CN104262904A - 电气设备绝缘用的无卤阻燃型环氧浇注剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电气设备绝缘用的无卤阻燃型环氧浇注剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法将改性树脂、改性固化剂及其他助剂混合均匀后制得所述无卤阻燃型环氧浇注剂。本发明的制备方法能够制备出具有极佳性能的改性树脂和改性固化剂制备所述浇注剂，工艺方法简单易于操作，产品为无溶剂环保型材料；并且，浇注剂产品具有极佳的阻燃性能和电气强度，并且产品固化后的冲击强度极佳，本制备方法和本方法制备的产品具有极佳的推广应用意义。

Description

电气设备绝缘用的无卤阻燃型环氧浇注剂的制备方法

 

技术领域

本发明涉及一种电气设备绝缘材料的制备方法，具体涉及一种电气设备绝缘用的无卤阻燃型环氧浇注剂的制备方法。

背景技术

电气设备绝缘用浇注剂，在电气设备领域中大量使用，对电气设备的表面进行绝缘、阻燃等保护作用，是确保电气设备使用安全性、电气性能的重要结构。

目前采用的浇注剂的生产过程中大都采用溶剂来制备产品，这样不仅会在制备过程中产生溶剂的散发造成环境污染，并且在浇注剂附着在电气产品后的使用过程中，仍然会产生有机溶剂的散发，而对环境和使用者造成损害，其环保性能较差。

并且，现有的浇注剂大都采用含卤族元素的阻燃剂添加后提高其阻燃性能，而含卤族元素的阻燃剂，其阻燃性能不够高，在电气设备高温时其阻燃性能受到影响。

现有的绝缘浇注剂浇注后的固态产品，其电气性能和阻燃性能均不够高，所以，需要研究一种能够制备具有极佳电气性能和阻燃性能的浇注剂及其制备方法。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种电气设备绝缘用的无卤阻燃型环氧浇注剂的制备方法，该制备方法能够制备出具有极佳性能的改性树脂和改性固化剂制备所述浇注剂，工艺方法简单易于操作，产品为无溶剂环保型材料；并且，浇注剂产品具有极佳的阻燃性能和电气强度，并且产品固化后的冲击强度极佳，本制备方法和本方法制备的产品具有极佳的推广应用意义。

为解决上述问题，本发明采用技术方案为：

一种电气设备绝缘用的无卤阻燃型环氧浇注剂的制备方法，所述制备方法将改性树脂、改性固化剂及其他助剂混合均匀后制得所述无卤阻燃型环氧浇注剂，该制备方法的具体操作步骤为：

（1）制备改性树脂：

向混料机内加入35～45重量份数的双酚A、44～56重量份数的双酚F与5～10重量份数的聚醇类增韧剂、70～120重量份数的粉末类阻燃剂填料，于50～70℃条件下，搅拌1～5h，混合均匀后制得改性树脂；所述粉末类阻燃剂填料是不含卤族元素的阻燃剂；

这样制备的改性树脂添加了阻燃剂，并且不含卤族元素，能够具有极佳的阻燃性能，确保了最终产品对电气产品的极佳保护效果；

（2）制备改性固化剂的步骤：

①称取10～30重量份数的四氢苯酐和1～15重量份数的五碳醇类化合物，混合后得到初混物；

②将初混物置于反应容器中，使用油浴将反应容器加热至100～130℃，待初混物熔化后进行搅拌，加热并维持初混物温度在120～170℃条件下，反应1～4h；

③向反应容器内加入5～25重量份数的四氢苯酐，待其熔化后，再加入5～15重量份数的甲基四氢苯酐，搅拌反应20～50min反应温度为120~140℃；

④向反应容器内加入30～100重量份数的甲基四氢苯酐，搅拌反应1～3h，反应温度为90~120℃，得到原初固化剂；

⑤将原初固化剂与粉末类阻燃剂填料按照100：（50～100）的重量比加入搅拌机内高速搅拌混合制得改性固化剂；

该改性固化剂也添加不含卤族元素的阻燃剂，同样具有较佳的阻燃性能。

（3）合成无卤阻燃型环氧浇注剂：将改性树脂、改性固化剂按照（100：75～90）的重量比例加入混料机内混合，再向混料机内加入其他助剂混合搅拌均匀得到所述无卤阻燃型环氧浇注剂；混料温度为50～70℃，并通过高速研磨混合，高速研磨的转速为2000～3000转/分）；其他助剂为改性胺促进剂，其添加的重量比例为混料机内改性树脂和改性固化剂总重量的0.5～3%。

