CN110023371A - 灌注料、绝缘材料及其用途 - Google Patents

灌注料、绝缘材料及其用途 Download PDF

Info

Publication number
CN110023371A
CN110023371A CN201780073929.9A CN201780073929A CN110023371A CN 110023371 A CN110023371 A CN 110023371A CN 201780073929 A CN201780073929 A CN 201780073929A CN 110023371 A CN110023371 A CN 110023371A
Authority
CN
China
Prior art keywords
perfusion materia
curing agent
compound
nitrae
isosorbide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780073929.9A
Other languages
English (en)
Inventor
J.休伯
D.希尔姆
M.乌布勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN110023371A publication Critical patent/CN110023371A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/50Amines
    • C08G59/5046Amines heterocyclic
    • C08G59/5053Amines heterocyclic containing only nitrogen as a heteroatom
    • C08G59/5073Amines heterocyclic containing only nitrogen as a heteroatom having two nitrogen atoms in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/50Amines
    • C08G59/5093Complexes of amines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/68Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used
    • C08G59/686Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used containing nitrogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种新型灌注料,特别地可用于通过无酸酐固化制造绝缘材料的灌注料。此外,本发明涉及所述绝缘材料在开关设备、变压器、铸造树脂干式变压器和/或在相应的半成品中的用途。为此目的,本发明首次公开了具有固化剂组分的灌注料,通过该固化剂组分可实现空间位阻环氧树脂的由阴离子引发的均聚,而这迄今根据现有技术被认为是不可行的。为此目的,使用pKB值大于23的所谓的超碱。

