CN102634168B - 环氧玻纤高硅砂芯体填充材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，由环氧树脂复合胶液、固化剂混合料、玻纤短切纱和高硅砂按照15～20∶12～16∶25～30∶50～60的质量比混合后捏合均匀制成；所述环氧树脂复合胶液由液态环氧树脂、脱模剂和偶联剂按照80～100∶3～5∶0.5～2的质量比混合而成；所述固化剂混合料由酸酐固化剂、潜伏性固化剂和促进剂按照8～10∶1～2∶1～2的质量比混合而成。另外，本发明还公开了该填充材料的制备方法。本发明的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料配方独特，通过酸酐固化剂和潜伏性固化剂的协同作用，以及偶联剂的偶联作用，制备的填充材料综合性能优良，与环氧玻纤管壁结合紧密。

Description

环氧玻纤高硅砂芯体填充材料及其制备方法

技术领域

本发明属于环氧玻纤复合管填充材料技术领域，具体涉及一种环氧玻纤高硅砂芯体填充材料及其制备方法。

背景技术

环氧玻纤复合管的制备是一种成熟的复合材料技术，但是在管内填充高绝缘芯体材料具有一定的难度，目前，传统型的填充方法是使用发泡材料，但是具有生产工艺复杂、与管壁两相结合不紧密的缺点，再者使用真空浸胶的工艺方法又存在着工艺复杂、生产周期长、成本较高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种与环氧玻纤管壁结合紧密的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料。该芯体填充材料配方独特，通过酸酐固化剂和潜伏性固化剂的协同作用，以及偶联剂的偶联作用，制备的芯体填充材料综合性能优良，与环氧玻纤管壁结合紧密，可广泛适应于各类大小管径的环氧玻纤管。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，其特征在于，由环氧树脂复合胶液、固化剂混合料、玻纤短切纱和高硅砂按照15～20∶12～16∶25～30∶50～60的质量比混合后捏合均匀制成；所述环氧树脂复合胶液由液态环氧树脂、脱模剂和偶联剂按照80～100∶3～5∶0.5～2的质量比混合而成，其中脱模剂为硬脂酸锌或聚硅酮，偶联剂为硅烷偶联剂；所述固化剂混合料由酸酐固化剂、潜伏性固化剂和促进剂按照8～10∶1～2∶1～2的质量比混合而成，其中促进剂为2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚或二乙烯三胺；所述玻纤短切纱的长度为2cm～6cm；所述高硅砂中SiO₂的质量含量不小于80％。

上述的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，所述液态环氧树脂为双酚A型液体环氧树脂、液态双酚F型环氧树脂和液体脂环族环氧树脂中的一种或几种。

上述的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550或硅烷偶联剂KH560。

上述的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，所述酸酐固化剂为甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐或邻苯二甲酸酐。

上述的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，所述潜伏性固化剂为普通级双氰胺或电子级双氰胺。

上述的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，所述高硅砂的粒度为100～200目。

上述的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，所述高硅砂中SiO₂的质量含量为80％～90％。

另外，本发明还提供了一种环氧玻纤高硅砂芯体填充材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将环氧树脂、脱模剂和偶联剂按质量比混合，在搅拌速率为500rpm～1500rpm的条件下搅拌5min～20min，得到环氧树脂复合胶液；

步骤二、将酸酐固化剂和潜伏性固化剂混合后搅拌均匀，然后向酸酐固化剂和潜伏性固化剂的混合物中加入促进剂，搅拌均匀，得到固化剂混合料；

步骤三、将步骤一中所述环氧树脂复合胶液和步骤二中所述固化剂混合料混合均匀后置于高速捏合机中，然后向高速捏合机中加入高硅砂，捏合5min～10min，接着向高速捏合机中加入玻纤短切纱，再捏合25min～50min，得到环氧玻纤高硅砂芯体填充材料。

