CN102174244B - 一种绝缘防水环氧树脂组合物及胶带及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种绝缘防水环氧树脂组合物、由该组合物制备的胶带及它们的制备方法。其中环氧树脂组合物包括下述重量组成的物料：100份的环氧树脂、10-30份的小分子化合物和固化剂，固化剂用量为环氧树脂完全固化时固化剂用量的20％～70％；该绝缘防水环氧树脂组合物的交联度为15％～65％。所述的胶带分别粘结在高强度柔软透气材料层两侧表面上的环氧树脂组合物层、与一个环氧树脂组合物层粘结在一起的丙烯酸酯压敏胶层，所述丙烯酸酯压敏胶层上覆盖有保护性离型膜或离型纸。制备的胶带既具有环氧树脂密封、绝缘、耐热、防水、机械强度好和光泽度好等优异性能，又具有丙烯酸酯压敏胶的初期良好的粘着性能和再剥离性能。

Description

一种绝缘防水环氧树脂组合物及胶带及其制备方法

技术领域

本发明涉及到一种绝缘防水环氧树脂组合物、由该组合物制备的胶带及它们的制备方法。

背景技术

环氧树脂自问世以来，由于其具有优良的机械性能、电气性能、耐化学药品性、粘结性能等优点，而广泛用于涂料、粘合剂、电子电气材料绝缘以及先进复合材料的基体中。其在复合材料领域中更是大显身手，它能与纤维及其织物等增强材料复合成多相体系固体材料，该固体材料能充分发挥各组分材料的特点和潜在能力，并且通过各组分的合理匹配及相互之间的协同作用，呈现出原来单一材料所不具有的优异的新性能，从而达到对材料某些性能的综合要求，在工业、农业、交通、军事等国民经济各个领域中广为应用。

随着电子电气绝缘材料的高性能化，要求材料具有更高的韧性、内部低应力化、耐热、耐湿等，而环氧树脂固化物大多质脆、耐热性不高、易吸潮等不足。

目前环氧树脂增韧的方法主要有：橡胶弹性体增韧、热塑性树脂增韧、热致液晶增韧、互穿网络增韧、有机硅增韧等，每种方法各有优缺点。其中有机硅聚合物由于分子结构中含有大量柔性Si-O-Si链，具有低的表面能、耐热、耐氧老化、疏水性好、绝缘性能优异等优点，可以弥补环氧树脂的不足，满足高性能复合材料发展的需要，但两者相容性很差。功能性聚硅氧烷尤其是含环氧基的聚氧烷改性环氧树脂，由于其与环氧树脂的相容性较好而备受关注，如专利CN1747985A，CN1189847A，CN1932149A，CN1875071A，这些专利中所使用环氧基聚硅氧烷大多是低聚合度分子，高分子量环氧硅油与环氧树脂仍存在相容性不好等问题，即使预反应固化后仍有相分离现象发生，从而导致产品耐热性、机械性能下降。专利CN1796455A公开了环氧基硅油改性环氧树脂复合材料的方法，其主要是通过环氧基硅油与胺类固化剂先预反应，再与环氧树脂混合，但使该技术在添加量增大到一定比例后性能会急剧下降，严重影响了应用工艺的可操作性。

目前，一般PVC电工绝缘胶带缠绕后外观不好，加热后容易收缩，密封性不佳，气味性较大；一般压敏胶带无法达到密封绝缘防水效果，外观无光泽；而现有的环氧树脂胶带或预浸料透气性不好、固化后易收缩、柔韧性差，或常温粘性较大，前期无法进行手工操作，或常温无粘性，初期无法贴合物体表面；高温固化后无法修复；高强度柔软透气材料制作的胶带跟随性佳，但一般的柔软透气型胶带要么强度不够，要么属于压敏胶带，电气等性能达不到要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种高温固化后可趁热修复的胶带用绝缘防水环氧树脂组合物。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供上述绝缘防水环氧树脂组合物的制备方法。

本发明所要解决的再一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种绝缘防水胶带。

本发明所要解决的又一个技术问题是针对现有技术的现状提供上述绝缘防水胶带的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该绝缘防水环氧树脂组合物，其特征在于包括下述重量组成的物料：

环氧树脂                100份

小分子化合物            10-30份

固化剂

其中，所述的小分子化合物为带有多个环氧基团的缩水甘油醚类化合物；所述的固化剂为在25℃下稳定、加热到100℃以上能发生反应的潜伏性固化剂，且固化剂用量为环氧树脂完全固化时固化剂用量的20％～70％；该绝缘防水环氧树脂组合物的交联度为15％～65％。

