CN105315620A - 一种环氧树脂增强层压绝缘型材及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种环氧树脂增强层压绝缘型材，包括改性聚合物和增强材料，所述的改性聚合物包括环氧树脂、固化剂、促进剂、阻燃剂、润湿分散剂和溶剂，增强材料采用纤维材料，改性聚合物的各组分混合制得改性聚合物溶液，增强材料浸渍在改性聚合物溶液内最终通过热压成型得到环氧树脂增强层压绝缘型材。本发明所述的环氧树脂增强层压绝缘型材集轻质、阻燃防腐、绝缘于一体，具有极高的机械性能、优异的电绝缘性能和无卤阻燃性，产品环保友好，可用于国家电网、新能源、节能降耗以及轨道交通等对材料性能要求高、使用条件环境特殊的行业和领域，使用安全性高。

Description

一种环氧树脂增强层压绝缘型材及其制备工艺

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种环氧树脂增强层压绝缘型材及其制备工艺。

背景技术

环氧树脂层压绝缘型材是指用无碱玻璃布、无碱玻璃纤维毡、特种玻璃布/纤维等浸润阻燃环氧树脂溶液，经烘焙、裁剪、铺层，在专用模具中通过层压方式热压成型的各种形状(L形、U形、Ω形)型材，其机械性能可以与部分金属材料相媲美，且具有金属无法比拟的优点，具有质轻、高机械强度和电绝缘性能，用于高压电气、电力电子设备/装置(高压变频器、高压软启动柜、风电变流器、解决风电并网的SVG动态无功补偿装置、高压开关柜等)特别是特高压直流输电(柔性输电)和轨道交通设备/装置中作关键的核心绝缘结构材料。

但现有的环氧树脂层压绝缘型材在应对一些较高力学要求时仍然不能完全满足，其力学性能较差，弯曲强度和拉伸强度不够高，并且不具备耐电弧性和耐漏电起痕性，应用范围仍然有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种环氧树脂增强层压绝缘型材及其制备工艺，解决目前技术中的传统环氧树脂层压绝缘型材力学性能较差，拉伸强度、弯曲强度低，不具备耐电弧性和耐漏电起痕性，不能有效满足应用需求的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：

一种环氧树脂增强层压绝缘型材，包括改性聚合物和增强材料，其特征在于，所述的改性聚合物包括环氧树脂、固化剂、促进剂、阻燃剂、润湿分散剂和溶剂，各组分的含量按照质量份数计算分别为环氧树脂30～40份，固化剂5～15份，促进剂0.01～1份，阻燃剂30～50份，润湿分散剂0.1～3份和溶剂30～50份，增强材料采用纤维材料，改性聚合物的各组分混合制得改性聚合物溶液，增强材料浸渍在改性聚合物溶液内最终通过热压成型得到环氧树脂增强层压绝缘型材。

本发明所述的一种环氧树脂增强层压绝缘型材采用增强材料与改性聚合物浸渍混合，通过层压方式热压成型，结构轻型、机械强度高，提高弯曲强度和拉伸强度，具有优异的电绝缘性能，能够达到耐电弧、耐漏电起痕的功能，可用于高压电气、电力电子设备/装置，特别是特高压直流输电(柔性输电)设备/装置中作关键的核心绝缘结构材料。

进一步的，所述的增强材料采用7628电子级玻璃布、2116电子级玻璃布、玻璃纤维毡、玻璃纤维方格布、芳纶纤维布、高强度玻璃纤维布、高强度玻璃纤维、玄武岩纤维、玄武岩纤维单向布、玄武岩纤维方格布其中的一种或多种混合组成，本发明利用玻璃纤维等材料有效提高热压成型的型材的抗弯曲强度和拉伸强度，提高力学性能，提高适用范围。

进一步的，所述的环氧树脂采用双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、线性酚醛多缩水甘油醚、线性甲酚甲醛多缩水甘油醚、缩水甘油胺型环氧树脂、脂环族缩水甘油醚、聚氨酯环氧树脂、聚醚环氧树脂和含磷环氧树脂其中的一种或多种混合组成，采用无卤环氧树脂环保安全性好，不会对环境、操作人员造成影响和伤害。

进一步的，所述的固化剂采用酸酐固化剂、改性脂肪族胺、脂环胺、芳香族胺、咪唑其中的一种或多种混合组成。

进一步的，所述的促进剂采用N，N二甲基苄胺、N，N二甲基苯胺、三乙醇胺、三乙胺、2,4,6,—三(二甲胺基甲基)苯酚其中的一种或多种混合组成。

进一步的，所述的阻燃剂采用无机阻燃剂或有机阻燃剂，无机阻燃剂采用氧化锆、三氧化二锑、二氧化硅、三水合铝、碱性草酸铝、磷酸铝、氢氧化镁、聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸盐、苯氧基聚磷腈、六苯氧基聚磷腈其中的一种或多种混合，有机阻燃剂采用有机磷酸酯、膦酸酯类、氧化膦类其中的一种或多种混合，提高阻燃性，从而确保型材的使用安全性。

