CN110128788A - 一种阻燃型高韧性环氧树脂浇注材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阻燃型高韧性环氧树脂浇注材料，环氧树脂浇注材料由以下材料按重量比计组成：树脂100％，固化剂80％；树脂包括双酚A型环氧树脂128 5％～85％和核壳增韧剂DY040 15％～95％；固化剂包括甲基四氢基邻苯二甲酸酐1％～40％和甲基六氢基邻苯二甲酸酐1％～60％，N,N‑二甲基苄0.1％～0.4％，OD‑PN反应性阻燃剂1％～35％，本发明在双酚A环氧机械性能好、工艺性好等基础上，对于环氧树脂系统的固化剂部分进行改性处理，增强整体浇注材料固化物的阻燃性能。

Description

一种阻燃型高韧性环氧树脂浇注材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电气绝缘材料，尤其涉及一种阻燃型高韧性环氧树脂浇注材料。

背景技术

电气产品特别是户内使用类型，或者户外靠近居民区域，需要优良的阻燃防火性能，双酚A型环氧树脂由于本身大分子链结构，在不加以改性处理的情况下，存在固化物易燃的特性，而目前电气类浇注产品广泛的使用双酚A型环氧树脂系统，部分使用添加额外氢氧化铝等阻燃剂成本高，工艺性能差，难以大批量应用于电气绝缘产品，电气绝缘行业急需适合大批量使用的性能好，成本低的阻燃型双酚A环氧树脂系统，本发明使用双酚A环氧为基材，对固化剂部分增加反应性阻燃剂化学合成的方式，双酚A型环氧树脂由于本身存在大分子链结构，苯环比例相对较少，耐热性和阻燃型明显不足。本发明在双酚A环氧机械性能好、工艺性好等基础上，对于环氧树脂系统的固化剂部分进行改性处理，增强整体浇注材料固化物的阻燃性能。

发明内容

为克服上述不足，本发明提供了一种阻燃型高韧性环氧树脂浇注材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种阻燃型高韧性环氧树脂浇注材料，包括树脂和固化剂，其特征在于，所述的环氧树脂浇注材料由以下材料按重量比计组成：树脂100％，固化剂80％；所述的树脂包括双酚A型环氧树脂128 5％～85％和核壳增韧剂DY040 15％～95％；所述的固化剂包括甲基四氢基邻苯二甲酸酐1％～40％和甲基六氢基邻苯二甲酸酐1％～60％，N,N-二甲基苄0.1％～0.4％，OD-PN反应性阻燃剂1％～35％。

所述的树脂包括双酚A型环氧树脂128 85％和核壳增韧剂DY040 15％；所述的固化剂包括甲基四氢基邻苯二甲酸酐40％和甲基六氢基邻苯二甲酸酐60％，N,N-二甲基苄0.4％，OD-PN反应性阻燃剂35％。

一种阻燃型高韧性环氧树脂浇注材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、将双酚A型环氧树脂128和核壳增韧剂DY040按照比例混合，其中DY040比例不少于15％，混合搅拌3个小时制备成树脂；

(2)、将甲基四氢基邻苯二甲酸酐和甲基六氢基邻苯二甲酸酐按照4:6的比例混合。然后添加N,N-二甲基苄0.1～0.4％总重量比例进行物理高速搅拌，温度控制在40℃，连续搅拌2个小时后，开始添加OD-PN反应性阻燃剂，比例占重量比约35％，并开始抽真空，真空度控制在2-4mbar，连续搅拌3个小时后测试粘度稳定在200mPa.s左右，颜色棕黄色，整体分散均匀；

(3)、将步骤1的树脂和步骤2的固化剂按照100:80重量比进行混合搅拌，140℃高温固化8小时后测试机械强度以及阻燃性能，其中阻燃性能可达到UL的阻燃最高等级V0级别，拉伸强度达到70N/mm2，玻璃化转变温度TG可稳定在70℃，韧性指标临界应力密度因数(KIC)是2.4，添加填料或者不添加填料均可达到良好的阻燃效果，浇注性能良好，总体粘度较低，可以很好的渗透。