Description

灌注料、绝缘材料及其用途
本发明涉及一种新型灌注料(Vergussmasse,或称为浇注料),特别地可用于通过无酸酐固化制造绝缘材料的灌注料。本发明还涉及所述绝缘材料在开关设备、变压器、铸造树脂干式变压器和/或在相应的半成品中的用途。
在电气工程中,特别地在开关设备技术中,热固化的、矿物填充的树脂配制物作为用于制造化学和电气高耐受性的绝缘材料的灌注料而已知。作为基础树脂在此优选地使用环氧树脂配制物。这些通常作为双组分(“2K”)批料(Ansatze)加工,其中基于双酚A-或F-二缩水甘油醚的反应性树脂或反应性树脂混合物可用于与邻苯二甲酸酐(PSA)和用于改善流动性能或成型材料性能的其他添加剂的混合物中。为了增强在中压和高压电气负载下的绝缘效果,例如为了改善局部放电特性或增加击穿强度,将微米级和/或纳米级尺寸的无机和有机填料添加到反应性树脂混合物中,所述填料例如为硅氧化物衍生物如石英粉、α-石英、无定形熔融石英,氧化铝,云母,氮化硼,硅灰石,三水合铝,以50重量%至80重量%的含量(比例),粒径在微米范围,和/或无机和/或有机纳米颗粒。为了加速热凝胶化/固化而使用环状和/或脂族性质的氮衍生物。
自2012年12月以来,已知在欧盟从长远来看不再允许使用酸酐,特别地六氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐及其所有结构异构体。因此,这些物质的工业用途不具前景,并且需要在此提供替代物。
特别地,空间位阻环氧树脂、尤其是脂族和非常特别地脂环族环氧树脂,例如基于环氧化的环己烯衍生物,例如双环氧化物3,4-环氧环己基甲基-3',4'-环氧环己烷羧酸酯(下文称为“ECC”)在用邻苯二甲酸酐衍生物、特别地用甲基四氢邻苯二甲酸酐(“MTHPA”)和作为SVHC列出的上述甲基六氢邻苯二甲酸酐(“MHHPA”)热固化后具有作为绝缘材料的优异的性能范围,这是它们用作高性能户外绝缘材料的原因。相比之下,含缩水甘油醚和缩水甘油酯的在空间上不受阻的环氧树脂易于进行阴离子固化,并且对于适合作为绝缘系统的成型体而言,根据现有技术不需要昂贵且敏感的超酸用于均聚。
由于禁止在室温下呈液态的酸酐例如上述甲基四氢邻苯二甲酸酐(“MTHPA”)和被列为SVHC的上述甲基六氢邻苯二甲酸酐(“MHHPA”),因而例如提供低粘度的灌注料、其随后按照加成机理固化和因此提供这种绝缘材料在没有上述固化剂的情况下根据当前现有技术不再可行。
空间位阻的、确切地说例如脂环族的环氧树脂例如ECC的均聚通过使用所谓的阳离子作用的超酸在热和UV驱动的条件下非常快速和完全地进行。
这些物质通过热分解或通过UV驱动的键断裂而原位产生极具酸性的质子,随后重排成所说的超酸衍生物。催化剂通常在此分解以产生非亲核阴离子和极具移动性的质子,其交替地活化脂环族环氧官能团,例如ECC的环氧官能团,并且通过另外的环氧官能团实现亲核攻击。以这种方式,脂环族环氧树脂在形成极具刚性的网络和高放热的情况下均聚。为此目的,自大概1970年以来使用例如路易斯酸性的SbF6、PF5、卤化硼或三氟甲磺酸酯衍生物作为催化剂。
空间位阻的、例如脂族和特别地脂环族的环氧树脂的超酸均聚的缺点被认为是所需催化剂的总体敏感性。由于这些衍生物通常在热或UV驱动条件下原位释放活性物质以用于聚合,因此这些材料相应地对水分-、水解-、热-和/或光是强敏感性的。例如ECC的路易斯酸性均聚甚至通常在引发时以雪崩的方式(lawinenartig)进行,结果可释放最高达600焦耳/克的大量热量。
出于这个原因,技术中所需的大批量或模塑操作(Formgebungen)通常也与火灾风险有关,因为由形成的成型材料的低传导性而产生的热量不能被排到外部并因此还导致局部分解,这使得成型材料(特别地在电气工程应用中)在品质上严重劣化。由于用于提供阳离子作用的超酸(如六氟化锑和五氟化磷)的催化剂物质的复杂合成方案和化学基础材料,这些催化剂的购买成本相对较高。因此,均聚的未填充的环氧树脂不用于或很少用于大体积应用,而是通常仅以高矿物填充的形式来浇铸(或浇注)和/或仅固化成非常薄的层。
因此,本发明的目的是克服现有技术的缺点,即,使得能够以大体积的方式获得均聚的、填充或未填充的空间位阻环氧树脂,并且特别地提供不含酸酐的、热的和替代超酸的方法以用于在其他方面保持不变的如压力、温度等的工艺参数下交联成空间位阻环氧树脂(例如ECC型)的高聚物。更特别地,本发明的目的是提供用于空间位阻环氧树脂的固化剂,其即使在大型部件中也能使空间位阻环氧树脂缓慢地(逐渐地)进行均聚并导致低脆性的成型体。
该目的通过如在权利要求、说明书和附图中公开的本发明的主题来实现。
因此,本发明的主题是灌注料,其包括空间位阻环氧树脂、特别地脂族和/或脂环族环氧树脂,以及固化剂,该固化剂包含示出结构单元I的碱性化合物,
其中R1、R2、R3和/或R4相同或不同,并且例如为氢、支链或无支链的烷基、酰基和/或芳基部分,和/或特别地通过R2/R3和/或R1/R4之间的桥接形成至少一个环,其中根据有利的实施方式R4=H。此外,本发明的主题是通过所述灌注料的灌注和固化可获得的绝缘材料以及包括用于电绝缘的这种绝缘材料的绝缘体系。最后,本发明的主题是所述灌注料以含填料或无填料的形式通过阴离子凝胶化和/或固化而作为浇铸树脂、熔渗树脂(Infusionsharz)、浸渍树脂和/或封装(包封)树脂在电气工程中的用途。
