CN108290998A - 用于制备户外制品的可固化聚氨酯组合物和由其获得的制品 - Google Patents
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Abstract
一种可固化组合物,其包含:(A)多异氰酸酯均聚物的混合物,其包含(a1)50wt%‑90wt%的至少一种脂族多异氰酸酯均聚物,和(a2)10wt%‑50wt%的至少一种脂环族多异氰酸酯均聚物,每个基于(a1)和(a2)的总重量计,(B)选自聚醚多元醇和聚酯多元醇的至少一种多元醇,(C)选自以下的至少一种填料:石英砂、石英粉、二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、Mg(OH)2、Al(OH)3、白云石[CaMg(CO3)2]、AlO(OH)、氮化硅、氮化硼、氮化铝、碳化硅、碳化硼、白垩、碳酸钙、重晶石、石膏、水菱镁矿、沸石、滑石、云母、高岭土和硅灰石,其中该至少一种填料可以是硅烷化的,其特别适于通过浇铸、灌封、包封和浸渍方法来制造电气工程用户外绝缘系统制品,其中所述制品表现出良好的机械、电和介电性质,并且可以用作绝缘体、衬套、开关装置和仪器变压器。
Description
本发明涉及一种可固化聚氨酯(PU)组合物,一种制备户外制品如电气工程用绝缘系统的方法,其中使用该PU组合物,和通过所述方法获得的制品。该户外制品表现出良好的机械、电和介电性质,可以用作例如绝缘体、衬套,开关装置和仪器变压器。
环氧树脂组合物通常用于制备电气工程用绝缘系统。但是,这些环氧树脂组合物的大部分使用酸酐作为固化剂。由于正在发展的对于化学品的规章制度,预期将在不远的将来限制环氧树脂中酸酐的使用,这是由于它们的R42标签(呼吸敏化剂)。所以,一些酸酐已经在REACH法规的SVHC备选列表中(非常高关注度的物质)。有可能几年后这些物质会没有特殊批准而不再使用。因为甲基六氢邻苯二甲酸酐(MHHPA)和六氢邻苯二甲酸酐(HHPA)被广泛用作电绝缘应用的脂环族户外环氧树脂的主固化剂,所以将来需要不被认为是SVHC的替代方案。因为已知的酸酐被标为R42,甚至毒物学家预期仍然未知的酸酐也将被标为R42,所以需要一种没有酸酐的解决方案。
手册“Polyurethane”(Kunststoff Handbuch,Band 7,3.Auflage,ISBN 3-446-16263-1,Hrsg.G.Oertel,第499-501页)中建议的脂环族聚氨酯组合物也可以用于制备电气工程用户外绝缘系统。但是,这样的含有异氰酸酯或异氰酸酯与多元醇的预聚物的组合物含有相当大量的游离异氰酸酯,其也被认为是呼吸敏化剂(R42标签)。所以,脂环族聚氨酯组合物也不是REACH问题的良好解决方案。期望没有R42的解决方案。
US3941855中建议了一种用于制备包套电绝缘制品的PU组合物。脂族和脂环族异氰酸酯用于这种组合物中。但是,公开的组合物含有被标为R42的游离异氰酸酯。
US20110281965中建议了一种用于制备硬质的耐晒制品的PU组合物。该耐晒制品可以用作无机玻璃的替代品来生产车辆和飞机的窗玻璃,生产光学透镜和眼睛,或者作为灌封化合物用于电子或光电部件。但是,该文献未涉及将公开的组合物用于制备中和高电压电气工程用绝缘系统。
因此,需要一种组合物,其不被标为R42,并且有利地可以用于浇铸或包封应用来制造中和高电压电气工程用绝缘系统,例如开关装置或变压器应用,适于户外应用。
本发明的一个目标是提供一种PU组合物,其适于制备暴露于户外条件的制品,例如中和高电压电气工程用户外绝缘系统。该组合物应当是无R42和无SVHC的,并且特征在于低吸水性,非常好的水扩散破坏强度,良好的抗电弧径迹性和耐腐蚀性和长储存期(良好的潜伏性)。本发明的又一目标是提供获自灌封或包封方法的包套制品,其表现出良好的机械、电和介电性质,并且可以用于户外应用,例如作为中和高电压电气工程中的绝缘体、衬套、开关装置和仪器变压器。