进一步的，所述的润湿分散剂采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂其中的一种或多种混合，硅烷偶联剂包括γ―氨丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；钛酸酯偶联剂包括异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、三硬酯酸钛酸异丙酯的复配物、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯。

进一步的，所述的溶剂采用活性溶剂或惰性溶剂，活性溶剂为脂环族缩水甘油醚、环氧树脂液态活性增韧剂其中的一种或多种混合组成，惰性溶剂为甲苯、乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚、甲乙酮、环己酮、丙酮其中的一种或多种混合组成。

一种环氧树脂增强层压绝缘型材制备工艺，其特征在于，制备步骤包括：

A、将环氧树脂、固化剂、促进剂、润湿分散剂和溶剂按照配比混合制得溶液，然后加入阻燃剂得到改性聚合物溶液；

B、将增强材料浸渍在步骤A得到的改性聚合物溶液内制成预浸料；

C、将步骤B得到预浸料进行裁剪、铺层，装料在专用模具内，利用压机经热压成为各种形状的型材；

D、冷却步骤C得到的型材后卸料并检验，最后加工为成品。

本发明所述的制备工艺简单方便，生产效率高，经济效益高。

与现有技术相比，本发明优点在于：

本发明所述的环氧树脂增强层压绝缘型材集轻质、阻燃防腐、绝缘于一体，具有极高的机械性能、优异的电绝缘性能(优异的耐电弧性、耐漏电起痕性、高电气强度)和无卤阻燃性(阻燃性能达UL94V-0级)，产品环保友好(不会对环境、操作人员造成影响和伤害)，可用于国家电网、新能源、节能降耗以及轨道交通(地铁、城际列车、高铁)等对材料性能要求高、使用条件、环境特殊的行业和领域，广泛运用于远距离、大功率特/超高压直流输电(柔性输电)、风力发电(风电电流器、风电并网SVG动态无功补偿器)、光伏发电以及高压电气、电力电子装备/装置(高压变频器、高压软启动柜、高压开关柜等)和轨道交通(地铁、城际列车、高铁)电气/控制装置作关键的、核心的绝缘结构件、零部件，使用安全性高。

附图说明

图1为本发明的制备工艺流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开的一种环氧树脂增强层压绝缘型材及其制备工艺，提高环氧树脂增强层压绝缘型材的机械性能，特别是拉伸强度、弯曲强度，具备耐电弧性和耐漏电起痕性，提高电绝缘性能，提高阻燃性，通过层压方式热压成型的各种形状型材，使用简单，安全性高。

一种环氧树脂增强层压绝缘型材，包括改性聚合物和增强材料，所述的改性聚合物包括环氧树脂、固化剂、促进剂、阻燃剂、润湿分散剂和溶剂，各组分的含量按照质量份数计算分别为环氧树脂30～40份，固化剂5～15份，促进剂0.01～1份，阻燃剂30～50份，润湿分散剂0.1～3份和溶剂30～50份，增强材料采用纤维材料，改性聚合物的各组分混合制得改性聚合物溶液，增强材料浸渍在改性聚合物溶液内最终通过热压成型得到环氧树脂增强层压绝缘型材。

增强材料采用7628电子级玻璃布、2116电子级玻璃布、玻璃纤维毡、玻璃纤维方格布、芳纶纤维布、高强度玻璃纤维布、高强度玻璃纤维、玄武岩纤维、玄武岩纤维单向布、玄武岩纤维方格布其中的一种或多种混合组成。

环氧树脂采用双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、线性酚醛多缩水甘油醚、线性甲酚甲醛多缩水甘油醚、缩水甘油胺型环氧树脂、脂环族缩水甘油醚、聚氨酯环氧树脂、聚醚环氧树脂和含磷环氧树脂其中的一种或多种混合组成。

固化剂采用酸酐固化剂、改性脂肪族胺、脂环胺、芳香族胺、咪唑其中的一种或多种混合组成。

促进剂采用N，N二甲基苄胺、N，N二甲基苯胺、三乙醇胺、三乙胺、2,4,6,—三(二甲胺基甲基)苯酚其中的一种或多种混合组成。

阻燃剂采用无机阻燃剂或有机阻燃剂，无机阻燃剂采用氧化锆、三氧化二锑、二氧化硅、三水合铝、碱性草酸铝、磷酸铝、氢氧化镁、聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸盐、苯氧基聚磷腈、六苯氧基聚磷腈其中的一种或多种混合，有机阻燃剂采用有机磷酸酯、膦酸酯类、氧化膦类其中的一种或多种混合。