本方法制备的无卤阻燃型环氧浇注剂，在浇注在电气产品上固化后，具有极佳的性能，其冲击强度为11～16 kJ/m²，玻璃化转变温度Tg为80～95℃，电气强度≧18 MV/m。并且，采用无卤阻燃剂，使产品具有极佳的阻燃性能，能够确保电气产品的绝缘性能和安全性能，具有极佳的使用效果。

优选的，粉末类阻燃剂填料是硅类中几种不同粒径的混合物，该混合物的组分包括气相二氧化硅、二氧化硅粉末；混合物的粒径为0.02～50um。气相二氧化硅、二氧化硅粉末作为阻燃剂，其本身的化学性质稳定，不会与浇注剂成分发生反应，同时，其具有极佳的阻燃性能，以0.02～50um粒径的阻燃剂添加后，使浇注剂能够具有更加的阻燃性能，确保电气设备的安全性。

优选的，粉末类阻燃剂填料的硅类中几种不同粒径的组分为：0.02～5um粒径的气相二氧化硅、0.5～3um粒径的气相二氧化硅、10～18um粒径的二氧化硅、35～50um粒径的二氧化硅粉末；粉末类阻燃剂填料中的上述四种组分的质量比例相同。

优选的，五碳醇类化合物为新戊二醇、1,5-戊二醇或正戊醇；聚醇类增韧剂是聚乙二醇类或聚丙三醇类的增韧剂。经过大量的试验证明，选择上述的五碳醇类化合物和聚乙二醇类、聚丙三醇类的增韧剂，能够确保浇注剂具有最佳的电气性能。

优选的，步骤（3）中的其他助剂为改性胺促进剂，其添加的重量比例为混料机内改性树脂和改性固化剂总重量的0.5～3%。

优选的，制备改性树脂步骤中向混料机内加入的物料比例为：35～45重量份数的双酚A、44～56重量份数的双酚F与3～11重量份数的聚醇类增韧剂、76～121重量份数的粉末类阻燃剂填料。

进一步优选的，制备改性树脂步骤中向混料机内加入的物料比例为：42重量份数的双酚A、51重量份数的双酚F与7.5重量份数的聚醇类增韧剂、83重量份数的粉末类阻燃剂填料。经过大量的配比试验数据和产品性能检测，该比例的产品具有最佳的电气性能和阻燃性能。

优选的，制备改性固化剂的步骤为：

①称取15～24重量份数的四氢苯酐和3～11重量份数的五碳醇类化合物，混合后得到初混物；

②将初混物置于反应容器中，使用油浴将反应容器加热至110～121℃，待初混物熔化后进行搅拌，加热并维持初混物温度在135～157℃条件下，反应1～4h；

③向反应容器内加入9～15重量份数的四氢苯酐，待其熔化后，再加入7～13重量份数的甲基四氢苯酐，搅拌反应20～50min，反应温度为115～135℃；

④向反应容器内加入30～100重量份数的甲基四氢苯酐，搅拌反应1～3h，反应温度为95～115℃，得到原初固化剂；

⑤将原初固化剂与粉末类阻燃剂填料按照100：（57～85）的重量比加入搅拌机内高速搅拌混合制得改性固化剂。

本发明的优点和有益效果为：

本发明的制备方法，该方法的工艺步骤简单易于操作，能够利用简单的设备进行大规模的生产制备，具有极佳的推广使用条件；

本发明的制备方法，采用不含卤族元素的阻燃剂，使最终的产品具有极佳的阻燃性能，确保电气设备的使用安全性；

本发明的制备方法制备的浇注剂产品，在浇注在电气产品上固化后，具有极佳的电气性能和阻燃性能；其冲击强度为11～16 kJ/m²，玻璃化转变温度Tg为80～95℃，电气强度≧18 MV/m，能够满足电气设备的电气性能要求和阻燃性能要求，具有极大的市场竞争力。