令人惊讶地,已经发现使用异氰酸酯均聚物的混合物、多元醇和某些填料提供了满足上述目标的PU系统。
因此,本发明涉及一种可固化组合物,其包含:
(A)多异氰酸酯均聚物的混合物,其包含
(a1)50wt%-90wt%的至少一种脂族多异氰酸酯均聚物,和
(a2)10wt%-50wt%的至少一种脂环族多异氰酸酯均聚物,每个基于(a1)和(a2)的总重量计,
(B)选自聚醚多元醇和聚酯多元醇的至少一种多元醇,
(C)选自以下的至少一种填料:石英砂、石英粉、二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、Mg(OH)2、Al(OH)3、白云石[CaMg(CO3)2]、AlO(OH)、氮化硅、氮化硼、氮化铝、碳化硅、碳化硼、白垩、碳酸钙、重晶石、石膏、水菱镁矿、沸石、滑石、云母、高岭土和硅灰石,其中该至少一种填料可以是硅烷化的。
如果出现在本文中,则术语“包含”及其派生词并不意在排除任何另外的组分、步骤或程序的存在,无论其是否在本文中公开。为了避免任何疑义,本文通过使用术语“包含”所要求保护的全部组合物可以包括任何另外的添加剂、助剂或化合物,除非有相反指示。相反,如果出现在本文中,术语“主要由……组成”从任何随后叙述的范围中排除任何其他组分、步骤或程序,除了对于操作性来说并非必要的那些之外,和如果使用,术语“由……组成”排除没有明确描述或列举的任何组分、步骤或程序。除非另有规定,否则术语“或”指的是单个以及任意组合的所列成员。
在本文中,“一个”和“一种”用于表示一个/种或多于一个/种(即至少一个/种)的冠词的语法宾语。作为例子,“一种树脂”表示一种树脂或多于一种树脂。
短语“在一个实施方案中”、“根据一个实施方案”等通常表示该短语记载的具体特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方案中,并且可以包括在本发明的多于一个实施方案中。重要地,这样的短语不必指同一实施方案。
如果说明书称组分或特征“可以”、“能够”、“能”或“可能”被包括或具有某特性,在该具体组分或特征不需要被包括或具有该特性。
应当清楚,作为本文使用的,术语“聚氨酯(PU)”不限于仅包含氨基甲酸酯或聚氨酯键的那些聚合物。制备聚氨酯领域的技术人员公知聚氨酯聚合物还可以包含例如脲基甲酸酯和脲二酮基团,以及除了氨酯键之外的其他键。
术语多异氰酸酯被理解为表示具有两个或更多个异氰酸酯基团的化合物。二异氰酸酯如六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)通常被称作多异氰酸酯,因为它们带有多于一个异氰酸酯基团。
根据本发明的一个实施方案,多异氰酸酯包括式Q(NCO)n所示的那些,其中n是例如2-5,优选2-3的数,和Q是含有例如2-12个碳原子的脂族烃基,或者含有例如5-18个碳原子的环脂族烃基。
脂族多异氰酸酯的例子包括但不限于亚乙基二异氰酸酯、1,4-四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基-1,6-二异氰酸酯,和1,12-十二烷二异氰酸酯。
脂环族多异氰酸酯的例子包括但不限于环丁烷-1,3-二异氰酸酯、环己烷-1,3-二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯和这些异构体的混合物;异佛尔酮二异氰酸酯、2,4-和2,6-六氢甲苯二异氰酸酯和这些异构体的混合物、和二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(氢化的MDI或HMDI)。