根据本发明的绝缘材料例如用于电气工程中的绝缘和/或封装。特别地,它们作为在电机例如变压器、灌注树脂干式变压器等中的绕组绝缘体用作主绝缘体。在此,所述灌注料例如通过真空压力浸渍在固化之后用于封装绝缘缠绕带。
本发明的一般认知是,与现有技术相反,特别地脂环族的、空间位阻的不含缩水甘油酯和缩水甘油醚的环氧树脂在不使用基于酸酐的固化剂的情况下的阴离子均聚——即相同单体单元的聚合——是可能的。
除了空间位阻脂环族环氧树脂ECC(3,4-环氧环己基甲基-3',4'-环氧环己烷羧酸酯)之外,这里优选使用的环氧树脂类别通常还包括脂族位阻环氧树脂,例如环氧化大豆油。这里仅讨论脂族或脂环族形式的不含缩水甘油醚和缩水甘油酯的空间位阻环氧树脂作为本文中的灌注料的基础。
根据广泛的科学观点(参见AM Tomuta的论文,New and improved thermosetsbased on epoxy resins and dendritic polyesters(2014),Universitat Rovira iVirgili,Departament de Química Analítica i Química Orgànica,Tarragona,Spain;参见第5和9页)和普遍接受的现有技术,脂环族或脂族环氧树脂不可能阴离子均聚。在来自2014年的该论文中明确指出“脂环族环氧树脂不能通过阴离子引发剂固化”。如本领域技术人员所知,阴离子引发剂引起碱性而非酸性固化反应。
如上所述,由于脂环族环氧树脂如ECC中较高的环应力,借助于超酸质子的迄今已知的酸性开环、特别地路易斯酸性开环导致定量打开和因此几乎完全的均聚。使用常见的亲核性叔胺、仲胺和伯胺固化剂,例如用1-烷基咪唑、二甲基苄胺、端氨基聚醚(Jeffaminen)、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺,异佛尔酮二胺、氨基乙基哌嗪、二氨基环己烷、二氨基二苯基甲烷、苯二胺或二氨基苯砜,来进行的阴离子活化导致没有或仅非常缓慢的凝胶化,即使在70-90℃的高温下也是如此,或者导致不固化成成型体或仅轻微固化成成型体。
然而,令人惊讶地并且对本领域技术人员来说不可预见地,本发明人发现某些非酸性的超碱能够非常好地使空间位阻环氧树脂,特别地脂族环氧树脂例如脂环族环氧树脂,如有利的二环氧化物ECC,在技术上常用的温度70-100℃下在适度的促进剂含量下凝胶化,并且在145℃下固化10小时的过程中均聚成无缺陷的成型体。
优选地,具有与迄今为止使用的超酸互补的pKB值的强超碱适合用作用于空间位阻环氧树脂的固化剂。
根据本发明的有利的实施方式,在此使用如下的超碱,其对于共轭酸显示在无水乙腈中测量的23.5或更高的MeCNpKBH+值。
固化剂是具有至少一个结构单元I的超碱
其中R1、R2、R3和/或R4相同或不同,并且例如为氢、支链或无支链的烷基、酰基和芳基部分,以及特别有利地通过R2/R3和/或R1/R4之间的桥接形成环,其中根据有利的实施方式R4=H。
在此,当固化剂在分子结构中不具有任何NH官能度时,可为有利的。
为了改善固化剂的易处理性和可加工性,尤其是为了改善固化剂在空气中的稳定性和/或真空稳定性,它可以加合物和/或络合物(特别地与金属盐络合)的形式使用。
在此,术语“络合物”或“络合”在该词的金属有机意义上使用,即以这样的方式使得固化剂作为配体与中心原子连接,但决不提供该络合物在中心原子周围的所有配体。因此,在所用的络合物中也可提供在空间位阻环氧树脂中不承担任何固化剂功能的其它配体。
例如,具有上述结构单元I的碱性固化剂以铜和/或锌盐的形式,例如作为Zn(SCN)2*(DBN)2或Zn(Cl)2*(DBN)2来使用。
根据有利的实施方式中,固化剂包括1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯,CAS号3001-72-7,下文简称为“DBN”,其具有结构式II
例如,具有上述结构单元I的碱性固化剂以铜和/或锌盐的形式,例如作为Zn(SCN)2*(DBN)2或Zn(Cl)2*(DBN)2来使用。
由于DBN在室温下是粘度非常低的化合物,其在较高温度下仅具有相对较低的真空稳定性,因此,除了作为固化剂的唯一用途之外,还有利的是将该分子或对ECC均聚负责的活性周边环境(Umgebung)以共价方式偶联在其他更高分子量的分子、例如含有丙烯酸酯、丙烯酸酯衍生物和/或环氧乙烷基团的化合物上,以便因此提高真空稳定性。
以下结构显示了固化剂组分的示例性母体化合物:
1,4,5,6-四氢-2R-嘧啶作为母体化合物或基体其以纯的形式和/或作为衍生物存在于固化剂中,和/或
1H-2R-2-咪唑啉作为母体化合物或基体,其以纯的形式和/或作为衍生物存在于固化剂中,其中R=甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、苄基、苯基、氟、氯、溴、碘、羟基、醛、羧酸酯。