本发明的产品具有的优异性能见表1中所示的试验数据。

具体实施方式

下列实施例将进一步说明本发明。

实施例1

本发明采用技术方案为电气设备绝缘用的无卤阻燃型环氧浇注剂的制备方法，所述制备方法将改性树脂、改性固化剂及其他助剂混合均匀后制得所述无卤阻燃型环氧浇注剂，所述制备方法的步骤为：

（1）制备改性树脂：

向混料机内加入42重量份数的双酚A、51重量份数的双酚F与7.5重量份数的聚醇类增韧剂、83重量份数的粉末类阻燃剂填料，于52℃条件下，搅拌2h，混合均匀后制得改性树脂；所述粉末类阻燃剂填料是不含卤族元素的阻燃剂；

（2）制备改性固化剂的步骤：

①称取21重量份数的四氢苯酐和8重量份数的五碳醇类化合物，混合后得到初混物；

②将初混物置于反应容器中，使用油浴将反应容器加热至123℃，待初混物熔化后进行搅拌，加热并维持初混物温度在152℃条件下，反应2.2h；

③向反应容器内加入16重量份数的四氢苯酐，待其熔化后，再加入11重量份数的甲基四氢苯酐，搅拌反应36min，反应温度为135℃；

④向反应容器内加入65重量份数的甲基四氢苯酐，搅拌反应2h反应温度为105℃，得到原初固化剂；

⑤将原初固化剂与粉末类阻燃剂填料按照100：77的重量比加入搅拌机内高速搅拌混合制得改性固化剂；

（3）合成无卤阻燃型环氧浇注剂：将改性树脂、改性固化剂按照（100：78）的重量比例加入混料机内混合，再向混料机内加入其他助剂混合搅拌均匀得到所述无卤阻燃型环氧浇注剂；混料温度为50℃，其他助剂为改性胺促进剂，其添加的重量比例为混料机内改性树脂和改性固化剂总重量的2.8%。

本实施例中，粉末类阻燃剂填料是不同粒径的气相二氧化硅、二氧化硅粉末的混合物，混合物的粒径为0.02～50um。混合物的组分为：0.02～5um粒径的气相二氧化硅、10～18um粒径的气相二氧化硅、35～50um粒径的气相二氧化硅、0.5～3um粒径的二氧化硅粉末；粉末类阻燃剂填料中的上述四种组分的质量比例相同。

本实施例中，五碳醇类化合物为新戊二醇；聚醇类增韧剂是聚乙二醇类增韧剂。

实施例2

电气设备绝缘用的无卤阻燃型环氧浇注剂的制备方法，所述制备方法将改性树脂、改性固化剂及其他助剂混合均匀后制得所述无卤阻燃型环氧浇注剂，所述制备方法的步骤为：

（1）制备改性树脂：

向混料机内加入30重量份数的双酚A、60重量份数的双酚F与1重量份数的聚醇类增韧剂、150重量份数的粉末类阻燃剂填料，于30℃条件下，搅拌5h，混合均匀后制得改性树脂；所述粉末类阻燃剂填料是不含卤族元素的阻燃剂；

（2）制备改性固化剂的步骤：

①称取10重量份数的四氢苯酐和15重量份数的五碳醇类化合物，混合后得到初混物；

②将初混物置于反应容器中，使用油浴将反应容器加热至100，待初混物熔化后进行搅拌，加热并维持初混物温度在120℃条件下，反应4h；

③向反应容器内加入5重量份数的四氢苯酐，待其熔化后，再加入15重量份数的甲基四氢苯酐，搅拌反应20min，反应温度为115℃；

④向反应容器内加入30重量份数的甲基四氢苯酐，搅拌反应1h反应温度为105℃，得到原初固化剂；

⑤将原初固化剂与粉末类阻燃剂填料按照100：50的重量比加入搅拌机内高速搅拌混合制得改性固化剂；

（3）合成无卤阻燃型环氧浇注剂：将改性树脂、改性固化剂按照（100：68）的重量比例加入混料机内混合，再向混料机内加入其他助剂混合搅拌均匀得到所述无卤阻燃型环氧浇注剂；混料温度为60℃，其他助剂为改性胺促进剂，其添加的重量比例为混料机内改性树脂和改性固化剂总重量的2.5%。