本发明通过无毒或低毒的含脂肪族长链的多官能环氧基的小分子化合物，来降低环氧树脂组合物体系的粘度，改善加工性能和组合物柔韧性。同时通过含环氧基小分子化合物的自聚及与环氧树脂组合物的聚合、反应基团与固化剂的作用，得到低成本、性能优的环氧树脂组合物。

由于该款胶带主要用于线圈缠绕密封等使用，因此，要求环氧树脂组合物不完全交联，可通过控制不同的交联度来获得不同的修复性和流动性，以赋予产品优异的柔韧性、流动性和高温固化后在固化温度环境下可修复等要求。

较好的，所述环氧树脂为常温呈固态的双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂。

更好的，所述环氧树脂的软化点为65℃～135℃。

所述小分子化合物的环氧当量为100～700，闪点大于200°F，25℃粘度小于900cps。

所述的固化剂为双氰胺。

上述绝缘防水环氧树脂组合物的方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)将所述的环氧树脂和部分所述的小分子化合物在120℃～150℃条件下搅拌2～4小时，使两者熔融混合均匀，得到环氧树脂与小分子化合物的混合物；

(2)将所述的固化剂均匀分散在剩余的小分子化合物中，得到固化剂混合物；

(3)将步骤(1)中得到的环氧树脂与小分子化合物的混合物降温到80～95℃，然后加入所述的固化剂混合物，80～95℃条件下恒温搅拌至均匀，同时真空脱出气泡，出料，即得到环氧树脂组合物。

使用上述绝缘防水环氧树脂组合物制备的胶带，其特征在于该胶带包括分别粘结在高强度柔软透气材料层两侧表面上的环氧树脂组合物层、与一个环氧树脂组合物层粘结在一起的丙烯酸酯压敏胶层，所述丙烯酸酯压敏胶层上覆盖有保护性离型膜或离型纸；其中，所述的高强度柔软透气材料层占胶带总重量的15～30％，单层所述环氧树脂组合物的用量为75±5g/m²胶带，压敏胶的用量为20～35g/m²。

较好地，所述的高强度柔软透气材料层为聚酯纤维，并且该聚酯纤维的纵向引张(拉伸)强度≥3.0kg/15mm，纵向伸长率为10％～25％；

所述丙烯酸酯压敏胶为高分子量低VOC的压敏胶，且其对304^#不锈钢板的粘着力为10.0±2N/25mm，分子量在80～100万，VOC量＜200ppm。

上述绝缘防水环氧树脂组合物胶带的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)加热熔融所述的环氧树脂组合物，并按75±5g/m²将环氧树脂组合物均匀涂布在防粘性材料表面，并在环氧树脂组合物的裸露表面覆以一层防粘性材料予以保护，制得A；

(2)剥掉A一侧表面上的防粘性材料，将A上环氧树脂组合物一侧表面贴合高强度柔软透气材料的一侧表面，80℃～100℃条件下在高强度柔软透气材料的另一侧表面上同时热压粘合上一层剥掉了一侧表面上的防粘性材料的A，然后冷却，制得B；

(3)将丙烯酸酯压敏胶均匀涂布在防粘性材料上并烘干，得到C；剥掉B一侧表面上的防粘性材料，露出该侧环氧树脂组合物，将C的压敏胶一侧表面与B露出有环氧树脂组合物的一侧表面贴合，同时剥掉B另一侧表面上的防粘性材料，然后卷取，即制得胶带。

所述防粘性材料优选为离型膜或离型纸。

与现有技术相比，本发明提供了一种适于线圈密封绝缘防水用的环氧树脂组合物及使用该组合物制备的胶带，所述的胶带采用小分子化合物改性的环氧树脂作为基体，通过较为复杂的无溶剂热熔涂布、与高强度柔软透气材料热压合等工艺复合而成；该胶带既具有环氧树脂密封、绝缘、耐热、防水、机械强度好和光泽度好等优异性能，又具有丙烯酸酯压敏胶的初期良好的粘着性能和再剥离性能；并且由于采用了高强度柔软透气材料作为基材，贴合跟随性好，特别适合结构复杂、尤其是曲面形状的贴合，末段不会起翘；使用100％固含量的环氧树脂和低VOC丙烯酸压敏胶，环保，环氧树脂胶采用热熔法涂布，环保。解决了单一使用压敏胶无法达到绝缘、密封、耐热、一定机械强度、光泽度的效果，也解决了使用环氧树脂胶带前期手工操作难度大(常温有粘性类型)，初期无法贴合物体表面(常温无粘性类型)等问题，更重要的是具有高温固化后可修复、成本低廉的特点，解决了一般热固型环氧树脂固化后无法修复例如气泡无法挤出所导致的成品率降低等问题，不仅使用方便，成本低廉，而且可以大大提高成品率，为企业带来效益。本发明中所制备的胶带特别适合用于线圈缠绕保护及相关行业中。