本发明采用液态环氧树脂可使芯体填充材料与环氧玻纤管具有良好的相容性以及良好的机械性能；采用脱模剂有利于芯体材料的浇筑与铸造，保证管两端产品的外观质量；选用硅烷偶联剂可提高环氧树脂与填充材料之间的润湿性，有利于提高芯体填充材料与环氧玻纤复合管壁的结合能力；采用潜伏性固化剂可使芯体填充材料固化速率加快，提高生产效率，同时使芯体填充材料易于储藏；另外，加入的促进剂与两种固化剂协同作用，可使芯体填充材料具有期望的固化工艺性能。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料配方独特，通过酸酐固化剂和潜伏性固化剂的协同作用，以及偶联剂的偶联作用，制备的芯体填充材料综合性能优良，与环氧玻纤管壁结合紧密，广泛适用于各类大小管径的环氧玻纤管。

2、本发明的制作工艺简单且操作简便，所需设备较小，投资较低，固化时间短，生产效率高。

3、采用本发明的配方和方法制备的芯体填充材料易于存放，使用强度高，该芯体填充材料大大降低了泄漏电流值，可广泛应用于大型绝缘子支柱产品，高电压绝缘产品，易于推广实施。

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

具体实施方式

实施例1

本实施例的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，由环氧树脂复合胶液、固化剂混合料、长度为6cm的玻纤短切纱和粒度为100目的SiO₂质量含量为80％的高硅砂按照15∶12∶25∶50的质量比混合后捏合均匀制成；所述环氧树脂复合胶液由(E44)双酚A型液态环氧树脂、粉末状硬脂酸锌和硅烷偶联剂KH550按照80∶3∶0.5的质量比混合而成；所述固化剂混合料由甲基四氢苯酐、普通级双氰胺和2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚按照8∶1∶1的质量比混合而成。

本实施例的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料的制备方法为：

步骤一、将(E44)双酚A型液态环氧树脂和粉末状硬脂酸锌按比例混合后搅拌均匀，然后按比例加入硅烷偶联剂KH550，在搅拌速率为500rpm的条件下搅拌20min，得到环氧树脂复合胶液；

步骤二、将甲基四氢苯酐和普通级双氰胺按比例混合后搅拌均匀，然后向甲基四氢苯酐和普通级双氰胺的混合物中加入2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚，搅拌均匀，得到固化剂混合料；

步骤三、将步骤一中所述环氧树脂复合胶液和步骤二中所述固化剂混合料按比例混合后搅拌均匀，然后将搅拌均匀的混合料倒入高速捏合机中，接着向高速捏合机中按比例加入高硅砂捏合5min，再向高速捏合机中按比例加入玻纤短切纱，继续捏合25min，得到环氧玻纤高硅砂芯体填充材料。

实施例2

本实施例与实施例1相同，其中不同之处在于：所用液态环氧树脂为液态双酚F型环氧树脂或液体脂环族环氧树脂，或者为双酚A型液体环氧树脂、液态双酚F型环氧树脂和液体脂环族环氧树脂中的两种或三种；所用脱模剂为粉末状聚硅酮；所用偶联剂为硅烷偶联剂KH560；所用酸酐固化剂为甲基六氢苯酐或邻苯二甲酸酐；所用潜伏性固化剂为电子级双氰胺；所用促进剂为二乙烯三胺。

实施例3

本实施例的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，由环氧树脂复合胶液、固化剂混合料、长度为2cm的玻纤短切纱和粒度为200目的SiO₂质量含量为85％的高硅砂按照20∶15∶30∶55的质量比混合后捏合均匀制成；所述环氧树脂复合胶液由CER-170型液体脂环族环氧树脂、粉末状硬脂酸锌和硅烷偶联剂KH560按照100∶4∶2的质量比混合而成；所述固化剂混合料由甲基六氢苯酐、电子级双氰胺和二乙烯三胺按照10∶1∶2的质量比混合而成。

本实施例的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料的制备方法为：

步骤一、将CER-170型液体脂环族环氧树脂和粉末状硬脂酸锌按比例混合后搅拌均匀，然后按比例加入硅烷偶联剂KH560，在搅拌速率为800rpm的条件下搅拌10min，得到环氧树脂复合胶液；