本发明在双酚A环氧机械性能好、工艺性好等基础上，对于环氧树脂系统的固化剂部分进行改性处理，增强整体浇注材料固化物的阻燃性能。

附图说明：

图1为使用Brockfield仪器测量本发明在80℃的黏度变化图。

图2为使用Gelnorm凝胶仪测得本发明凝胶时间随温度的变化图。

图3为本发明击穿强度损失因数(tanδ)随温度的变化图。

图4为本发明击穿强度的积电阻率(ρ)随温度的变化图。

图5为本发明击穿强度的介电常数(r)随温度的变化图。

图6为本发明生产工艺流程图。

具体实施方式：

下面结合图1、图2、图3、图4、图5、图6通过实施例对本发明进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种阻燃型高韧性环氧树脂浇注材料，环氧树脂浇注材料由以下材料按重量比计组成：树脂100％，固化剂80％；树脂包括双酚A型环氧树脂128 5％～85％和核壳增韧剂DY040 15％～95％；固化剂包括甲基四氢基邻苯二甲酸酐1％～40％和甲基六氢基邻苯二甲酸酐1％～60％，N,N-二甲基苄0.1％～0.4％，OD-PN反应性阻燃剂1％～35％。

实施例2

一种阻燃型高韧性环氧树脂浇注材料的制备方法，包括以下步骤：

1、将双酚A环氧树脂和核壳增韧稀释剂按照比例混合进行物理搅拌均匀，得到低粘度的双酚A树脂液体；

2、将甲基四氢苯酐和N,N-二甲基苄胺按照比例混合得到初始固化剂，然后通过加温加压真空方式，将含磷复合型OD-PN阻燃剂融合在固化剂体系中；

3、树脂和固化剂体系按照一定比例使用，即可满足不同工艺需求生产电气绝缘类设备。

实施例3

一种阻燃型高韧性环氧树脂浇注材料的制备方法，如图6，包括以下步骤：

1、将双酚A型环氧树脂128和核壳增韧剂DY040按照比例混合其中DY040比例不低于15％，混合搅拌3个小时制备成树脂。经过检测树脂粘度稳定在3000mPa.s，适用于多行业应用。

2、将甲基四氢基邻苯二甲酸酐和甲基六氢基邻苯二甲酸酐按照4:6的比例混合。然后添加N,N-二甲基苄0.1-0.4％总重量比例进行物理高速搅拌，温度控制在40℃，连续搅拌2个小时后，开始添加OD-PN反应性阻燃剂(添加在固化剂中比例占重量比约35％)并开始抽真空，真空度控制在2-4mbar，连续搅拌3个小时后测试粘度稳定在200mPa.s左右，颜色棕黄色。整体分散均匀。

3、将树脂和固化剂按照100:80重量比进行混合搅拌，140℃高温固化8小时后测试机械强度以及阻燃性能。其中阻燃性能经过多次测试均可达到UL的阻燃最高等级V0级别，拉伸强度经过检测可以达到70N/mm2。玻璃化转变温度TG可稳定在70℃左右。韧性指标临界应力密度因数(KIC)是2.4左右。表明系统满足电工产品绝缘使用，且韧性较高，阻燃性能优良。经过浇注试样，浇注性能良好，添加填料或者不添加填料均可达到良好的阻燃效果，浇注性能良好，总体粘度较低，可以很好的渗透。

本发明的特点是：

1、使用核壳增韧稀释剂增强系统的韧性，提高固化物的抗开裂性能，扩展应用环境。

2、使用化学合成反应性固化剂，调节环氧系统反应速度，通过改性提高环氧树脂系统的阻燃性能。

本发明产品数据(指导值)

EH228内含促进剂，长期贮藏于高于室温的环境下，会导致产品的粘度增加,而影响整个系统的反应性。本产品是易受湿度影响，所以部分材料使用后，包装容器一定要立即重新密封。

本发明产品储存:

产品应在干燥、5-25℃的环境中，储存于密封紧固的原容器中。在这种条件下，储存期对应与包装标签上所示过期日期。超过该日期后，产品要经过化验，才能确定是否仍然有效。容器中的材料，如果只使用了一部分，则应立即密封紧固。

有关废物处理和万一失火条件下产品分解的有害物质信息，请参考具体材料的安全数据表

工艺(指导值)

