CN105331045B

CN105331045B - 固封极柱用环氧树脂组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN105331045B
Application number: CN201510736173.4A
Authority: CN
Inventors: 孙建平; 王峰; 张小宾
Original assignee: WUJIANG GOODE EIS SHARE Co Ltd
Current assignee: WUJIANG GOODE EIS SHARE Co Ltd
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2019-03-22
Anticipated expiration: 2035-11-03
Also published as: CN105331045A

Abstract

本发明提供固封极柱用环氧树脂组合物及其制备方法。基于固封极柱用环氧树脂组合物总重量，该组合物包含：18wt％～22wt％的增韧型环氧树脂，15wt％～20wt％的增韧型固化剂，0.1wt％～0.25wt％的咪唑类促进剂，以及60wt％～67wt％的无机填料。本发明的环氧树脂组合物浇注而成的固封极柱能够很好地解决传统环氧树脂浇注的固封极柱的开裂问题，从而有效降低固封极柱的开裂危险，并且本发明的环氧树脂组合物经过固化后的冲击性能和冲击强度比传统环氧树脂固化后的冲击性能和冲击强度更高，同时其击穿强度值也会由传统的20kV/mm左右提高至27kV/mm左右。

Description

固封极柱用环氧树脂组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及固封极柱领域，具体涉及固封极柱用环氧树脂组合物及其制备方法。

背景技术

真空断路器是3～10kV、50Hz三相交流电力系统中的户内配电装置，可用于工矿企业、发电厂、变电站等中来保护或控制电器设备，特别适合用于要求无油化、少检修及操作频繁的场所。真空断路器具有体积小、重量轻、燃弧时间短、触头开距小、恢复速度快、可频繁操作、灭弧不用检修等优点。真空断路器的极柱绝缘经历了空气绝缘、复合绝缘、固封绝缘三代过程。其中，第三代固封绝缘所形成的为固封极柱。

固封极柱是指将真空灭弧室和导电零件等嵌入至绝缘材料(例如环氧树脂)中所形成的整体部件。固封极柱不仅可以缩小灭弧室的尺寸而且还可以使灭弧室不受外界环境，如灰尘、湿气、杂质等的影响，从而提高对环境的耐受性，同时也可以大大提高真空断路器的安全可靠性，实现固封极柱的免维护。

但是在实际生产与应用实践中发现，传统环氧树脂所浇注的固封极柱经常会由于各种各样的原因而发生开裂现象，以致影响固封极柱的性能。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供固封极柱用环氧树脂组合物，本发明的环氧树脂组合物浇注而成的固封极柱能够很好地解决传统环氧树脂浇注的固封极柱的开裂问题，从而有效降低固封极柱的开裂危险，并且本发明的环氧树脂组合物经过固化后的冲击性能和冲击强度比传统环氧树脂固化后的冲击性能和冲击强度更高，同时其击穿强度值也会由传统的20kV/mm左右提高至27kV/mm左右。

本发明的另一目的在于提供上述固封极柱用环氧树脂组合物的制备方法。

技术方案

根据本发明的一个方面，所述固封极柱用环氧树脂组合物，基于该环氧树脂组合物总重量，包含：18wt％～22wt％的增韧型环氧树脂，15wt％～20wt％的增韧型固化剂，0.1wt％～0.25wt％的咪唑类促进剂，以及60wt％～67wt％的无机填料。

下面，将更详细地描述本发明的固封极柱用环氧树脂组合物。

对于所述增韧型环氧树脂，其包含环氧树脂、反应型增韧剂和非必需的活性稀释剂，基于所述增韧型环氧树脂的总重量，所述环氧树脂的重量占90％，所述反应型增韧剂的重量占5％至10％，优选为8％，所述活性稀释剂的重量占0至5％，优选为2％。

其中，所述环氧树脂可以为常温下呈液态的双酚A型环氧树脂，其平均分子量为300～700，环氧当量为195～205g/eq，例如，可以为128环氧树脂。

所述反应型增韧剂可以为双酚F型环氧树脂、聚丙二醇、聚乙二醇、液体橡胶和聚氨酯弹性体中的两种或三种的混合物，其中，所述双酚F型环氧树脂的平均分子量可以为150～300，环氧当量可以为195～205g/eq，例如，可以为Episol E4518；所述聚丙二醇，优选分子量为400～1000，更优选分子量为580～750的聚丙二醇；所述聚乙二醇，优选分子量为400～2000，更优选分子量为850～1350的聚乙二醇；所述液体橡胶可以为，例如，丁腈橡胶、丁二烯橡胶；对于所述聚氨酯弹性体，优选重均分子量为1000～2000，更优选重均分子量为1400～1650的聚氨酯弹性体。