上述结构III和IV可有效地与丙烯酸酯如TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、三羟甲基丙烷丙氧基化物三丙烯酸酯、四丙烯酸季戊四醇酯(PETA)、五丙烯酸二季戊四醇酯/六丙烯酸二季戊四醇酯和/或具有限定的分子长度的含环氧乙烷基团的化合物反应,以便稳定化。
例如,使用下列化合物之一与丙烯酸酯或丙烯酸酯衍生物和/或具有限定的分子长度的含环氧乙烷基团的化合物的加合物作为固化剂:
依克多因(Ectoin,即四氢甲基嘧啶羧酸)(CAS号96702-03-3)和/或任何依克多因衍生物,
1,4,5,6-四氢嘧啶(CAS号1606-49-1),
1,4,5,6-四氢-2-甲基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-乙基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-丙基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-异丙基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-丁基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-异丁基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-苯基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-苄基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-氟嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-氯嘧啶,
1,4,5,6-四氢2-溴嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-碘嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-氰基嘧啶,
2-甲基-2-咪唑啉(CAS号534-26-9),
2-苯基-2-咪唑啉(CAS号936-49-2),
2-苄基-2-咪唑啉(CAS号59-98-3),
2,4-二甲基-2-咪唑啉(CAS号930-61-0),
4,4-二甲基-2-咪唑啉(CAS号2305-59-1),以及上述化合物的任何混合物。
此外,固化剂包括例如每分子具有n=1至4个共价键合的羟基的组分。
例如,根据本发明的有利的工作实施例,在固化剂中单独存在或以任何所需混合物的形式存在的加成产物可为具有结构式V至X的下列化合物:
其中
R1、R2、R3和R4=H、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、苄基、苯基
n=1至12。
备选或作为补充地,在固化剂中,具有结构单元I的超碱为其稳定化还可结合到具有限定的分子长度的含环氧乙烷基团的化合物例如缩水甘油基化合物,例如缩水甘油醚或缩水甘油酯化合物,尤其是具有少于50个碳原子的化合物上。
例如,结合到具有限定的分子长度的含环氧乙烷基团的化合物,其每分子具有n=1-4个环氧乙烷官能度。
例如,在此可使用下列含环氧乙烷的化合物,尤其是缩水甘油基化合物,其与含有结构单元I的组分的加合物存在于固化剂中:
单缩水甘油醚和/或酯化合物(n=1),
二缩水甘油醚和/或酯化合物(n=2),
三缩水甘油醚和/或酯化合物(n=3)和/或
四缩水甘油醚和/或酯化合物(n=4),以及所述化合物的任何混合物。
此外,缩水甘油基化合物可衍生自双酚、二醇、三醇和/或高级醇,例如衍生自以下化合物的组:
单乙二醇(C2H4)(OH)2
丁二醇(C4H8)(OH)2
丁烯二醇(C4H6)(OH)2
丁炔二醇(C4H4)(OH)2
聚乙二醇H(OC2H4)x(OH)2,其中x=1至5000,
亚丙基二醇(Propylenglykol)(C3H6)(OH)2
聚丙二醇H(OC3H6)x(OH)2,其中x=1至5000,
二甘醇(C2H8O)(OH)2
丙二醇(C3H6)(OH)2(Propandiole),
新戊二醇(C5H10)(OH)2
环戊二醇(C5H8)(OH)2
环戊烯二醇(C5H6)(OH)2
甘油(C3H5)(OH)3
戊二醇(C5H10)(OH)2
季戊四醇(C5H8)(OH)4
己二醇(Hexandiole)(C6H12)(OH)2
亚己基二醇(Hexylenglykole)(C6H12)(OH)2
庚二醇(C7H14)(OH)2
辛二醇(C8H16)(OH)2
聚己内酯二醇,聚己内酯三醇,对苯二酚(C6H4)(OH)2
间苯二酚(C6H4)(OH)2
焦儿茶酚(C6H4)(OH)2
白藜芦醇(Rucinol)(C10H12)(OH)2
三甘醇(C6H12)(OH)2