附图说明

图1为本发明中胶带的纵向剖视图；

图2为本发明中A的制备流程示意图；

图3为本发明中B的制备流程示意图；

图4为本发明中C及胶带成品的制备流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

1、环氧树脂组合物的制备：

按表1所示将环氧树脂和部分含环氧基小分子化合物混合，在150℃下搅拌2小时，使两者熔融混合均匀，得到环氧树脂与小分子化合物的混合物；

将固化剂均匀分散到剩余的小分子化合物中，得到固化剂混合物；

将环氧树脂与小分子化合物的混合物降温到85℃，然后加入上述的固化剂混合物，85℃恒温搅拌均匀，同时真空脱出气泡，出料，即得到环氧树脂组合物。本发明实施例中的环氧树脂组合物均为不完全交联，交联度为15％～65％。

2、胶带的制备

实施例中的胶带在胶带机上复合制备。

首先热熔涂布环氧树脂：

如图2所示，将上述制得的环氧树脂组合物1加热熔融，按照75±5g/m²胶带的量涂布在离型纸上，自背面卷曲，制得制品A；具体步骤为：离型纸滚筒4上的离型纸41被牵引而通过涂布轴2与橡胶轴3之间，从而在离型纸41表面均匀涂布上环氧树脂组合物1，同时，离型纸滚筒5上的离型纸51被牵引而贴合到环氧树脂组合物1表面，再被制品A滚筒6卷制成卷。

将制得的A热压合到高强度柔软透气纤维材料上：

如图3所示，将两卷制品A滚筒8上的制品A剥掉离型纸51后和高强度柔软透气纤维材料7经连续的四组热压合辊9热压合浸渍充分，粘合在高强度柔软透气纤维材料7的上下两个表面上，热压合辊9的温度控制在85～100℃，然后经冷却箱10冷却，再被制品B滚筒11卷制成卷。

本实施例中的高强度柔软透气纤维材料7采用常州武进厂生产的聚酯纤维，其纵向引张强度：≥3.0kg/15mm，纵向伸长率：10％～25％。聚酯纤维的用量为胶带总重量的15～30重量％。

在B上涂布压敏胶：

如图4所示，离型纸滚筒15上的离型纸151被牵引而通过涂布轴13、14之间，从而在离型纸151表面均匀涂布上压敏胶12，再经烘箱16烘干，即制得制品C，制品C被牵引轴17导向后再连续通过一组压敏胶与制品B的覆合轴20之间，与此同时，一制品B滚筒19上的制品B被卷出，且被卷出的制品B一侧表面上的离型纸41被离型纸剥离滚筒18剥离，被剥离掉一侧表面上的离型纸的制品B被牵引而通过前述压敏胶与制品B的覆合轴20之间，从而使压敏胶层贴合到一侧环氧树脂组合物层上。自前述压敏胶与制品B的覆合轴20之间出来后，原属制品B另一侧表面上的离型纸41被离型纸剥离滚筒21剥离，即得到成品胶带并被卷取到成品胶带滚筒22上。

至此，所得到的成品胶带具有如图1所示的结构。即该胶带包括分别粘结在聚酯纤维层a两侧表面上的环氧树脂组合物层b、与一个环氧树脂组合物层b粘结在一起的丙烯酸酯压敏胶层c，且所述丙烯酸酯压敏胶层c上覆盖有保护性离型纸d。

表1实施例1至8中环氧树脂组合物的配方及各实施例所制备胶带的性能测试

表1中各物质的用量未注明单位的均指重量份。

表1中：*“环氧树脂克重”栏指的是单层环氧树脂的用量。

E-20、E-06为上海争锐化工有限公司生产的环氧树脂，其中E-20的主要成分为常温呈固态的双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂，其环氧当量为450～560，软化点为67～75℃；E-06的主要成分为常温呈固态的双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂，其环氧当量为1420～2500，软化点为110～135℃。

