CN112852102B - 一种户外复合绝缘子用柔性环氧组合物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种户外复合绝缘子用柔性环氧组合物的制备方法；将环氧树脂、增韧剂、环氧稀释剂、部分固化剂加热预聚后，再与剩余固化剂、无机填料、促进剂加热混合，得到户外复合绝缘子用柔性环氧预混料；所述户外复合绝缘子用柔性环氧预混料经过热固化，得到户外复合绝缘子用柔性环氧组合物。本发明的环氧组合物适用于代替硅橡胶做复合绝缘子伞裙材料，相比传统的陶瓷、玻璃和硅橡胶伞裙材料具有质量轻、机械强度高、电性能优异。能够解决鸟啄、人员检修问题以及复合绝缘子在低温拉伸开裂的问题，即在昼夜温差大的地方复合绝缘子还能保持正常运行，伞裙不开裂。

Description

一种户外复合绝缘子用柔性环氧组合物的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术，具体涉及一种户外复合绝缘子用柔性环氧组合物的制备方法。
背景技术
目前电网中绝缘子材料有瓷绝缘子、玻璃绝缘子、硅橡胶复合绝缘子以及环氧复合绝缘子，其中陶瓷和玻璃材质的质量大、容易损坏，而硅橡胶材料主要是刚性较差，存在鸟啄问题和限制人员检修，现如今环氧材复合绝缘子是比较理想中的材料，采用耐候性脂环环氧树脂或氢化双酚A环氧树脂和有机硅改性的环氧树脂或纳米橡胶类的增韧剂混拼改性可得到耐高低温、耐热、耐紫外以及良好电绝缘性和力学性能的聚合物材料。
从材料的角度看现在的有机硅改性环氧树脂存在稳定性差、硅含量低和成本高的问题，纳米橡胶类型的耐紫外差，而户外系统一般只能选择不含苯环和不饱和键的环氧树脂进行改性；从应用角度看在昼夜温差大的地区，复合绝缘子容易出现开裂问题，导致地区断电，不适合用在温差大的地区。
发明内容
鉴于上述现有技术中的问题和不足，本发明提供了一种用于中压户外电气绝缘系统的环氧组合物，通过引入脂肪族长链的环氧化合物和带微量羟基的多元醇聚合物得到的改性环氧树脂，加入相关功能性填料，使该组合物具有特殊的力学和电气绝缘性能。本发明新型的环氧组合物属于户外绝缘电气领域所用，主要用在中压复合绝缘子。
本发明采用如下技术方案：
一种户外复合绝缘子用柔性环氧预混料的制备方法，具体为，将环氧树脂、增韧剂、环氧稀释剂、部分固化剂加热预聚后，再与剩余固化剂、无机填料、促进剂加热混合，得到户外复合绝缘子用柔性环氧预混料。
本发明公开了一种户外复合绝缘子用柔性环氧组合物的制备方法，包括以下步骤，将环氧树脂、增韧剂、环氧稀释剂、部分固化剂加热预聚后，再与剩余固化剂、无机填料、促进剂加热混合，得到户外复合绝缘子用柔性环氧预混料；所述户外复合绝缘子用柔性环氧预混料经过热固化，得到户外复合绝缘子用柔性环氧组合物。
本发明中，以部分固化剂与剩余固化剂的质量份和为固化剂质量份，部分固化剂为固化剂总重量的35～45％。
本发明中，预聚的温度为90～110℃，时间为4～6h；加热混合的温度为90～110℃，时间为4～6h，优选加热混合在真空下进行；热固化为130-150℃下加热20-35min；优选的，热固化后进行后固化，为120-150℃后固化8-10h。
本发明中，以环氧树脂、增韧剂、环氧稀释剂、固化剂、无机填料、促进剂为原料制备户外复合绝缘子用柔性环氧组合物；按质量份计，原料组成如下：
Figure BDA0002891036780000021
Figure BDA0002891036780000031
优选的，
Figure BDA0002891036780000032
进一步优选的，
Figure BDA0002891036780000033
本发明中，环氧树脂(A)由脂环族环氧树脂、脂肪族长链环氧树脂组成；脂肪族长链环氧树脂为C12-C36的单官能环氧或者双官能环氧基团的化合物。
本发明中，增韧剂(B)为含羟基基团的多元醇聚合物，提高材料的耐高低温性、柔韧性以及断裂伸长率。
本发明中，稀释剂(C)为活性单官能环氧基或者双官能环氧基缩水甘油醚，既能降低体系粘度又能降低环氧树脂的成本，且对环氧树脂有部分增韧和对复合材料使用的性能也不会造成显著变化的作用。