-全芳族的、部分氢化和/或完全氢化的双酚A(C15H14)(OH)2、(C15H28)(OH)2,双酚F(C13H10)(OH)2,双酚S(C12H8O2S)(OH)2
-三环癸烷二甲醇(C12H18)(OH)2,甘油碳酸酯(C4H5)(OH)1
根据本发明的另一实施方式,固化剂具有在1至15mmol/g的范围内的氮密度D。这里使用的质量特异性的、可聚合的摩尔氮密度D由单位10-3mol/g(相当于每克千分之一摩尔)定义,其表示如下的氮原子的含量,该氮原子具有非芳族的且同时每分子10个未结合的电子对,并起到阴离子聚合引发剂的作用。
例如,在固化剂中,以下结构类型XI至XIV的化合物可单独地存在或作为任何所需的混合物存在:
其中
R1、R2和R3=甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、苄基、苯基,
x=1至12
n=1至4。
本发明上下文中的衍生物应理解为是指通过母体化合物的反应可获得的任何组分,即其分子包含另外的原子或另外的原子团来取代氢原子或官能团,或者其中除去原子或原子团。衍生物的化学和物理性质通常甚至不再与母体化合物相似,但也可相似。化学衍生物的制备称为衍生化。
根据本发明的有利的实施方式,固化催化剂在固体绝缘材料中以小于25重量%,例如0.001重量%至15重量%,优选地在0.01重量%至10重量%的范围内,特别优选地0.1重量%至5重量%的量存在,由此可实现几小时的胶凝时间。
根据优选的实施方式,由脂族和/或脂环族环氧树脂形成的灌注料与包括具有结构I的化合物的固化剂在0.5小时至48小时、优选地0.5小时至24小时、和特别优选地0.5小时至16小时的胶凝时间内在减压和灌注温度下反应。
灌注料和由其制备的绝缘材料可包含一种或多种环氧化的反应性稀释剂,即芳族和/或脂族的、短链至长链的和/或环状的缩水甘油醚;环状反应性稀释剂,例如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸甘油酯、糖酵解的聚丙二醇(glykolischePolypropylenglykole)和/或环氧化的聚丙二醇。
灌注料可包含填料和/或填料组合。例如,可使用由石英粉、氮化硼、熔融石英、氧化铝、硅灰石或氧化铝三水合物组成的微米级填料。
例如,可使用半导电的微米级和/或纳米级填料或填料组合或者经掺杂的填料或填料组合。
灌注料可包括常规阻燃剂和/或阻燃剂组合,以及任何其他添加剂。
均聚反应在此通常以阴离子的方式进行。
根据本发明的有利的实施方式,固化催化剂在20℃至150℃、优选地40℃至90℃、和特别优选地55℃至80℃的范围内的灌注温度下引发灌注树脂的聚合。
作为本发明的优选的实施方式的实例,示出了具有5重量%DBN(即1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯)的脂环族ECC(即双环氧化物3,4-环氧环己基甲基-3',4'-环氧环己烷羧酸酯)的灌注料的固化。作为测试,首先在145℃下进行固化10小时。可制造清澈、牢固且无缺陷的成型体。根据确定了如图1所示的凝胶时间。为此目的,在70℃至90℃下以ECC中的1-10重量%的DBN测定取决于温度的凝胶时间。
用ECC中的约5重量%的DBN以这种方式固化的成型材料通过动态差示量热法(10K/分钟,在氮气氛中,TA DSC Q100)来检测,其中可检测到两个玻璃化转变范围。例如,在约60℃下发现明显的第一玻璃化转变,以及在约153℃下发现不太明显的玻璃化转变,如图2所示。因此可假设在网络中存在两个均聚阶段,这导致成型材料的韧性。适配的固化曲线,例如更长的时间和/或更高的温度,使玻璃化转变比例向有利于更高的玻璃化转变推移。
图2示出了在145℃下10小时后ECC成型材料中在DBN(5重量%)中的玻璃化转变。
为了证明通过DBN实现ECC的均聚,进行了在DBN作为固化剂的情况下由ECC构成的灌注料的由阴离子引发的均聚反应的差示量热分析,其中DBN以7.5重量%存在于ECC中。将DBN搅拌到ECC中并在DSC中在氮气氛下以10K/分钟的加热速率在带凸缘的坩埚中加热。曲线图如图3所示。在反应焓大于650J/g和放热峰值为约157℃的情况下,ECC的均聚在机理方面与由超酸引发的阳离子均聚类似地进行。
图3中所示的在用DBN作为催化剂的情况下ECC的由阴离子引发的均聚反应的差示量热分析表明阴离子固化。
因此,5%DBN在ECC中的混合物(这里以来自Huntsman的CY179的形式)产生脆性的成型材料。图4示出了用5%DBN固化的ECC的Tg特性。这在技术领域是全新的并且令人惊讶,因为迄今认为空间位阻ECC的通过DBN的阴离子聚合是不可能的。
由于重点在于无酸酐的聚合,事实上仅保留了例如ECC的所谓的“均聚”,即ECC单体的相互交联以得到聚合物材料。
同时,这里首次公开的催化剂比迄今为止常用的超酸更便宜、容易获得且对水分和光的敏感性更低。由于其网络结构,所得到的成型材料也明显不易水解。
本发明首次公开了一种具有固化剂组分的灌注料,通过该固化剂组分能够实现根据现有技术迄今认为不可行的空间位阻环氧树脂的由阴离子引发的均聚。
为此目的,使用pKB值大于23的所谓的超碱。

