧剂在搅拌罐内混合,升温至80℃,在真空度为200pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型改性脂环族环氧树脂;
将甲基四氢邻苯二甲酸酐、二甲基苄胺、活性硅微粉在另一个搅拌罐内混合,升温至60℃,在真空度为400pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型酸酐;
采用apg工艺,将上述预混型改性脂环族环氧树脂和预混型酸酐通过静态混料器注入预热的钢制模具中,在140℃、0.2mpa的条件下成型30min;
然后将成型后的产品放入鼓风烘箱中进行后固化,固化温度为130℃、时间10h,得到环氧树脂绝缘材料;
其中,有机硅改性树脂的制备方法包括,
将120g四甲基环四硅氧烷、20g甲苯搅拌混合10min,将温度升至85℃,向体系中加入0.0003g的speier催化剂,同时通入氮气,再搅拌混合20min,接着将4-乙烯基环氧-环己烷缓慢的滴加至四甲基环四硅氧烷体系中,滴加时间为1h,滴加结束后继续搅拌4h,减压蒸馏去除体系的甲苯溶剂,制备得到含有大量si-ch3键的有机硅改性树脂,该有机硅改性树脂中si-ch3的摩尔含量为35.2%。
实施例11
本实施例提供了一种环氧树脂绝缘材料,包括,100g3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、108g甲基四氢邻苯二甲酸酐、0.6g二甲基苄胺、20g有机硅改性树脂、20g颗粒增韧剂(橡胶弹性体颗粒,平均粒径为40μm)、130g活性硅微粉、2gkh560;其中,活性微硅粉包括质量比为7:3的第一颗粒级分和第二颗粒级分,第一颗粒级分的中位径为40μm;所述第二颗粒级分的中位径为20μm;
上述环氧树脂绝缘材料的制备方法包括,
将3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、有机硅改性树脂、kh560、颗粒增韧剂在搅拌罐内混合,升温至80℃,在真空度为200pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型改性脂环族环氧树脂;
将甲基四氢邻苯二甲酸酐、二甲基苄胺、活性硅微粉在另一个搅拌罐内混合,升温至60℃,在真空度为400pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型酸酐;
采用apg工艺,将上述预混型改性脂环族环氧树脂和预混型酸酐通过静态混料器注入预热的钢制模具中,在140℃、0.2mpa的条件下成型30min;
然后将成型后的产品放入鼓风烘箱中进行后固化,固化温度为130℃、时间10h,得到环氧树脂绝缘材料;
其中,有机硅改性树脂的制备方法包括,
将120g四甲基环四硅氧烷、20g甲苯搅拌混合10min,将温度升至85℃,向体系中加入0.0003g的speier催化剂,同时通入氮气,再搅拌混合20min,接着将4-乙烯基环氧-环己烷缓慢的滴加至四甲基环四硅氧烷体系中,滴加时间为1h,滴加结束后继续搅拌4h,减压蒸馏去除体系的甲苯溶剂,制备得到含有大量si-ch3键的有机硅改性树脂,该有机硅改性树脂中si-ch3的摩尔含量为35.2%。
对比例1
本对比例提供了一种环氧树脂绝缘材料,包括,100g3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、108g甲基四氢邻苯二甲酸酐、0.6g二甲基苄胺、20g有机硅改性树脂(购于惠州市三化电子绝缘材料有限公司)、20g颗粒增韧剂、130g活性硅微粉、2gkh560;其中,活性微硅粉包括质量比为7:3的第一颗粒级分和第二颗粒级分,第一颗粒级分的中位径为32μm;所述第二颗粒级分的中位径为12μm;
上述环氧树脂绝缘材料的制备方法包括,
将3,4-环氧环己烷甲酸-3′,4′-环氧环己烷甲酯、有机硅改性树脂、kh560、颗粒增韧剂在搅拌罐内混合,升温至80℃,在真空度为200pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型改性脂环族环氧树脂;