GE-22、GE-36为美国CVC公司(specialty Chemicals，lnc)生产的缩水甘油醚。其中GE-22为环己基二甲醇二缩水甘油醚，其环氧当量为145-165，闪点＞230°F，25℃粘度45-75cps；GE-36为丙氧基化三缩水甘油醚，其环氧当量为620-680，闪点＞200°F，25℃粘度200-320cps。

SH-500为广州新稀冶金化工有限公司生产的双氰胺。

丙烯酸酯丙烯酸酯压敏胶为日本综研化学株式会社生产的高分子量低VOC型丙烯酸酯压敏胶，对304^#SUS粘着力为(10.0±2)N/25mm，分子量在80～100万，VOC量＜200ppm。

Claims (8)

1.一种绝缘防水环氧树脂组合物制备的胶带，其特征在于该胶带包括分别粘结在高强度柔软透气材料层两侧表面上的环氧树脂组合物层、与一个环氧树脂组合物层粘结在一起的丙烯酸酯压敏胶层，所述丙烯酸酯压敏胶层上覆盖有保护性离型膜或离型纸；其中，所述的高强度柔软透气材料层占胶带总重量的15～30％，单层所述环氧树脂组合物的用量为75±5g/m²胶带，压敏胶的用量为20～35g/m²；

所述的高强度柔软透气材料层为聚酯纤维，该聚酯纤维的纵向引张强度≥3.0kg/15mm，纵向伸长率为10％～25％；

所述环氧树脂组合物包括下述重量组成的物料：

环氧树脂            100份

小分子化合物        10-30份

固化剂

其中，所述的小分子化合物为带有多个环氧基团的缩水甘油醚类化合物；所述的固化剂为在25℃下稳定、加热到100℃以上能发生反应的潜伏性固化剂，且固化剂用量为环氧树脂完全固化时固化剂用量的20％～70％；该绝缘防水环氧树脂组合物的交联度为15％～65％。

2.根据权利要求1所述的绝缘防水环氧树脂组合物制备的胶带，其特征在于所述环氧树脂为常温呈固态的双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂，且其软化点为65℃～135℃。

3.根据权利要求1所述的绝缘防水环氧树脂组合物制备的胶带，其特征在于所述小分子化合物的环氧当量为100～700，闪点大于200°F，25℃粘度小于900cps。

4.根据权利要求1所述的绝缘防水环氧树脂组合物制备的胶带，其特征在于所述的固化剂为双氰胺。

5.根据权利要求1所述的绝缘防水环氧树脂组合物制备的胶带，其特征在于所述环氧树脂组合物的制备包括下述步骤：

(1)将所述的环氧树脂和部分所述的小分子化合物在120℃～150℃条件下搅拌2～4小时，使两者熔融混合均匀，得到环氧树脂与小分子化合物的混合物；

(2)将所述的固化剂均匀分散在剩余的小分子化合物中，得到固化剂混合物；

(3)将步骤(1)中得到的环氧树脂与小分子化合物的混合物降温到80～95℃，然后加入所述的固化剂混合物，80～95℃条件下恒温搅拌至均匀，同时真空脱出气泡，出料，即得到环氧树脂组合物。

6.根据权利要求1所述的绝缘防水环氧树脂组合物制备的胶带，其特征在于所述丙烯酸酯压敏胶为高分子量低VOC的压敏胶，其对304^#不锈钢板的粘着力为10.0±2N/25mm，分子量为80～100万，VOC量＜200ppm。

7.一种如权利要求1所述的绝缘防水环氧树脂组合物制备的胶带的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)加热熔融所述的环氧树脂组合物，并按75±5g/m²将环氧树脂组合物均匀涂布在防粘性材料表面，并在环氧树脂组合物的裸露表面覆以一层防粘性材料予以保护，制得A；

(2)剥掉A一侧表面上的防粘性材料，将A上环氧树脂组合物一侧表面贴合高强度柔软透气材料的一侧表面，85～100℃条件下在高强度柔软透气材料的另一侧表面上同时热压粘合上一层剥掉了一侧表面上的防粘性材料的A，然后冷却，制得B；

(3)将丙烯酸酯压敏胶均匀涂布在防粘性材料上并烘干，得到C；剥掉B一侧表面上的防粘性材料，露出该侧环氧树脂组合物，将C的压敏胶一侧表面与B露出有环氧树脂组合物的一侧表面贴合，同时剥掉B另一侧表面上的防粘性材料，然后卷取，即制得胶带。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于所述防粘性材料为离型膜或离型纸。

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