作为本发明上下文中所用的,术语脂族或脂环族多异氰酸酯均聚物表示较高分子量的低聚多异氰酸酯,其由多异氰酸酯通过使用合适的改性反应如二聚或三聚,例如通过形成脲二酮、异氰尿酸酯、缩二脲或脲基甲酸酯基团来制备。通过使例如二异氰酸酯如HDI或IPDI的异氰酸酯基团的一部分反应来形成二异氰酸酯的二聚体、三聚体或二聚体和三聚体的混合物,从而形成多异氰酸酯均聚物。合适的脂族多异氰酸酯均聚物和脂环族多异氰酸酯均聚物及其混合物可以根据本身已知的方法来制备。这样的方法描述在例如US-A-20110281965中,其通过参考引入本文。
在本发明的一个优选的实施方案中,至少一种脂族多异氰酸酯均聚物(a1)是六亚甲基-1,6-二异氰酸酯(HDI)的均聚物。
在本发明的一个优选的实施方案中,至少一种脂环族多异氰酸酯均聚物(a2)是异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的均聚物。
打算根据本发明使用的HDI和IPDI的均聚物的合适混合物(A)可以根据本身已知的方法来制备,例如US-A-20110281965中所述,或者例如作为XP 2489商购自Bayer Material Science。
如果脂族多异氰酸酯均聚物和脂环族多异氰酸酯均聚物的混合物(A)的粘度允许根据已知的浇铸、灌封、包封或浸渍方法来加工,则可以根据本发明来施用它们。在23℃的合适粘度是2,000-60,000mPa·s,优选在23℃是8,000-40,000mPa·s。已经发现,如果所述均聚物的组合物的粘度在上述范围内,则不添加溶剂或反应性稀释剂也可以加工。令人惊讶地,户外制品,例如中和高电压电气工程用绝缘系统,表现出良好的机械、电和介电性质。
适用于本发明的至少一种多元醇(B)包括聚醚多元醇和聚酯多元醇。这样的多元醇可以单独使用或者作为混合物以合适的组合来使用。
至少一种多元醇(B)能够与组分(A)反应。优选地,至少一种多元醇(B)就OH-基而言的平均官能度是2.0-6.0。多异氰酸酯均聚物(A)的异氰酸酯基团与至少一种多元醇(B)的异氰酸酯反应性羟基的当量比是例如0.5:1-1:0.5,优选1:1。
组分(A)与作为至少一种多元醇(B)的聚酯多元醇的反应优选通过将异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性羟基的当量比保持在例如0.5:1-1:0.5,优选0.7:1-1:0.7,特别是0.9:1-1:0.9来进行。
作为至少一种多元醇(B)的聚酯多元醇是每分子具有至少两个,优选多于两个酯基,和至少两个羟基,优选多于两个羟基的化合物。
作为至少一种多元醇(B)的聚酯多元醇可商购,或者如果可以在催化剂例如酸、碱或过渡金属化合物存在下应用,则可以根据本身已知的方法例如通过酯化来制备。酯化在例如80℃-260℃,优选100℃-230℃的温度进行,直到最终产物表现出所需的性质,例如所需的羟基值或酸值。作为用于制备聚酯多元醇的合适起始材料,可以考虑例如脂族或脂环族二羧酸、饱和或不饱和二羧酸、它们的酸酐和多羟基脂族或脂环族醇,优选二醇和三醇。
用于制备聚酯多元醇的合适二羧酸选自例如琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、马来酸、富马酸、衣康酸、六氢邻苯二甲酸和四氢邻苯二甲酸,其单独使用或者作为至少两种不同化合物的混合物来使用。
用于制备聚酯多元醇的合适多羟基醇选自例如1,2-乙二醇,1,2-和1,3-丙二醇,丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇和辛二醇的异构体,2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇,1,10-癸二醇,1,12-十二烷二醇,1,2-和1,4-环己二醇,1,4-环己烷二甲醇,4,4′-(1-甲基亚乙基)双环己醇,1,2,3-丙三醇(甘油),1,1,1-三羟甲基乙烷,1,2,6-己三醇,1,1,1-三羟甲基丙烷,2,2-双(羟基甲基)-1,3-丙二醇,低分子聚醚二醇如二甘醇和二丙二醇,和这样的醇的混合物。