润湿分散剂采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂其中的一种或多种混合。

溶剂采用活性溶剂或惰性溶剂，活性溶剂为脂环族缩水甘油醚、环氧树脂液态活性增韧剂其中的一种或多种混合组成，惰性溶剂为甲苯、乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚、甲乙酮、环己酮、丙酮其中的一种或多种混合组成。

如图1所示，上述环氧树脂增强层压绝缘型材制备工艺的制备步骤包括：

A、将环氧树脂、固化剂、促进剂、润湿分散剂和溶剂按照配比混合制得溶液，然后加入阻燃剂得到改性聚合物溶液；

B、将增强材料浸渍在步骤A得到的改性聚合物溶液内制成预浸料；

C、将步骤B得到预浸料进行裁剪、铺层，装料在专用模具内，利用压机经热压成为各种形状的型材；

D、冷却步骤C得到的型材后卸料并检验，最后加工为成品。

表一

如表一所示，本发明采用增强材料与改性聚合物浸渍混合，有效提高了抗完全强度和拉伸强度，机械强度远远超过钢材，并且密度低于钢材，结构轻型，使用方便，并且电绝缘性好，具有优异的耐电弧性、耐漏电起痕性，阻燃性能达UL94V-0级，比原有的环氧树脂层压绝缘型材的使用安全性更高。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种环氧树脂增强层压绝缘型材，包括改性聚合物和增强材料，其特征在于，所述的改性聚合物包括环氧树脂、固化剂、促进剂、阻燃剂、润湿分散剂和溶剂，各组分的含量按照质量份数计算分别为环氧树脂30～40份，固化剂5～15份，促进剂0.01～1份，阻燃剂30～50份，润湿分散剂0.1～3份和溶剂30～50份，增强材料采用纤维材料，改性聚合物的各组分混合制得改性聚合物溶液，增强材料浸渍在改性聚合物溶液内最终通过热压成型得到环氧树脂增强层压绝缘型材。

2.根据权利要求1所述的环氧树脂增强层压绝缘型材，其特征在于，所述的增强材料采用7628电子级玻璃布、2116电子级玻璃布、玻璃纤维毡、玻璃纤维方格布、芳纶纤维布、高强度玻璃纤维布、高强度玻璃纤维、玄武岩纤维、玄武岩纤维单向布、玄武岩纤维方格布其中的一种或多种混合组成。

3.根据权利要求1所述的环氧树脂增强层压绝缘型材，其特征在于，所述的环氧树脂采用双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、线性酚醛多缩水甘油醚、线性甲酚甲醛多缩水甘油醚、缩水甘油胺型环氧树脂、脂环族缩水甘油醚、聚氨酯环氧树脂、聚醚环氧树脂和含磷环氧树脂其中的一种或多种混合组成。

4.根据权利要求1所述的环氧树脂增强层压绝缘型材，其特征在于，所述的固化剂采用酸酐固化剂、改性脂肪族胺、脂环胺、芳香族胺、咪唑其中的一种或多种混合组成。

5.根据权利要求1所述的环氧树脂增强层压绝缘型材，其特征在于，所述的促进剂采用N，N二甲基苄胺、N，N二甲基苯胺、三乙醇胺、三乙胺、2,4,6,—三(二甲胺基甲基)苯酚其中的一种或多种混合组成。

6.根据权利要求1所述的环氧树脂增强层压绝缘型材，其特征在于，所述的阻燃剂采用无机阻燃剂或有机阻燃剂，无机阻燃剂采用氧化锆、三氧化二锑、二氧化硅、三水合铝、碱性草酸铝、磷酸铝、氢氧化镁、聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸盐、苯氧基聚磷腈、六苯氧基聚磷腈其中的一种或多种混合，有机阻燃剂采用有机磷酸酯、膦酸酯类、氧化膦类其中的一种或多种混合。

7.根据权利要求1所述的环氧树脂增强层压绝缘型材，其特征在于，所述的润湿分散剂采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂其中的一种或多种混合。

8.根据权利要求1所述的环氧树脂增强层压绝缘型材，其特征在于，所述的溶剂采用活性溶剂或惰性溶剂，活性溶剂为脂环族缩水甘油醚、环氧树脂液态活性增韧剂其中的一种或多种混合组成，惰性溶剂为甲苯、乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚、甲乙酮、环己酮、丙酮其中的一种或多种混合组成。

9.一种环氧树脂增强层压绝缘型材制备工艺，其特征在于，制备步骤包括：

A、将环氧树脂、固化剂、促进剂、润湿分散剂和溶剂按照配比混合制得溶液，然后加入阻燃剂得到改性聚合物溶液；

B、将增强材料浸渍在步骤A得到的改性聚合物溶液内制成预浸料；

C、将步骤B得到预浸料进行裁剪、铺层，装料在专用模具内，利用压机经热压成为各种形状的型材；

D、冷却步骤C得到的型材后卸料并检验，最后加工为成品。