所述活性稀释剂可以为选自1,6-己二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚中的一种或两种的混合物。

对于所述增韧型固化剂，其可以由以下步骤制成：将酸酐A和小分子增韧剂按重量比1～4：1，优选为2.5～3.5：1，加入到反应器中，在145～165℃的温度下，反应1.5～3h；然后，向该反应器中加入酸酐B，其中酸酐B与酸酐A的重量比例为85：15至95：5，优选为88：12至92.5：7.5，该混合物在115～125℃的温度下保持2～3h，得到增韧型固化剂。

其中，所述酸酐A选自四氢苯酐和甲基四氢苯酐中；

所述小分子增韧剂选自聚丙二醇、新戊二醇、二甘醇和1,6-己二醇中，所述聚丙二醇优选分子量为400～600的聚丙二醇；

所述酸酐B选自四氢苯酐和甲基四氢苯酐中，该酸酐B可以与酸酐A相同，也可以不同。

所述咪唑类促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑。

所述无机填料为硅酸钙。

根据本发明的另一方面，提供上述固封极柱用环氧树脂组合物的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤1，制备增韧型环氧树脂：将所述环氧树脂、所述反应型增韧剂和所述活性稀释剂加入到反应容器中，室温下高速搅拌，例如搅拌速度为1500～2300r/min，混合均匀，制备增韧型环氧树脂；

步骤2，制备增韧型固化剂：将酸酐A和小分子增韧剂加入到反应器中，在145～165℃的温度下，反应1.5～3h；然后，向该反应器中加入酸酐B，，将该混合物在115～125℃的温度下保持2～3h，得到增韧型固化剂；

步骤3，制备固封极柱用环氧树脂组合物：将在步骤1中制备的增韧型环氧树脂、在步骤2中制备的增韧型固化剂、所述咪唑类促进剂、所述无机填料加入容器中，以1500～2300r/min的搅拌速度搅拌均匀，制得固封极柱用环氧树脂组合物。

有益效果

本发明的环氧树脂组合物浇注而成的固封极柱能够很好地解决传统环氧树脂浇注的固封极柱的开裂问题，从而有效降低固封极柱的开裂危险，并且本发明的环氧树脂组合物经过固化后的冲击性能和冲击强度比传统环氧树脂固化后的冲击性能和冲击强度更高，同时其击穿强度值也会由传统的20kV/mm左右提高至27kV/mm左右。

具体实施方式

下面，结合具体实施例来对本发明做进一步的说明，下述各实施例仅用于举例说明本发明，而对本发明的保护范围不起限制作用。

实施例1～3：固封极柱用环氧树脂组合物的制备

按照下面表1所示的组成，根据下述步骤1、2和3制备实施例1～3的固封极柱用环氧树脂组合物，其中，在步骤1中所使用的环氧树脂为128环氧树脂；在步骤3中所使用的咪唑类促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑，所使用的无机填料为硅酸钙。

表1 实施例1～3的固封极柱用环氧树脂组合物的组成

步骤1，制备增韧型环氧树脂：将环氧树脂、反应型增韧剂和活性稀释剂加入到反应容器中，室温下高速搅拌，搅拌速度为2000r/min，混合均匀，制备增韧型环氧树脂；

步骤2，制备增韧型固化剂：将酸酐A和小分子增韧剂加入到反应器中，在约155℃的温度下，反应2h；然后，向该反应器中加入酸酐B，将该混合物在约120℃的温度下保持2.5h，得到增韧型固化剂；

步骤3，制备固封极柱用环氧树脂组合物：将在步骤1中制备的增韧型环氧树脂、在步骤2中制备的增韧型固化剂、咪唑类促进剂、无机填料加入容器中，以2000r/min的搅拌速度搅拌均匀，制得固封极柱用环氧树脂组合物。

试验实施例

分别向实施例1、2和3中制备的固封极柱用环氧树脂组合物中加入占该组合物重量的1％的固化剂乙二胺，搅拌均匀，脱除气泡后于120℃下固化2h分别得到固封极柱样品1、固封极柱样品2和固封极柱样品3。

将400克128环氧树脂和650克无机填料硅酸钙均匀混合，得到对比环氧树脂组合物，然后向其中加入占该组合物重量的1％的固化剂乙二胺，搅拌均匀，脱除气泡后于120℃下固化2h，得到对比固封极柱样品1。