在某些实施方案中,聚酯多元醇通过使琥珀酸或己二酸与1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2,2,4-三甲基-1,5-戊二醇、二甘醇、甘油或1,1,1-三羟甲基丙烷反应来制备。
合适的聚酯多元醇还可以以已知的方式,由内酯和简单多羟基醇通过开环反应来制备。用于制备这样的聚酯多元醇的合适内酯是例如β-丙内酯、γ-丁内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯、3,5,5-和3,3,5-三甲基己内酯或其混合物。优选ε-己内酯。上述多羟基醇可以单独使用,或者作为至少两种不同多羟基醇的混合物来使用。通过开环聚合制备这样的内酯聚酯多元醇通常在催化剂例如路易斯酸或布朗斯台德酸、有机锡或钛化合物存在下,在20℃-200℃,优选50℃-200℃的温度进行。
聚酯多元醇就羟基而言的平均官能度是例如2.0-6.0,优选2.0-4.0,特别是2.2-3.5。
聚酯多元醇的OH-值是例如100mg-850mg KOH/g,优选350mg-800mg KOH/g,特别是400-750mg KOH/g。OH-值可以根据DIN 53240T.2来测定。
聚酯多元醇的酸值是例如5或低于5,优选3或低于3。酸值可以根据DIN 3682来测定。
作为至少一种多元醇(B)的聚醚多元醇是每分子具有至少两个,优选多于两个醚基团,和至少两个羟基,优选多于两个羟基的化合物。至少两个醚基团构成聚醚多元醇的主链。
作为至少一种多元醇(B)的聚醚多元醇可商购,或者可以根据本身已知的方法来制备,例如通过用环氧烷使合适的多羟基起始化合物烷氧基化来制备。适当地,使用碱性或酸性催化剂来完成烷氧基化。可以考虑的碱性催化剂是例如碱金属氢氧化物如氢氧化钠或钾,或者碱金属醇化物,例如甲醇钠。可以考虑的酸催化剂是例如路易斯酸如五氯化锑或三氟化硼醚合物,或者双金属氰化物(DMC)如六氰基钴酸锡。作为用于制备聚醚多元醇的多羟基起始化合物,可以考虑具有例如2-6,优选3或4个活性氢原子的化合物,如具有3-6个碳原子的脂族醇。合适的脂族醇选自例如乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二甘醇、二丙二醇、1,2,3-丙三醇(甘油)、二甘油、1,1,1-三羟甲基乙烷、1,2,6-己三醇、1,1,1-三羟甲基丙烷、2,2-双(羟基甲基)-1,3-丙二醇(季戊四醇)、1,2,4-和1,3,5-三羟基环己烷和山梨糖醇。合适的脂族胺选自例如乙二胺、1,3-丙二胺和丁二胺包括其全部异构体、戊二胺和己二胺,其中一个氮原子可以是单C1-C4烷基取代的。作为C1-C4烷基,可以提及甲基或乙基。还可以考虑选自例如二亚乙基三胺和三亚乙基四胺的脂族多胺。另一类合适的多羟基起始化合物是烷醇胺如乙醇胺,二烷醇胺如二乙醇胺,和三烷醇胺如三乙醇胺。起始化合物可以单独使用,或者作为至少两种不同化合物的混合物来使用。用于烷氧基化反应的合适的环氧烷是例如环氧乙烷和环氧丙烷,其用多羟基起始化合物转化来形成聚醚多元醇。
在本发明的一个实施方案中,使用的聚醚多元醇是环氧乙烷和/或环氧丙烷与1,2,3-丙三醇、1,1,1-三羟甲基丙烷、乙二胺和/或季戊四醇的加合物。
聚醚多元醇就羟基而言的平均官能度是例如3.0-6.0,优选3.0-5.0,特别是4.0-5.0。
聚酯多元醇的OH-值是例如80-1000mg KOH/g,优选110-800mg KOH/g,特别是150-600mg KOH/g。OH-值可以根据DIN 53240T.2来测定。
组分(A)与作为至少一种多元醇(B)的聚醚多元醇的反应优选通过将异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性羟基的当量比保持在例如0.5:1-1:0.5,优选0.7:1-1:0.7,特别是0.8:1-1:0.8来进行。