将甲基四氢邻苯二甲酸酐、二甲基苄胺、活性硅微粉在另一个搅拌罐内混合,升温至60℃,在真空度为400pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型酸酐;
采用apg工艺,将上述预混型改性脂环族环氧树脂和预混型酸酐通过静态混料器注入预热的钢制模具中,在140℃、0.2mpa的条件下成型30min;
然后将成型后的产品放入鼓风烘箱中进行后固化,固化温度为130℃、时间10h,得到环氧树脂绝缘材料。
对比例2
本对比例提供了一种环氧树脂绝缘材料,包括,100g双酚a型环氧树脂、108g甲基四氢邻苯二甲酸酐、0.6g二甲基苄胺、20g有机硅改性树脂、20g颗粒增韧剂、130g活性硅微粉、2gkh560;其中,活性微硅粉包括质量比为7:3的第一颗粒级分和第二颗粒级分,第一颗粒级分的中位径为32μm;所述第二颗粒级分的中位径为12μm;
上述环氧树脂绝缘材料的制备方法包括,
将双酚a型环氧树脂、有机硅改性树脂、kh560、颗粒增韧剂在搅拌罐内混合,升温至80℃,在真空度为200pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型改性脂环族环氧树脂;
将甲基四氢邻苯二甲酸酐、二甲基苄胺、活性硅微粉在另一个搅拌罐内混合,升温至60℃,在真空度为400pa的条件下真空搅拌2h,制得预混型酸酐;
采用apg工艺,将上述预混型改性脂环族环氧树脂和预混型酸酐通过静态混料器注入预热的钢制模具中,在140℃、0.2mpa的条件下成型30min;
然后将成型后的产品放入鼓风烘箱中进行后固化,固化温度为130℃、时间10h,得到环氧树脂绝缘材料;
其中,有机硅改性树脂的制备方法包括,
将120g四甲基环四硅氧烷、20g甲苯搅拌混合10min,将温度升至85℃,向体系中加入0.0003g的speier催化剂,同时通入氮气,再搅拌混合20min,接着将4-乙烯基环氧-环己烷缓慢的滴加至四甲基环四硅氧烷体系中,滴加时间为1h,滴加结束后继续搅拌4h,减压蒸馏去除体系的甲苯溶剂,制备得到含有大量si-ch3键的有机硅改性树脂,该有机硅改性树脂中si-ch3的摩尔含量为35.2%。
试验例
本试验例提供了实施例1-11和对比例1-2的制备得到的环氧树脂绝缘材料的性能测试,测试方法如下,测试结果见表1;
环氧树脂绝缘材料的静态接触角的测试方法为:根据gb/t19519-2014中10.3.6.3中b)条进行测试,用θ1表示静态接触角;
环氧树脂绝缘材料的憎水性丧失下的静态接触角的测试方法为:根据gb/t19519-2014中10.3.6.3中c)条进行测试,用θ2表示憎水性丧失下的静态接触角;
环氧树脂绝缘材料的憎水性恢复下的静态接触角的测试方法为:根据gb/t19519-2014中10.3.6.3中d)条进行测试,用θ3表示憎水性恢复下的静态接触角;
环氧树脂绝缘材料的憎水性迁移下的静态接触角的测试方法为:根据gb/t19519-2014中10.3.6.3中e)条进行测试,用θ4表示憎水性迁移下的静态接触角;
环氧树脂绝缘材料的简支梁缺口冲击强度的测试方法为:参照gb/t2567-2008中5.4,用a表示简支梁缺口冲击强度;
环氧树脂绝缘材料的体积电阻率的测试方法为:参照gb/t1410-2006,用ρv表示体积电阻率;
环氧树脂绝缘材料的击穿强度的测试方法为:参照gb/t1408.1-2006;
环氧树脂绝缘材料的耐漏电起痕等级的测试方法:参照gb/t6553-2014;
环氧树脂绝缘材料的拉伸强度的测试方法:参照gb/t2567-2008中的5.1,用rm表示拉伸强度;
环氧树脂绝缘材料的玻璃化转变温度的测试方法:参照gb/t19466.2-2004,用tg表示玻璃化转变温度;
表1环氧树脂绝缘材料的性能测试结果
由上述实验例结果可见,实施例1-11提供的环氧树脂绝缘材料均具备优异的憎水性能、电气性能和冲击强度,同时还达到了1a4.5级的耐漏电起痕性能要求,符合线路绝缘子伞套材料的标准gb/t19519-2014要求。
对比例1提供的环氧树脂绝缘材料的憎水性略差,对比例2提供的环氧树脂绝缘材料的耐电痕略差,不能达到户外高压绝缘子伞套材料耐漏电起痕性能要求。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。