采用常规方法测量固封极柱样品1、2、3和对比固封极柱样品1的冲击强度、击穿强度值、玻璃化转变温度、耐开裂性能，结果如下面的表2所示。

表2 固封极柱样品1、2、3和对比固封极柱样品1的物理性能

由表2可以看出，由实施例1、2和3的固封极柱用环氧树脂组合物制备的固封极柱样品1、2、3的冲击强度、击穿强度值和玻璃化转变温度均高于对比固封极柱样品1，且由实施例1、2和3的固封极柱用环氧树脂组合物制备的固封极柱样品1、2、3耐开裂性能更好。

Claims

1.一种固封极柱用环氧树脂组合物，基于该环氧树脂组合物总重量，包含：18wt％～22wt％的增韧型环氧树脂，15wt％～20wt％的增韧型固化剂，0.1wt％～0.25wt％的咪唑类促进剂，以及60wt％～67wt％的无机填料硅酸钙，并且，所述环氧树脂组合物总重量为100wt％，

其中，所述增韧型环氧树脂包含环氧树脂、反应型增韧剂和非必需的活性稀释剂，基于所述增韧型环氧树脂的总重量，所述环氧树脂的重量占90％；所述反应型增韧剂的重量占5％至10％；所述活性稀释剂的重量占0至5％，

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂；

所述反应型增韧剂为双酚F型环氧树脂、聚丙二醇、聚乙二醇、液体橡胶和聚氨酯弹性体中的两种或三种的混合物；

所述活性稀释剂为选自1,6-己二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚中的一种或两种的混合物，

所述双酚A型环氧树脂的平均分子量为300～700，环氧当量为195～205g/eq；

所述双酚F型环氧树脂的平均分子量为150～300，环氧当量为195～205g/eq；

对于所述聚丙二醇，是分子量为400～1000的聚丙二醇；

对于所述聚乙二醇，是分子量为400～2000的聚乙二醇；

所述液体橡胶为丁腈橡胶或丁二烯橡胶；

对于所述聚氨酯弹性体，是重均分子量为1000～2000的聚氨酯弹性体。

2.根据权利要求1所述的固封极柱用环氧树脂组合物，其特征是，基于所述增韧型环氧树脂的总重量，所述环氧树脂的重量占90％；所述反应型增韧剂的重量占8％；所述活性稀释剂的重量占2％。

3.根据权利要求1所述的固封极柱用环氧树脂组合物，其特征是，

对于所述聚丙二醇，是分子量为580～750的聚丙二醇；

对于所述聚乙二醇，是分子量为850～1350的聚乙二醇；

对于所述聚氨酯弹性体，是重均分子量为1400～1650的聚氨酯弹性体。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的固封极柱用环氧树脂组合物，其特征是，所述增韧型固化剂由以下步骤制成：将酸酐A和小分子增韧剂按重量比1～4：1，加入到反应器中，在145～165℃的温度下，反应1.5～3h；然后，向该反应器中加入酸酐B，其中酸酐B与酸酐A的重量比例为85：15至95：5，该混合物在115～125℃的温度下保持2～3h，得到增韧型固化剂。

5.根据权利要求4所述的固封极柱用环氧树脂组合物，其特征是，

所述酸酐A选自四氢苯酐和甲基四氢苯酐中；

所述小分子增韧剂选自聚丙二醇、新戊二醇、二甘醇和1,6-己二醇中，所述聚丙二醇是分子量为400～600的聚丙二醇；

6.根据权利要求1所述的固封极柱用环氧树脂组合物，其特征是，所述咪唑类促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑。

7.根据权利要求4所述的固封极柱用环氧树脂组合物的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1，制备增韧型环氧树脂：将环氧树脂、反应型增韧剂和活性稀释剂加入到反应容器中，室温下在搅拌速度为1500～2300r/min的条件下高速搅拌，混合均匀，制备增韧型环氧树脂；

步骤2，制备增韧型固化剂：将酸酐A和小分子增韧剂加入到反应器中，在145～165℃的温度下，反应1.5～3h；然后，向该反应器中加入酸酐B，将该混合物在115～125℃的温度下保持2～3h，得到增韧型固化剂；

步骤3，制备固封极柱用环氧树脂组合物：将在步骤1中制备的增韧型环氧树脂、在步骤2中制备的增韧型固化剂、咪唑类促进剂、无机填料硅酸钙加入容器中，以1500～2300r/min的搅拌速度搅拌均匀，制得固封极柱用环氧树脂组合物。