步骤二、将甲基六氢苯酐和电子级双氰胺按比例混合后搅拌均匀，然后向甲基六氢苯酐和电子级双氰胺的混合物中加入二乙烯三胺，搅拌均匀，得到固化剂混合料；

步骤三、将步骤一中所述环氧树脂复合胶液和步骤二中所述固化剂混合料按比例混合后搅拌均匀，然后将搅拌均匀的混合料倒入高速捏合机中，接着向高速捏合机中按比例加入高硅砂捏合10min，再向高速捏合机中按比例加入玻纤短切纱，继续捏合50min，得到环氧玻纤高硅砂芯体填充材料。

实施例4

本实施例与实施例3相同，其中不同之处在于：所用液态环氧树脂为液态双酚F型环氧树脂或双酚A型液体环氧树脂，或者为双酚A型液体环氧树脂、液态双酚F型环氧树脂和液体脂环族环氧树脂中的两种或三种；所用脱模剂为粉末状聚硅酮；所用偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所用酸酐固化剂为甲基四氢苯酐或邻苯二甲酸酐；所用潜伏性固化剂为普通级双氰胺；所用促进剂为2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚。

实施例5

本实施例的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，由环氧树脂复合胶液、固化剂混合料、长度为4cm的玻纤短切纱和粒度为150目的SiO₂质量含量为88％的高硅砂按照18∶14∶25∶60的质量比混合后捏合均匀制成；所述环氧树脂复合胶液由(E44)双酚A型液态环氧树脂、液态双酚F型环氧树脂、粉末状硬脂酸锌和硅烷偶联剂KH550按照45∶45∶5∶1的质量比混合而成；所述固化剂混合料由甲基四氢苯酐、普通级双氰胺和2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚按照9∶2∶2的质量比混合而成。

本实施例的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料的制备方法为：

步骤一、将(E44)双酚A型液态环氧树脂、液态双酚F型环氧树脂和粉末状硬脂酸锌按比例混合后搅拌均匀，然后按比例加入硅烷偶联剂KH550，在搅拌速率为1500rpm的条件下搅拌5min，得到环氧树脂复合胶液；

步骤二、将甲基四氢苯酐和普通级双氰胺按比例混合后搅拌均匀，然后向甲基四氢苯酐和普通级双氰胺的混合物中加入2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚，搅拌均匀，得到固化剂混合料；

步骤三、将步骤一中所述环氧树脂复合胶液和步骤二中所述固化剂混合料按比例混合后搅拌均匀，然后将混合物倒入高速捏合机中，接着向高速捏合机中按比例加入高硅砂捏合8min，再向高速捏合机中按比例加入玻纤短切纱，继续捏合40min，得到环氧玻纤高硅砂芯体填充材料。

实施例6

本实施例与实施例5相同，其中不同之处在于：所用液态环氧树脂为双酚A型液体环氧树脂、液态双酚F型环氧树脂和液体脂环族环氧树脂中的一种或三种，或者为双酚A型液体环氧树脂和液体脂环族环氧树脂，或者为液态双酚F型环氧树脂和液体脂环族环氧树脂；所用脱模剂为粉末状聚硅酮；所用偶联剂为硅烷偶联剂KH560；所用酸酐固化剂为甲基六氢苯酐或邻苯二甲酸酐；所用潜伏性固化剂为电子级双氰胺；所用促进剂为二乙烯三胺。

实施例7

本实施例的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，由环氧树脂复合胶液、固化剂混合料、长度为3cm的玻纤短切纱和粒度为100目的SiO₂质量含量为90％的高硅砂按照19∶16∶28∶52的质量比混合后捏合均匀制成；所述环氧树脂复合胶液由(E44)双酚A型液态环氧树脂、液态双酚F型环氧树脂、CER-170型液体脂环族环氧树脂、粉末状聚硅酮和硅烷偶联剂KH560按照30∶35∶30∶5∶2的质量比混合而成；所述固化剂混合料由邻苯二甲酸酐、电子级双氰胺和二乙烯三胺按照9∶1.5∶1.5的质量比混合而成。

本实施例的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料的制备方法为：

步骤一、将(E44)双酚A型液态环氧树脂、液态双酚F型环氧树脂、CER-170型液体脂环族环氧树脂和粉末状聚硅酮按比例混合后搅拌均匀，然后按比例加入硅烷偶联剂KH560，在搅拌速率为1000rpm的条件下搅拌8min，得到环氧树脂复合胶液；