Claims (24)

1.灌注料,包括空间位阻环氧树脂、特别地脂族和/或脂环族环氧树脂,以及包括固化剂,所述固化剂具有至少一种碱性化合物,所述碱性化合物具有在无水乙腈中测量的pKB值,例如,23或更高的MeCNpKB。
2.根据权利要求1所述的灌注料,其中所述固化剂包括至少一种示出结构单元I的组分
其中R1、R2、R3和/或R4相同或不同,并且例如为氢、支链或无支链的烷基、酰基和/或芳基部分,和/或特别地通过R2/R3和/或R1/R4之间的桥接形成至少一个环,其中根据有利的实施方式R4=H。
3.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其中所述固化剂在分子结构中没有任何NH官能度。
4.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其中具有结构单元I的组分作为络合物中的配体存在于所述固化剂中。
5.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其中所述固化剂包括化合物DBN,1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯,CAS号3001-72-7,其具有结构式II
6.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其中在所述固化剂中,具有结构单元I的组分作为与丙烯酸酯,丙烯酸酯衍生物和/或具有限定的分子长度、特别地具有至多50个碳原子的含环氧乙烷基团的化合物的加合物存在。
7.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其中具有结构单元I的组分是下列母体化合物的衍生物:
1,4,5,6-四氢-2R-嘧啶,其作为母体化合物或基体并以纯的形式和/或作为衍生物存在于所述固化剂中,和/或
1H-2R-2-咪唑啉,其作为母体化合物或基体,其以纯的形式和/或作为衍生物存在于所述固化剂中,其中R=甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、苄基、苯基、氟、氯、溴、碘、羟基、醛、羧酸酯。
8.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其中存在于所述固化剂中的具有结构单元I的组分是至少一种选自下列化合物的化合物:
依克多因(CAS号96702-03-3)和/或任何依克多因衍生物,
1,4,5,6-四氢嘧啶(CAS号1606-49-1),
1,4,5,6-四氢-2-甲基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-乙基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-丙基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-异丙基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-丁基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-异丁基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-苯基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-苄基嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-氟嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-氯嘧啶,
1,4,5,6-四氢2-溴嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-碘嘧啶,
1,4,5,6-四氢-2-氰基嘧啶,
2-甲基-2-咪唑啉(CAS号534-26-9),
2-苯基-2-咪唑啉(CAS号936-49-2),
2-苄基-2-咪唑啉(CAS号59-98-3),
2,4-二甲基-2-咪唑啉(CAS号930-61-0),
4,4-二甲基-2-咪唑啉(CAS号2305-59-1),以及上述化合物的任何混合物。
9.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其中至少一种具有n=1至4个共价键合的羟基的组分存在于所述固化剂中。
10.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其中至少一种具有结构式V至X之一的化合物单独地或以与其它化合物的混合物的形式存在于所述固化剂中:
其中
R1、R2、R3和R4=H、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、苄基、苯基,且n=1至12。
11.根据前述权利要求之一所述的灌注料,特别地根据权利要求6所述的灌注料,其中具有结构单元I的组分作为与以下化合物的加合物存在:丙烯酸酯和/或丙烯酸酯衍生物,例如TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、三羟甲基丙烷丙氧基化物三丙烯酸酯、五丙烯酸二季戊四醇酯/六丙烯酸二季戊四醇酯和/或PETA(四丙烯酸季戊四醇酯),以及丙烯酸酯和/或丙烯酸酯衍生物的任何混合物。
12.根据前述权利要求之一所述的灌注料,特别地根据权利要求6所述的灌注料,其中具有结构单元I的组分作为与以下化合物的加合物存在:具有限定的分子长度的含环氧乙烷基团的化合物,例如缩水甘油基化合物,特别地具有少于50个碳原子的化合物。
13.根据权利要求12所述的灌注料,其中具有结构单元I的组分作为与缩水甘油基化合物的加合物存在,所述缩水甘油基化合物选自以下化合物及其任何混合物:单缩水甘油醚和/或酯化合物、二缩水甘油醚和/或酯化合物、三缩水甘油醚和/或酯化合物和/或四缩水甘油醚和/或酯化合物。
14.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其中具有结构单元I的组分作为与具有限定的分子长度的含环氧乙烷基团的化合物的加合物存在,所述化合物具有n=1至n=4的环氧乙烷官能度。
15.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其中所述含环氧乙烷基团的化合物是高级醇、双酚、二醇、三醇的衍生物,例如来自下列化合物:
单乙二醇(C2H4)(OH)2
丁二醇(C4H8)(OH)2
丁烯二醇(C4H6)(OH)2
丁炔二醇(C4H4)(OH)2
聚乙二醇H(OC2H4)x(OH)2,其中x=1至5000,
亚丙基二醇(C3H6)(OH)2
聚丙二醇H(OC3H6)x(OH)2,其中x=1至5000,
二甘醇(C2H8O)(OH)2
丙二醇(C3H6)(OH)2
新戊二醇(C5H10)(OH)2
环戊二醇(C5H8)(OH)2
环戊烯二醇(C5H6)(OH)2
甘油(C3H5)(OH)3
戊二醇(C5H10)(OH)2
季戊四醇(C5H8)(OH)4
己二醇(C6H12)(OH)2
亚己基二醇(C6H12)(OH)2
庚二醇(C7H14)(OH)2
辛二醇(C8H16)(OH)2
聚己内酯二醇,聚己内酯三醇,对苯二酚(C6H4)(OH)2
间苯二酚(C6H4)(OH)2
(焦)儿茶酚(C6H4)(OH)2
白藜芦醇(C10H12)(OH)2
三甘醇(C6H12)(OH)2
-全芳族的、部分氢化和/或完全氢化的双酚A(C15H14)(OH)2、(C15H28)(OH)2,双酚F(C13H10)(OH)2,双酚S(C12H8O2S)(OH)2
-三环癸烷二甲醇(C12H18)(OH)2,甘油碳酸酯(C4H5)(OH)1
16.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其中所述固化剂具有在1mmol/g至15mmol/g的范围内的氮密度D。
17.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其中以下结构类型XI至XIV的化合物本身或以任何所需混合物的形式存在于所述固化剂中:
其中
R1、R2和R3=甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、苄基、苯基,
x=1至12且n=1至4。
18.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其中所述固化剂以最多25重量%的量存在于所述灌注料中,基于所述灌注料的总质量。
19.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其还包括添加剂、阻燃剂和/或反应性稀释剂。
20.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其以填充或未填充的形式存在。
21.根据前述权利要求之一所述的灌注料,其中填料作为填料组合存在。
22.绝缘材料,其可通过灌注和固化根据权利要求1至21之一所述的灌注料而获得。
23.绝缘体系,特别地涉及电绝缘,其包括根据权利要求22所述的绝缘材料。
24.灌注料以含填料或无填料的形式通过阴离子凝胶化和/或固化而作为浇铸树脂、熔渗树脂、浸渍树脂和/或包封树脂在电气工程中的用途。
CN201780073929.9A 2016-11-29 2017-11-28 灌注料、绝缘材料及其用途 Pending CN110023371A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016223662.8 2016-11-29
DE102016223662.8A DE102016223662A1 (de) 2016-11-29 2016-11-29 Vergussmasse, Isolationswerkstoff und Verwendung dazu
PCT/EP2017/080610 WO2018099891A1 (de) 2016-11-29 2017-11-28 Vergussmasse, isolationswerkstoff und verwendung dazu