本发明中，无机填料(D)由阻燃性、耐热性、低膨胀性的填料组成，比如无机填料选自氢氧化铝、硅微粉、红磷、氰尿酸三聚氰胺中的一种或几种；无机填料的目数为400目-2000目。
本发明中，固化剂(E)为不含不饱和键的酸酐固化剂，使得环氧树脂在一定温度下固化交联成三维网状的高分子聚合物；优选甲基六氢邻苯二甲酸酐、聚壬二酸酐、聚癸二酸酐等。
本发明中，促进剂(F)为叔胺类或咪唑类，比如苄基二甲胺、三-(二甲氨基甲基)苯酚、1-甲基咪唑。促进剂是降低环氧固化温度和加快环氧反应速度的材料。
本发明的优点
1.本发明的环氧组合物适用于代替硅橡胶做复合绝缘子伞裙材料，相比传统的陶瓷、玻璃和硅橡胶伞裙材料具有质量轻、机械强度高、电性能优异。能够解决鸟啄、人员检修问题以及复合绝缘子在低温拉伸开裂的问题，即在昼夜温差大的地方复合绝缘子还能保持正常运行，伞裙不开裂。
2.与现在最接近的技术相比在成本上具有一定的优势，制备工艺较简单易操作。
具体实施方式
本发明的户外复合绝缘子用柔性环氧组合物由环氧树脂、增韧剂、环氧稀释剂、无机填料、固化剂、促进剂制备得到；将环氧树脂、增韧剂、环氧稀释剂、部分固化剂加热预聚后，再与剩余固化剂、无机填料、促进剂加热混合，得到户外复合绝缘子用柔性环氧预混料；所述户外复合绝缘子用柔性环氧预混料经过热固化，得到户外复合绝缘子用柔性环氧组合物。无需其他组分与步骤，得到的环氧树脂固化物具有优异的断裂伸长率，尤其具有优异的低温断裂伸长率。
本发明公开的户外复合绝缘子用柔性环氧组合物的制备方法如下：
(1)将脂环族环氧树脂、脂肪族长链环氧树脂、环氧稀释剂(B)、增韧剂(C)、固化剂(E)总重量35～45％的酸酐固化剂投入混料搅拌釜中，加热至90～110℃充分匀速搅拌4～6h，转速为600～800r/min；即得到改性的环氧树脂；
(2)将(1)中改性的环氧树脂、剩余固化剂(E)、促进剂(F)再次投入到混料搅拌釜中，加热至60～80℃搅拌均匀，再将填料(D)投入搅拌釜中，温度控制在100℃，真空脱水4h，真空度为≤-0.09，得到混合料；混料搅拌釜保持转速为600～800r/min；
(3)根据常规方法，将(2)中的混合料加入到预热的模具中，在130～150℃下加热20～35min成型；然后脱模，放置鼓风干燥箱中，120～150℃后固化8～10h。
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，本发明的典型但非限制性实施例如下。具体实施例方案如表1。
表1实施例配方
Figure BDA0002891036780000051
Figure BDA0002891036780000061
其中，环氧树脂由重量比100∶20的脂环族环氧树脂(泰特尔TTA184)、长链环氧树脂(国都化学YD-171)组成；稀释剂为聚丙二醇二缩水甘油醚(CAS号26142-30-3)；增韧剂购自北京清大奇士VL-2；无机填料为硅微粉(1000目)；固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐；促进剂为1-甲基咪唑。
上述户外复合绝缘子用的新型柔性环氧组合物的制备方法如下：
(1)将脂环族环氧树脂、脂肪族长链环氧树脂、环氧稀释剂、增韧剂、固化剂总重量40％的酸酐固化剂投入混料搅拌釜中，加热至100℃充分匀速搅拌5h，转速为700r/min；即得到改性的环氧树脂；
(2)将(1)中改性的环氧树脂、剩余固化剂、促进剂投入到混料搅拌釜中，加热至70℃搅拌均匀，再将填料投入搅拌釜中，温度控制在100℃，真空脱水4h，保持真空度为≤-0.09MPa，得到混合料，为柔性环氧预混料；混料搅拌釜保持转速为800r/min；
(3)根据常规方法，将(2)中的混合料加入到预热(140℃)的模具中，在140℃下加热30min成型；然后脱模，放置鼓风干燥箱中，140℃后固化9h，得到环氧组合物。
根据常规方法进行性能测试，力学性能利用万能试验机，阻燃根据UL94标准；结果见表2。
表2实施例测试结果