在本发明的一个实施方案中,至少一种多元醇(B)是至少一种聚醚多元醇。优选地,至少一种聚醚多元醇(B)选自环氧乙烷聚醚多元醇、环氧丙烷聚醚多元醇和环氧乙烷与环氧丙烷的聚醚多元醇共聚物,其中该至少一种聚醚多元醇具有衍生自多羟基起始化合物的端羟基。至少一种聚醚多元醇(B)的分子量是例如200-10,000,优选500-5,000。
至少一种填料(C)是可商购,或者可以根据本身已知的方法来制备,例如通过用环氧硅烷或氨基硅烷使合适的填料硅烷化来制备。合适的二氧化硅是例如结晶或无定形二氧化硅,特别是气相法二氧化硅。
优选地,至少一种填料(C)选自例如石英砂、石英粉、结晶二氧化硅、无定形二氧化硅、气相法二氧化硅、硅灰石、氧化铝、Al(OH)3、AlO(OH)和碳酸钙,其中该至少一种填料可以是硅烷化的。
最终组合物中硅烷化的填料(C)的量可以在宽范围中变化,并且取决于组合物的用途。在组合物用于制备中和高电压电气工程用绝缘系统的情况中,填料(C)的量是例如30wt%-75wt%,基于可固化组合物的总重量计。在一个实施方案中,填料(C)的量是例如40wt%-75wt%,基于可固化组合物的总重量计。在另一实施方案中,填料(C)的量是例如50wt%-70wt%,基于可固化组合物的总重量计。在又一实施方案中,填料(C)的量是例如50wt%-60wt%,基于可固化组合物的总重量计。
另外的添加剂可以选自改进可固化组合物的流变性的加工助剂、疏水性化合物包括硅酮、润湿剂/分散剂、增塑剂、染料、颜料、反应性或非反应性稀释剂、增韧剂、加速剂、抗氧化剂、光稳定剂、阻燃剂、纤维、杀真菌剂、触变剂、韧性改进剂、消泡剂、抗静电剂、润滑剂、防沉剂、除水剂和脱模剂以及通常用于电应用中的其他添加剂。这些添加剂是本领域技术人员已知的。
在一个实施方案中,可固化组合物包含:
(A)多异氰酸酯均聚物的混合物,其包含
(a1)50wt%-90wt%的至少一种六亚甲基-1,6-二异氰酸酯均聚物,和
(a2)10wt%-50wt%的至少一种异佛尔酮二异氰酸酯均聚物,每个基于(a1)和(a2)的总重量计,
(B)选自以下的至少一种聚醚多元醇:环氧乙烷聚醚多元醇、环氧丙烷聚醚多元醇和环氧乙烷与环氧丙烷的聚醚多元醇共聚物,其该至少一种聚醚多元醇具有衍生自多羟基起始化合物的端羟基,和
(C)选自以下的至少一种填料:石英砂、石英粉、结晶二氧化硅、无定形二氧化硅、气相法二氧化硅、硅灰石、氧化铝、Al(OH)3、AlO(OH)和碳酸钙,其中该至少一种填料可以是硅烷化的。
根据本发明的可固化组合物是无R42和无SVHC的,并且特征在于低吸水性,非常好的水扩散破坏强度,良好的抗电弧径迹性和耐腐蚀性和长储存期(良好的潜伏性)。
根据本发明的可固化组合物可以有利地用于制造中和高电压电气工程用绝缘系统,特别是暴露于户外环境的绝缘系统,例如户外绝缘体和衬套、户外仪器变压器和配电变压器、户外开关装置、自动开关、负载断连开关和机车绝缘体。
可固化组合物还可以用于制造暴露于户外环境的其他制品,例如复合材料制品如水管和水容器,或者用于空芯电抗器的涂层。
由根据本发明的可固化树脂组合物制备的制品的玻璃化转变温度可以根据需要在例如50℃-170℃的范围内调节。
通常,绝缘系统通过浇铸、灌封、包封和浸渍方法例如重力浇铸、真空浇铸、自动压力凝胶化(APG)、真空压力凝胶化(VPG)、灌输等来制备。
制造中和高电压电气工程用绝缘系统的典型方法是自动压力凝胶化(APG)。
在典型的APG方法中,将经预热和干燥的金属导体或嵌件置入位于真空室中的模具中。在通过开闭系统来封闭模具后,通过向组合物混合槽施加压力来将可固化组合物从位于模具底部的入口注入模具中。在注入前,可固化组合物通常保持在40-60℃的适度温度来确保适当的储存期,同时将模具温度保持在约120℃或更高来在适当短的时间内获得浇铸产品。在可固化组合物注入热模具之后,组合物固化,同时将施加到混合槽中组合物的压力保持在约0.1-0.5MPa。