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110023371A true CN110023371A (zh) 2019-07-16

Family

ID=60888355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780073929.9A Pending CN110023371A (zh) 2016-11-29 2017-11-28 灌注料、绝缘材料及其用途

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210102027A1 (zh)
EP (1) EP3523348A1 (zh)
CN (1) CN110023371A (zh)
DE (1) DE102016223662A1 (zh)
WO (1) WO2018099891A1 (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127562A (en) * 1974-09-12 1978-11-28 Veba-Chemie Aktiengesellschaft Method of preparing coatings
CN1039322A (zh) * 1988-07-14 1990-01-31 西门子公司 制造用于导电体的热硬化环氧树脂-酸酐混合物浸渍绝缘层的绝缘带
CN1156463A (zh) * 1994-07-18 1997-08-06 国际壳牌研究有限公司 用于环氧树脂的环氧化低粘度橡胶增韧改性剂
WO1999043729A1 (en) * 1998-02-27 1999-09-02 Vantico Ag Curable composition comprising epoxidised natural oils
CN1989168A (zh) * 2004-05-21 2007-06-27 通用电气公司 用于固化环氧树脂、环氧树脂组合物、和粉末涂料组合物的催化剂
JP2009114390A (ja) * 2007-11-08 2009-05-28 Daicel Chem Ind Ltd エポキシ樹脂組成物、及びその硬化物
WO2009072632A1 (ja) * 2007-12-07 2009-06-11 Jsr Corporation 硬化性組成物、光学素子コーティング用組成物、およびled封止用材料ならびにその製造方法
CN103103584A (zh) * 2011-10-24 2013-05-15 罗门哈斯电子材料有限公司 镀液和镀覆方法
DE102012111836A1 (de) * 2012-12-05 2014-06-05 Schott Ag Beschichtungsmaterial und Substrat mit einer semitransparenten Beschichtung
WO2015064555A1 (ja) * 2013-10-28 2015-05-07 富士フイルム株式会社 感光性樹脂組成物、パターンの製造方法、硬化膜、有機el表示装置の製造方法、および液晶表示装置の製造方法
CN104870509A (zh) * 2013-01-08 2015-08-26 Sika技术股份公司 用于低排放环氧树脂产品的固化剂
CN105051122A (zh) * 2013-03-11 2015-11-11 比克化学股份有限公司 提高触变性的添加剂和含有所述添加剂的组合物
CN105916844A (zh) * 2014-02-06 2016-08-31 株式会社艾迪科 新型化合物及含有其的环氧树脂组合物

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH487958A (de) * 1968-03-19 1970-03-31 Ciba Geigy Härtbare Mischungen aus Epoxidharzen und cyclischen Harnstoffderivaten
US3549592A (en) * 1968-08-05 1970-12-22 Jefferson Chem Co Inc Curing epoxy resins with amidines
DE2326668B2 (de) * 1973-05-25 1977-08-11 Veba-Chemie Ag, 4660 Gelsenkirchen-Buer Verfahren zur herstellung von ueberzuegen oder beschichtungen
DE4432188A1 (de) * 1994-09-09 1996-03-14 Siemens Ag Epoxidharzformmassen zur Umhüllung von elektronischen Bauelementen
KR19990021907A (ko) * 1995-05-24 1999-03-25 디어터 크리스트, 베르너 뵈켈 할로겐을 함유하지 않는 난연성 에폭시수지 성형재료
DE102011013645A1 (de) * 2011-03-11 2012-09-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Epoxidharzsystem mit visueller Kontrolle des Aushärtezustandes
DE102013226705A1 (de) * 2013-12-19 2015-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Durchschlag- und überschlagsichere Gießharzzusammensetzung