Figure BDA0002891036780000062
Figure BDA0002891036780000071
对比例
将实施例6中的环氧树脂全部采用脂环族环氧树脂(泰特尔TTA184)，其余不变，得到的环氧组合物经过同样的测试，低温(-15℃)拉伸断裂伸长率为0.5％。
将实施例6中的环氧树脂全部采用长链环氧树脂(国都化学YD-171)，其余不变，得到的环氧组合物经过同样的测试，低温(-15℃)拉伸断裂伸长率为4.5％。
将实施例6的制备方法调整为：
(1)将脂环族环氧树脂、脂肪族长链环氧树脂、环氧稀释剂、增韧剂、固化剂和促进剂以及填料一起投入到搅拌釜中，温度控制在100℃，真空脱水4h，保持真空度为≤-0.09MPa，得到混合料，为柔性环氧预混料；混料搅拌釜保持转速为800r/min；
(2)根据常规方法，将(1)中的混合料加入到预热(140℃)的模具中，在140℃下加热30min成型；然后脱模，放置鼓风干燥箱中，140℃后固化9h，得到环氧组合物，经过同样的测试，低温(-15℃)拉伸断裂伸长率为5.8％。
另外，实施例6拉伸强度为23MPa，弯曲强度为25MPa，冲击强度为21KJ/m2，说明本发明具有优异的弹性，尤其是具有优异的低温断裂伸长率。本发明公开了了优良高韧性、高伸长率的改性环氧树脂，不含不饱和键的户外环氧体系以及实现该改性环氧树脂的工艺。

Claims (6)

1.一种户外复合绝缘子用柔性环氧预混料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，将环氧树脂、增韧剂、环氧稀释剂、部分固化剂加热预聚后，再与剩余固化剂、无机填料、促进剂加热混合，得到户外复合绝缘子用柔性环氧预混料；环氧树脂由重量比100∶20的脂环族环氧树脂、脂肪族长链环氧树脂组成，所述脂环族环氧树脂为泰特尔TTA184，长链环氧树脂为国都化学YD-171；增韧剂为含羟基基团的多元醇聚合物；环氧稀释剂为活性单官能环氧基或者双官能环氧基缩水甘油醚；无机填料由阻燃性、耐热性、低膨胀性的填料组成；固化剂为酸酐固化剂；促进剂为叔胺类或咪唑类促进剂；按质量份计，原料如下：
环氧树脂 120份
增韧剂 20份
环氧稀释剂 10～20份
无机填料 240～260 份
固化剂 70～80份
促进剂 0.2份。
2.根据权利要求1所述户外复合绝缘子用柔性环氧预混料的制备方法，其特征在于，部分固化剂为固化剂总重量的35～45%。
3.一种户外复合绝缘子用柔性环氧组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，将环氧树脂、增韧剂、环氧稀释剂、部分固化剂加热预聚后，再与剩余固化剂、无机填料、促进剂加热混合，得到户外复合绝缘子用柔性环氧预混料；所述户外复合绝缘子用柔性环氧预混料经过热固化，得到户外复合绝缘子用柔性环氧组合物；按质量份计，原料如下：
环氧树脂 120份
增韧剂 20份
环氧稀释剂 10～20份
无机填料 240～260 份
固化剂 70～80份
促进剂 0.2份
环氧树脂由重量比100∶20的脂环族环氧树脂、脂肪族长链环氧树脂组成，所述脂环族环氧树脂为泰特尔TTA184，长链环氧树脂为国都化学YD-171；增韧剂为含羟基基团的多元醇聚合物；环氧稀释剂为活性单官能环氧基或者双官能环氧基缩水甘油醚；无机填料由阻燃性、耐热性、低膨胀性的填料组成；固化剂为酸酐固化剂；促进剂为叔胺类或咪唑类促进剂。
4.根据权利要求3所述户外复合绝缘子用柔性环氧组合物的制备方法，其特征在于，预聚的温度为90～110℃，时间为4～6h；加热混合的温度为90～110℃，时间为4～6h。
5.根据权利要求3所述户外复合绝缘子用柔性环氧组合物的制备方法，其特征在于，热固化为130-150℃下加热20-35min；热固化后进行后固化。
6.根据权利要求3所述户外复合绝缘子用柔性环氧组合物的制备方法，其特征在于，后固化为120-150℃后固化8-10h。
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