处理液体树脂系统的基本方法

在使用ER228浇注树脂系统时，可以获得较长的使用期。在真空和室温或略高于室温的条件下，把所有组份一起充分混合。填料的充分浸润极其重要。正确的混料会使得：

系统准备：更好的流动性并减小收缩趋势

更低的内部应力从而改善制品的机械强度

在高压设备中改进局部放电性能

在高压设备中改进局部放电性能对于中到高粘度的ER228浇注树脂系统，而且混料温度较低的情形，我们推荐特别的薄膜脱气混料设备，由于摩擦作用，它可以产生另外的自升温0-15℃。对于低粘度的ER228浇注树脂系统，通常的锚式搅拌混料器已足够。

混料时间取决于混合温度，数量，混料设备及具体应用场合，可以为0.5到3小时。所需真空度为0.5至8mbar。单个组份的蒸气压应于以考虑。

在<25℃下的有效适用期约为两天。传统终混罐应每周清洗一次或下班前清洗。如果工作间断时间较长，含有混合料的管道和计量设备必须用冷却和清理，如果管道的温度冷却到低于18度，周末中断(约48小时)工作而不清洗是可能的。对各种温度下的工艺粘度数据和凝胶时间，请参考图1及图2。

模具温度

传统真空浇注65-75℃

脱模时间(取决于模具温度和浇注体积)10-40min

传统真空浇注5–8小时

固化条件

传统真空浇注80℃-6小时、100℃-4小时、130℃-8小时

要判断交联反应是否完全，最后性能是否最优，有必要对实际物品做相关的试验，或测量玻璃化转变温度。制造过程中不同的凝胶和固化程序，可以导致不同的交联程度和玻璃化转变温度。

试验工艺(指导值)ER228/EH228/填料，混合比Mix ratio：100:80：220，工艺粘度见图1，凝胶/固化时间见图2。

机械和物理性能(指导值)ER228/EH228/填料，混合比Mix ratio：100:80：220pbw，由标准试样在23℃下测定试样经4小时-80℃再10小时于130℃固化。

50*50*4cm3)10天,于23℃ ISO62％重量比(pbw)，0.1-0.2

密度于25℃(填料含量：65％重量)g/cm3 1.75-1.85

电气性能(指导值)ER228/EH228/填料，混合比Mix ratio：100：80：220

由标准试样在23℃下测定试样经4小时-80℃再10小时于130℃固化,击穿强度见图3，图4，图5。

Claims (3)

1.一种阻燃型高韧性环氧树脂浇注材料，包括树脂和固化剂，其特征在于，所述的环氧树脂浇注材料由以下材料按重量比计组成：树脂100％，固化剂80％；所述的树脂包括双酚A型环氧树脂128 5％～85％和核壳增韧剂DY040 15％～95％；所述的固化剂包括甲基四氢基邻苯二甲酸酐1％～40％和甲基六氢基邻苯二甲酸酐1％～60％，N,N-二甲基苄0.1％～0.4％，OD-PN反应性阻燃剂1％～35％。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃型高韧性环氧树脂浇注材料，其特征在于：所述的树脂包括双酚A型环氧树脂128 85％和核壳增韧剂DY040 15％；所述的固化剂包括甲基四氢基邻苯二甲酸酐40％和甲基六氢基邻苯二甲酸酐60％，N,N-二甲基苄0.4％，OD-PN反应性阻燃剂35％。

3.根据权利要求1或者2所述的一种阻燃型高韧性环氧树脂浇注材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、将双酚A型环氧树脂128和核壳增韧剂DY040按照比例混合，其中DY040比例不少于15％，混合搅拌3个小时制备成树脂；

(2)、将甲基四氢基邻苯二甲酸酐和甲基六氢基邻苯二甲酸酐按照4:6的比例混合。然后添加N,N-二甲基苄0.1～0.4％总重量比例进行物理高速搅拌，温度控制在40℃，连续搅拌2个小时后，开始添加OD-PN反应性阻燃剂，比例占重量比约35％，并开始抽真空，真空度控制在2-4mbar，连续搅拌3个小时后测试粘度稳定在200mPa.s左右，颜色棕黄色，整体分散均匀；

(3)、将步骤1的树脂和步骤2的固化剂按照100:80重量比进行混合搅拌，140℃高温固化8小时后测试机械强度以及阻燃性能，其中阻燃性能可达到UL的阻燃最高等级V0级别，拉伸强度达到70N/mm2，玻璃化转变温度TG可稳定在70℃，韧性指标临界应力密度因数(KIC)是2.4，添加填料或者不添加填料均可达到良好的阻燃效果，浇注性能良好，总体粘度较低，可以很好的渗透。