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127562A (en) * 1974-09-12 1978-11-28 Veba-Chemie Aktiengesellschaft Method of preparing coatings
CN1039322A (zh) * 1988-07-14 1990-01-31 西门子公司 制造用于导电体的热硬化环氧树脂-酸酐混合物浸渍绝缘层的绝缘带
CN1156463A (zh) * 1994-07-18 1997-08-06 国际壳牌研究有限公司 用于环氧树脂的环氧化低粘度橡胶增韧改性剂
WO1999043729A1 (en) * 1998-02-27 1999-09-02 Vantico Ag Curable composition comprising epoxidised natural oils
CN1989168A (zh) * 2004-05-21 2007-06-27 通用电气公司 用于固化环氧树脂、环氧树脂组合物、和粉末涂料组合物的催化剂
JP2009114390A (ja) * 2007-11-08 2009-05-28 Daicel Chem Ind Ltd エポキシ樹脂組成物、及びその硬化物
WO2009072632A1 (ja) * 2007-12-07 2009-06-11 Jsr Corporation 硬化性組成物、光学素子コーティング用組成物、およびled封止用材料ならびにその製造方法
CN103103584A (zh) * 2011-10-24 2013-05-15 罗门哈斯电子材料有限公司 镀液和镀覆方法
DE102012111836A1 (de) * 2012-12-05 2014-06-05 Schott Ag Beschichtungsmaterial und Substrat mit einer semitransparenten Beschichtung
CN104870509A (zh) * 2013-01-08 2015-08-26 Sika技术股份公司 用于低排放环氧树脂产品的固化剂
CN105051122A (zh) * 2013-03-11 2015-11-11 比克化学股份有限公司 提高触变性的添加剂和含有所述添加剂的组合物
WO2015064555A1 (ja) * 2013-10-28 2015-05-07 富士フイルム株式会社 感光性樹脂組成物、パターンの製造方法、硬化膜、有機el表示装置の製造方法、および液晶表示装置の製造方法
CN105916844A (zh) * 2014-02-06 2016-08-31 株式会社艾迪科 新型化合物及含有其的环氧树脂组合物

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘守贵 等: "新型高效环氧树脂固化促进剂的研制及应用", 《绝缘材料通讯》 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3523348A1 (de) 2019-08-14
US20210102027A1 (en) 2021-04-08
DE102016223662A1 (de) 2018-05-30
WO2018099891A1 (de) 2018-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8703010B2 (en) Curing agent for epoxy resins and epoxy resin compositions
CN104470965B9 (zh) 环氧树脂、环氧树脂组合物及固化物
WO2004035558A1 (ja) 脂環式ジエポキシ化合物の製造方法、硬化性エポキシ樹脂組成物、電子部品封止用エポキシ樹脂組成物、電気絶縁油用安定剤、および電気絶縁用注型エポキシ樹脂組成物
CN100404519C (zh) 脂环族二环氧化合物的制造方法、固化性环氧树脂组合物、电子部件密封用环氧树脂组合物、电绝缘油用稳定剂及电绝缘铸塑环氧树脂组合物
CN102741314B (zh) 含磷环氧树脂的制备方法、环氧树脂组合物及其固化物
EP2230267A1 (en) Curable Epoxy Resin Composition
JP3734602B2 (ja) エポキシ樹脂組成物および半導体封止用エポキシ樹脂組成物
US20050004270A1 (en) Curable epoxy resin composition, fabrication process using the same and shaped articles obtained therefrom
US3637572A (en) Epoxy resins with organoboron cure promotors
JP5842600B2 (ja) エポキシ樹脂組成物、硬化物、透明封止材料及び光半導体装置
TW200815385A (en) Acid anhydride ester and composition thereof, and heat-curable resin composition and cured product thereof
JP4237600B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置
JP6620981B2 (ja) 熱硬化性成形材料、その製造方法および半導体封止材
CN110023371A (zh) 灌注料、绝缘材料及其用途
JPH0340053B2 (zh)
CA1287638C (en) Orthocarbonates
JP6171284B2 (ja) 高純度脂環式ジエポキシ化合物、硬化性エポキシ樹脂組成物、硬化物、透明封止材料および発光素子
JP3480552B2 (ja) エポキシ樹脂組成物
JP4142155B2 (ja) エポキシ樹脂及びその製造方法
JPH0532866A (ja) 光透過性エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置
JPH10324733A (ja) エポキシ樹脂組成物、エポキシ樹脂の製造方法及び半導体封止材料
KR102367500B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치
KR102387481B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
JP2017210613A (ja) エポキシ樹脂組成物
JPH07238145A (ja) エポキシ樹脂組成物

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190716