由大于10kg的组合物制造的大型浇铸产品可以通过APG方法在短时间例如15-60分钟内方便地生产。通常,脱模的浇铸产品在单独的固化烘箱中后固化来完成组合物的反应。
本发明还涉及一种制备户外制品的方法,其中使用可固化组合物,所述组合物包含:
(A)多异氰酸酯均聚物的混合物,其包含
(a1)50wt%-90wt%的至少一种脂族多异氰酸酯均聚物,和
(a2)10wt%-50wt%的至少一种脂环族多异氰酸酯均聚物,每个基于(a1)和(a2)的总重量计,
(B)选自聚醚多元醇和聚酯多元醇的至少一种多元醇,和
(C)选自以下的至少一种填料:石英砂、石英粉、二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、Mg(OH)2、Al(OH)3、白云石[CaMg(CO3)2]、AlO(OH)、氮化硅、氮化硼、氮化铝、碳化硅、碳化硼、白垩、碳酸钙、重晶石、石膏、水菱镁矿、沸石、滑石、云母、高岭土和硅灰石,其中该至少一种填料可以是硅烷化的。
上面给出的定义和优选还适用于制备根据本发明的户外制品的方法。
根据本发明的方法特别可用于制备用于户外用途的包套制品,其表现出良好的机械、电和介电性质。
在本发明方法的一个实施方案中,所述户外制品是中和高电压电气工程用绝缘系统,特别是通过浇铸、灌封、包封和浸渍方法如重力浇铸、真空浇铸、自动压力凝胶化(APG)、真空压力凝胶化(VPG)、细丝缠绕、拉挤成型和灌输来制备的绝缘系统。优选自动压力凝胶化(APG)和真空浇铸,特别是自动压力凝胶化(APG)。
也可以根据本发明的方法来制造的户外制品的例子是通过细丝缠绕制造的中空绝缘体,或者通过拉挤成型制造的用于复合绝缘体的棒。
因此,本发明还涉及通过根据本发明的方法获得的户外制品,例如绝缘系统制品。该制品的玻璃化转变温度在与已知的酸酐基热固性环氧树脂组合物相同的范围内。制品的挠曲强度是110MPa或更高。
根据本发明制备的电绝缘系统制品可能的用途是例如户外自动开关、户外负载断连开关装置、户外仪器变压器、户外配电变压器、户外绝缘体、户外衬套、铁路绝缘体,和需要高的抗电弧径迹性和耐腐蚀性和/或水扩散强度的用于室内应用的电制品,例如用于离岸风力发电机的DDT。
具体地,根据本发明方法制备的制品用于中和高电压电绝缘系统制品(1kV-145kV)。
下面的实施例用于说明本发明。除非有相反指示,否则温度以摄氏度给出,份数是重量份(wt),和百分比涉及重量(wt)%。在千克与升的比率中,重量份涉及体积份。
成分说明:
CY 184:环氧当量为5.8-6.1Eq/kg的低粘性脂环族环氧树脂。供应商:瑞士Huntsman。
HY1235BD:液体,改性的脂环族酸酐硬化剂。供应商:德国Huntsman。
DY062:苄基二甲胺,用于环氧/酸酐的催化剂。供应商:中国Huntsman。
W12EST:用环氧硅烷处理的二氧化硅。供应商:德国Quarzwerke。
Apyral 2E:ATH填料。供应商:德国Nabaltek。
XP 2489:六亚甲基-1,6-二异氰酸酯均聚物(70wt%)和异佛尔酮-二异氰酸酯均聚物30wt%的混合物。供应商:德国Bayer。
Poly G73-490:聚丙二醇,OH-值:480-500mg KOH,粘度:在25℃为10Pa·s,分子量:515g/mol,官能度:4.5。供应商:美国American Arch。
Bentone SD-2:基于斑脱土的防沉剂。供应商:美国Elementis Specialties。
Byk 088:消泡剂。供应商:德国Byk-Chemie。
Byk W969:润湿剂。供应商:德国Byk-Chemie。
UOP L Powder:除水剂(分子筛,zeolith)。供应商:美国Honeywell。
Dabco 33LV:1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(三亚乙基二胺)(33wt%)和二丙二醇(67wt%)的混合物,用于聚氨酯的加速剂。供应商:美国Air products。