本实施例中，粉末类阻燃剂填料是不同粒径的气相二氧化硅、二氧化硅粉末的混合物，混合物的粒径为0.02～50um。混合物的组分为：0.02～5um粒径的二氧化硅粉末、10～18um粒径的二氧化硅粉末、35～50um粒径的二氧化硅粉末、0.5～3um粒径的气相二氧化硅；粉末类阻燃剂填料中的上述四种组分的质量比例相同。

本实施例中，五碳醇类化合物为1,5-戊二醇；聚醇类增韧剂是聚丙三醇类的增韧剂。

实施例3

电气设备绝缘用的无卤阻燃型环氧浇注剂的制备方法，所述制备方法将改性树脂、改性固化剂及其他助剂混合均匀后制得所述无卤阻燃型环氧浇注剂，所述制备方法的步骤为：

（1）制备改性树脂：

向混料机内加入50重量份数的双酚A、40重量份数的双酚F与20重量份数的聚醇类增韧剂、50重量份数的粉末类阻燃剂填料，于80℃条件下，搅拌1h，混合均匀后制得改性树脂；所述粉末类阻燃剂填料是不含卤族元素的阻燃剂；

（2）制备改性固化剂的步骤：

①称取30重量份数的四氢苯酐和1重量份数的五碳醇类化合物，混合后得到初混物；

②将初混物置于反应容器中，使用油浴将反应容器加热至130℃，待初混物熔化后进行搅拌，加热并维持初混物温度在170℃条件下，反应1h；

③向反应容器内加入25重量份数的四氢苯酐，待其熔化后，再加入5重量份数的甲基四氢苯酐，搅拌反应50min，反应温度为135℃；

④向反应容器内加入100重量份数的甲基四氢苯酐，搅拌反应3h，反应温度为100℃，得到原初固化剂；

⑤将原初固化剂与粉末类阻燃剂填料按照100：100的重量比加入搅拌机内高速搅拌混合制得改性固化剂；

（3）合成无卤阻燃型环氧浇注剂：将改性树脂、改性固化剂按照100：86的重量比例加入混料机内混合，再向混料机内加入其他助剂混合搅拌均匀得到所述无卤阻燃型环氧浇注剂；混料温度为70℃，其他助剂为改性胺促进剂，其添加的重量比例为混料机内改性树脂和改性固化剂总重量的2%。

本实施例中，粉末类阻燃剂填料是不同粒径的气相二氧化硅、二氧化硅粉末的混合物，混合物的粒径为0.02～50um。混合物的组分为：0.02～3um粒径的气相二氧化硅、7～11um粒径的气相二氧化硅、25～40um粒径的气相二氧化硅、2.5～8um粒径的二氧化硅粉末、11～28um粒径的二氧化硅粉末；粉末类阻燃剂填料中的上述五种组分的质量比例相同。

本实施例中，五碳醇类化合物为正戊醇；聚醇类增韧剂是聚乙二醇类的增韧剂。

对本发明实施例1、实施例2和实施例3制得的浇注剂浇注固化后，对固化的产品性能进行检测，包括以下检测内容：

（1）冲击强度检测：按国标15022.2-2007具体检测方法采用冲击试验机型号XJ50D进行测试。

（2）玻璃化转变温度检测：按国标15022.2-2007具体检测方法采用热重分析仪DSC200F3进行测试。

（3）电气强度检测：按国标15022.2-2007具体检测方法采用击穿试验机HT-100进行测试。

（4）可燃性检测：按照国标GB/T15022.2-2007、GB/T2406.2-2009具体检测方法进行检测。

（5）环保性能：按照国标GB/T15022.2-2007采用烘箱BGF-140测定内部VOC含量。

根据以上检测方法，对实施例1、实施例2、实施例3的产品进行检测的结果见表1。

表1：

根据表1中的检测数据可以得出，本发明制备的合成无卤阻燃型环氧浇注剂，在浇注固化后，产品具有极佳的冲击强度、玻璃化转变温度、电气强度、阻燃性能和环保性能，能够完全满足电气设备的浇注剂要求，具有极大的使用意义，极大的提高和确保了电气设备的安全性能。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，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的保护范围之中。