步骤二、将邻苯二甲酸酐和电子级双氰胺按比例混合后搅拌均匀，然后向邻苯二甲酸酐和电子级双氰胺的混合物中加入二乙烯三胺，搅拌均匀，得到固化剂混合料；

步骤三、将步骤一中所述环氧树脂复合胶液和步骤二中所述固化剂混合料按比例混合后搅拌均匀，然后将混合物倒入高速捏合机中，接着向高速捏合机中按比例加入高硅砂捏合6min，再向高速捏合机中按比例加入玻纤短切纱，继续捏合30min，得到环氧玻纤高硅砂芯体填充材料。

实施例8

本实施例与实施例7相同，其中不同之处在于：所用液态环氧树脂为双酚A型液体环氧树脂、液态双酚F型环氧树脂和液体脂环族环氧树脂中的一种或两种；所用脱模剂为粉末状硬脂酸锌；所用偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所用酸酐固化剂为甲基六氢苯酐或甲基四氢苯酐；所用潜伏性固化剂为普通级双氰胺；所用促进剂为2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚。

将实施例1、实施例3、实施例5和实施例7制备的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料分别填充于环氧玻纤管中，在温度为125℃的条件下固化2小时制成直径为350mm的环氧玻纤高硅砂芯体，然后对制成的环氧玻纤高硅砂芯体的性能进行检测，结果见下表：

表1采用本发明填充材料制成的环氧玻纤高硅砂芯体的性能检测结果

从表1可以看出，本发明的芯体填充材料综合性能优良，采用该填充材料制备的环氧玻纤高硅砂芯体弹性模量达到24GPa以上，抗弯损伤极限最高可达178MPa，570kV下局放≤5，泄漏电流值低，可广泛应用于大型绝缘子支柱产品，高电压绝缘产品，易于推广实施。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，其特征在于，由环氧树脂复合胶液、固化剂混合料、玻纤短切纱和高硅砂按照15～20∶12～16∶25～30∶50～60的质量比混合后捏合均匀制成；所述环氧树脂复合胶液由液态环氧树脂、脱模剂和偶联剂按照80～100∶3～5∶0.5～2的质量比混合而成，其中脱模剂为硬脂酸锌或聚硅酮，偶联剂为硅烷偶联剂；所述固化剂混合料由酸酐固化剂、潜伏性固化剂和促进剂按照8～10∶1～2∶1～2的质量比混合而成，其中促进剂为2,4,6-三（二甲胺基甲基）苯酚或二乙烯三胺；所述玻纤短切纱的长度为2cm～6cm；所述高硅砂中SiO₂的质量含量不小于80%。

2.根据权利要求1所述的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，其特征在于，所述液态环氧树脂为双酚A型液体环氧树脂、液态双酚F型环氧树脂和液体脂环族环氧树脂中的一种、两种或三种。

3.根据权利要求1所述的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550或硅烷偶联剂KH560。

4.根据权利要求1所述的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，其特征在于，所述酸酐固化剂为甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐或邻苯二甲酸酐。

5.根据权利要求1所述的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，其特征在于，所述潜伏性固化剂为普通级双氰胺或电子级双氰胺。

6.根据权利要求1所述的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，其特征在于，所述高硅砂的粒度为100～200目。

7.根据权利要求1所述的环氧玻纤高硅砂芯体填充材料，其特征在于，所述高硅砂中SiO₂的质量含量为80%～90%。

8.一种制备如权利要求1至7中任一权利要求所述环氧玻纤高硅砂芯体填充材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将环氧树脂、脱模剂和偶联剂按质量比混合，在搅拌速率为500rpm～1500rpm的条件下搅拌5min～20min，得到环氧树脂复合胶液；

步骤二、将酸酐固化剂和潜伏性固化剂混合后搅拌均匀，然后向酸酐固化剂和潜伏性固化剂的混合物中加入促进剂，搅拌均匀，得到固化剂混合料；

步骤三、将步骤一中所述环氧树脂复合胶液和步骤二中所述固化剂混合料混合均匀后置于高速捏合机中，然后向高速捏合机中加入高硅砂，捏合5min～10min，接着向高速捏合机中加入玻纤短切纱，再捏合25min～50min，得到环氧玻纤高硅砂芯体填充材料。