对比例1:
将CY184在80℃在烘箱中预热0.5h。在钢容器中,在搅拌下约5分钟内将180g的HY1235BD添加到200g预热的CY184中。然后将740g的W12EST在20分钟内逐份添加到搅拌的混合物中。随后,将容器中的组合物在80℃在烘箱中预热0.5h,将容器从烘箱中取出,添加1.2g的DY062,并且持续搅拌5分钟。使用没有填料(W12EST)的混合物小样品在140℃测量凝胶时间。停止搅拌,将容器中的组合物通过施加真空约2-3分钟来仔细脱气。将组合物倒入用脱模剂QZ13处理和预热到80℃的热铝模具中,来制备用于测试的4mm、6mm和10mm厚度的样本。将模具中的组合物通过施加真空约1-2分钟来仔细脱气,在80℃在烘箱中固化6h,和在140℃再固化10h。固化后,将样本从模具中取出,使其冷却到环境温度。
对比例2:
参见书籍“Polyurethane”(Kuntstoff Handbuch,Band 7,3.Aufl.,ISBN 3-446-16263-1,Hrsg.G.Oertel)第500页中公开的数据。
实施例1:
将3L真空分散机和混合器室在100℃在烘箱中预热。然后精确称重500g的PolyG73-490,15g的Bentone SD-2,5g的Byk 088,15g的Byk W969,10g的UOP L Powder,并且放置在经预热的室中。关闭该室,以200rpm的混合器速度和以1500rpm的分散机速度在真空下搅拌2h,直到组合物均匀。停止搅拌和将该室冷却到60℃。然后将955g的XP2489和1.5g的Dabco 33LV添加到组合物,持续搅拌5分钟。再次停止搅拌,将1500g(50wt%)经预热的干燥填料W12EST添加到组合物。使用没有填料(W12EST)的混合物的小样品在140℃测量凝胶时间。以200rpm的混合器速度和以1500rpm的分散机速度在真空下持续搅拌2h,直到组合物均匀和没有形成气泡。停止搅拌和将组合物在压力下注入到用脱模剂处理和预热到80℃的热铝模具中,来制备用于测试的4mm、7mm和10mm厚度的样本。将模具中的组合物在80℃在烘箱中固化3h,在120℃再固化3h,和在160℃再固化10h。固化后,将样本从模具中取出,使其冷却到环境温度。
实施例2:
重复实施例1,但是使用1910g(56wt%)经预热的Apyral 2E来代替1500g(50wt%)的W12EST。
测试结果汇总于表1中。
表1:测试数据
1)凝胶常规方法;无填料的样本
2)目标>6h
3)ISO 527
4)IEC 1006;在Mettler SC 822e上的差示扫描量热法(范围:20-250℃,10℃min-1)
5)IEC 62217;沸腾100h
6)IEC 60587;在3.5kV的抗循迹(通过5个样本中的至少4个)
P=通过测试;F=未通过测试
对比例1基于酸酐固化,代表40多年来用于浇铸、灌封和包封的现有技术组合物。它在全部方面表现良好,除了所用的酸酐被标为R42(会因吸入而引起敏化)和被列为SVHC。
对比例2是基于IPDI和聚醚多元醇的PU系统,代表用于户外制品中最相关的现有技术组合物。它在全部方面表现良好,除了被标为R42(会因吸入而引起敏化)的游离IPDI。
实施例1和2的本发明组合物都表现出长储存期,并且通过了水扩散测试。机械性能与目前使用的现有技术系统相当。
Claims (13)
1.可固化组合物,其包含:
(A)多异氰酸酯均聚物的混合物,其包含
(a1)50wt%-90wt%的至少一种脂族多异氰酸酯均聚物,和
(a2)10wt%-50wt%的至少一种脂环族多异氰酸酯均聚物,每个基于(a1)和(a2)的总重量计,
(B)选自聚醚多元醇和聚酯多元醇的至少一种多元醇,和