Claims (7)

1.电气设备绝缘用的无卤阻燃型环氧浇注剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法将改性树脂、改性固化剂及其他助剂混合均匀后制得所述无卤阻燃型环氧浇注剂，所述制备方法的步骤为：

（1）制备改性树脂：

向混料机内加入35～45重量份数的双酚A、44～56重量份数的双酚F与5～10重量份数的聚醇类增韧剂、70～120重量份数的粉末类阻燃剂填料，于50～70℃条件下，搅拌1～5h，混合均匀后制得改性树脂；所述粉末类阻燃剂填料是不含卤族元素的阻燃剂；

（2）制备改性固化剂的步骤：

①称取10～30重量份数的四氢苯酐和1～15重量份数的五碳醇类化合物，混合后得到初混物；

②将初混物置于反应容器中，使用油浴将反应容器加热至100～130℃，待初混物熔化后进行搅拌，加热并维持初混物温度在120～170℃条件下，反应1～4h；

③向反应容器内加入5～25重量份数的四氢苯酐，待其熔化后，再加入5～15重量份数的甲基四氢苯酐，搅拌反应20～50min，反应温度为120～140℃；

④向反应容器内加入30～100重量份数的甲基四氢苯酐，搅拌反应1～3h，反应温度为90～120℃，得到原初固化剂；

⑤将原初固化剂与粉末类阻燃剂填料按照100：（50～100）的重量比加入搅拌机内高速搅拌混合制得改性固化剂；

（3）合成无卤阻燃型环氧浇注剂：将改性树脂、改性固化剂按照100：（75～90）的重量比例加入混料机内混合，再向混料机内加入其他助剂混合搅拌均匀得到所述无卤阻燃型环氧浇注剂；混料温度为50～70℃，并通过高速研磨混合，高速研磨的转速为2000～3000转/分）。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，粉末类阻燃剂填料是硅类中几种不同粒径的混合物，该混合物的组分包括气相二氧化硅、二氧化硅粉末；混合物的粒径为0.02～50um。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，五碳醇类化合物为新戊二醇、1,5-戊二醇或正戊醇；聚醇类增韧剂是聚乙二醇类或聚丙三醇类的增韧剂。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的其他助剂为改性胺促进剂，其添加的重量比例为混料机内改性树脂和改性固化剂总重量的0.5～3%。

5.如权利要求1至4任一所述的制备方法，其特征在于，制备改性树脂步骤中向混料机内加入的物料比例为：35～45重量份数的双酚A、44～56重量份数的双酚F与5～10重量份数的聚醇类增韧剂、70～120重量份数的粉末类阻燃剂填料。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，制备改性树脂步骤中向混料机内加入的物料比例为：42重量份数的双酚A、51重量份数的双酚F与7.5重量份数的聚醇类增韧剂、83重量份数的粉末类阻燃剂填料。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备改性固化剂的步骤为：

①称取15～24重量份数的四氢苯酐和3～11重量份数的五碳醇类化合物，混合后得到初混物；

②将初混物置于反应容器中，使用油浴将反应容器加热至110～121℃，待初混物熔化后进行搅拌，加热并维持初混物温度在135～157℃条件下，反应1～4h；

③向反应容器内加入9～15重量份数的四氢苯酐，待其熔化后，再加入7～13重量份数的甲基四氢苯酐，搅拌反应20～50min，反应温度为115～135℃；

④向反应容器内加入30～100重量份数的甲基四氢苯酐，搅拌反应1～3h，反应温度为95～115℃，得到原初固化剂；

⑤将原初固化剂与粉末类阻燃剂填料按照100：（57～85）的重量比加入搅拌机内高速搅拌混合制得改性固化剂。