(C)选自以下的至少一种填料:石英砂、石英粉、二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、Mg(OH)2、Al(OH)3、白云石[CaMg(CO3)2]、AlO(OH)、氮化硅、氮化硼、氮化铝、碳化硅、碳化硼、白垩、碳酸钙、重晶石、石膏、水菱镁矿、沸石、滑石、云母、高岭土和硅灰石,其中该至少一种填料可以是硅烷化的。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中所述至少一种脂族多异氰酸酯均聚物(a1)是六亚甲基-1,6-二异氰酸酯的均聚物。
3.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述至少一种脂环族多异氰酸酯均聚物(a2)是异佛尔酮二异氰酸酯的均聚物。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物,其中该至少一种多元醇(B)是至少一种聚醚多元醇。
5.根据权利要求4所述的组合物,其中该至少一种聚醚多元醇(B)选自环氧乙烷聚醚多元醇、环氧丙烷聚醚多元醇和环氧乙烷与环氧丙烷的聚醚多元醇共聚物,其中该至少一种聚醚多元醇共聚物具有衍生自多羟基起始化合物的端羟基。
6.根据权利要求4或5所述的组合物,其中该聚醚多元醇(B)的分子量是200-10,000,优选500-5,000。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物,其中所述至少一种填料(C)选自石英砂、石英粉、结晶二氧化硅、无定形二氧化硅、气相法二氧化硅、硅灰石、氧化铝、Al(OH)3、AlO(OH)和碳酸钙,其中该至少一种填料可以是硅烷化的。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的组合物,其包含:
(A)多异氰酸酯均聚物的混合物,其包含
(a1)50wt%-90wt%的六亚甲基-1,6-二异氰酸酯的均聚物,和
(a2)10wt%-50wt%的异佛尔酮二异氰酸酯的均聚物,每个基于(a1)和(a2)的总重量计,
(B)选自以下的至少一种聚醚多元醇:环氧乙烷聚醚多元醇、环氧丙烷聚醚多元醇和环氧乙烷与环氧丙烷的聚醚多元醇共聚物,其中该至少一种聚醚多元醇具有衍生自多羟基起始化合物的端羟基,和
(C)选自以下的至少一种填料:石英砂、石英粉、结晶二氧化硅、无定形二氧化硅、气相法二氧化硅、硅灰石、氧化铝、Al(OH)3、AlO(OH)和碳酸钙,其中该至少一种填料可以是硅烷化的。
9.制备户外制品的方法,其中使用可固化组合物,所述组合物包含:
(A)多异氰酸酯均聚物的混合物,其包含
(a1)50wt%-90wt%的至少一种脂族多异氰酸酯均聚物,和
(a2)10wt%-50wt%的至少一种脂环族多异氰酸酯均聚物,每个基于(a1)和(a2)的总重量计,
(B)选自聚醚多元醇和聚酯多元醇的至少一种多元醇,和
(C)选自以下的至少一种填料:石英砂、石英粉、二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、Mg(OH)2、Al(OH)3、白云石[CaMg(CO3)2]、AlO(OH)、氮化硅、氮化硼、氮化铝、碳化硅、碳化硼、白垩、碳酸钙、重晶石、石膏、水菱镁矿、沸石、滑石、云母、高岭土和硅灰石,其中该至少一种填料可以是硅烷化的。
10.根据权利要求9所述的方法,其中该户外制品是通过浇铸、灌封、包封或浸渍方法制备的电气工程用绝缘系统。
11.根据权利要求10所述的方法,其中该电气工程用绝缘系统通过自动压力凝胶化(APG)或真空浇铸来制备。
12.制品,其通过根据权利要求9-11中任一项所述的方法来制造。
13.根据权利要求12所述的制品的用途,其用于中和高电压开关装置应用和用作中和高电压仪器变压器。
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