KR101888885B1 - 발수성이 우수한 중전기용 에폭시계 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
발수성이 우수한 중전기용 에폭시계 수지 조성물에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 에폭시계 수지 조성물은 에폭시계 수지 100중량부에 대하여, 수산화 알루미늄 100~130중량부, 유리섬유 30~50중량부, 불소화합물로 표면처리 된 실리카 입자 100~120중량부, 첨가제 1~30중량부를 포함하는 주제; 및 산무수물 경화제 100중량부에 대하여, 수산화 알루미늄 100~130중량부, 유리섬유 30~50중량부, 불소화합물로 표면처리 된 실리카 입자 100~120중량부, 첨가제 1~30중량부를 포함하는 경화제;를 포함하고, 상기 첨가제는 실리콘계 소포제 및 습윤 분산제 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에폭시계 수지 조성물은 에폭시계 수지 100중량부에 대하여, 수산화 알루미늄 100~130중량부, 유리섬유 30~50중량부, 불소화합물로 표면처리 된 실리카 입자 100~120중량부, 첨가제 1~30중량부를 포함하는 주제; 및 산무수물 경화제 100중량부에 대하여, 수산화 알루미늄 100~130중량부, 유리섬유 30~50중량부, 불소화합물로 표면처리 된 실리카 입자 100~120중량부, 첨가제 1~30중량부를 포함하는 경화제;를 포함하고, 상기 첨가제는 실리콘계 소포제 및 습윤 분산제 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 중전기용 에폭시계 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발수성이 우수한 중전기용 에폭시계 수지 조성물에 관한 것이다.
전기를 생산, 공급하는데 사용되는 전기기기를 중전기기라 하며, 상기 중전기기는 전력 에너지를 수요자에게 공급하는 전력 인프라에 소용되는 각종 기자재를 의미한다.
이러한 중전기기 표면에는 전기저항과 절연 파괴 강도가 높고 유전 손실이 작으며, 기계적 강도가 우수한 고분자 절연물이 형성된다. 상기 고분자 절연물로는 기계적 성질과 높은 저항을 갖는 에폭시 수지가 주로 사용되고 있다.
하지만, 비가 오는 환경에서 오염이 지속되는 경우 고분자 절연물이 쉽게 파괴되는 단점이 있다.
따라서, 외부의 가혹한 환경 조건하에서도 기본적인 전기저항의 특성이 유지되며, 발수성능과 기계적 강도가 우수한 고분자 재료 개발이 요구되고 있다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 등록특허공보 제 10-0485962호(2005.04.29. 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 옥외 전기절연물을 위한 고내후성의 에폭시 수지 조성물이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 발수성이 우수한 중전기용 에폭시계 수지 조성물을 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에폭시계 수지 조성물은 에폭시계 수지 100중량부에 대하여, 수산화 알루미늄 100~130중량부, 유리섬유 30~50중량부, 불소화합물로 표면처리 된 실리카 입자 100~120중량부, 첨가제 1~30중량부를 포함하는 주제; 및 산무수물 경화제 100중량부에 대하여, 수산화 알루미늄 100~130중량부, 유리섬유 30~50중량부, 불소화합물로 표면처리 된 실리카 입자 100~120중량부, 첨가제 1~30중량부를 포함하는 경화제;를 포함하고, 상기 첨가제는 실리콘계 소포제 및 습윤 분산제 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 에폭시계 수지 조성물은 상기 주제 100중량부에 대하여, 상기 경화제 50~200중량부를 포함할 수 있다.
상기 에폭시계 수지는 헥사하이드로프탈릭 안하이드라이드(Hexahydro phthalic anhydride, HHPA)계 에폭시 수지, 다이사이클로펜타다이엔(dicyclopentadiene, DCPD)계 에폭시 수지, 불소계 에폭시 수지 및 실리콘계 에폭시 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 불소화합물은 플루오르 실란계 화합물을 포함할 수 있다.
상기 유리섬유는 단면 직경이 1~20㎛이고, 길이가 0.1~10mm일 수 있다.
상기 산무수물 경화제는 HHPA(Hexahydro phthalic anhydride), MeHHPA(Methyl hexahydro phthalic anhydride), THPA(Tetra hydro phthalic anhydride) 및 MeTHPA(Methyl tetrahydro phthalic anhydride) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 실리카 입자는 평균 직경이 0.1~5㎛인 기공을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 에폭시계 수지 조성물은 불소기가 도입된 실리카 입자를 포함함으로써, 표면 발수성 및 내구성이 우수하며 20~40kV 옥외용 개폐기 표면에 절연물로서 적용 가능하다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발수성이 우수한 중전기용 에폭시계 수지 조성물에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 에폭시계 수지 조성물은 주제 100중량부에 대하여, 경화제 50~200중량부를 포함한다.
상기 주제는 에폭시계 수지 100중량부에 대하여, 수산화 알루미늄 100~130중량부, 유리섬유 30~50중량부, 불소화합물로 표면처리 된 실리카 입자 100~120중량부, 첨가제 1~30중량부를 포함한다.
상기 에폭시 수지는 상기 경화제와 반응하면서 접착성, 기계적 강도, 성형성 및 전기 절연성이 우수한 특성을 나타낸다.
본 발명의 에폭시 수지는, 하나의 분자당 2 이상의 에폭시 그룹을 포함하는 수지로서, 예를 들어, 헥사하이드로프탈릭 안하이드라이드(Hexahydro phthalic anhydride, HHPA)계 에폭시 수지, 다이사이클로펜타다이엔(dicyclopentadiene, DCPD)계 에폭시 수지, 불소계 에폭시 수지 및 실리콘계 에폭시 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 헥사하이드로프탈릭 안하이드라이드(Hexahydro phthalic anhydride, HHPA)계 에폭시 수지는 내후성이 우수한 헥사하이드로프탈릭 안하이드라이드(HHPA) 및 에피클로로히드린(epichlorohydrin, ECH)을 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 다이사이클로펜타다이엔(dicyclopentadiene, DCPD)계 에폭시 수지는 내흡습성이 우수한 다이사이클로펜타다이엔(DCPD) 및 에피클로로히드린(ECH)을 NaOH 등과 같은 수산화알칼리성 촉매 하에서 반응시켜 제조될 수 있다.
상기 불소계 에폭시 수지는 불소계 알코올 및 에피클로로히드린(ECH)을 수산화알칼리성 촉매 하에서 반응시켜 제조될 수 있다. 불소계 알코올의 예로는 1H-trifluoroethanol, 1H-pentafluoropropanol, 6-(perfluoroethyl)hexanol 1H, 1H-heptafluorobutanol, 2-(perfluorobutyl)ethanol, 3-(perfluorobutyl)propanol, 6-(perfluorobutyl)hexanol, 2-(perfluorohexyl)ethanol, 3-(perfluorohexyl)propanol, 6-(perfluorohexyl)hexanol, perfluorooctylethanol 등이 있다.
상기 실리콘계 에폭시 수지는 실록세인(siloxane) 화합물 및 에피클로로히드린(ECH)을 촉매 하에서 반응시켜 제조될 수 있다.
상기 주제는 상기 에폭시계 수지 100중량부에 대하여, 수산화 알루미늄 100~130중량부를 포함한다. 상기 수산화 알루미늄의 함량이 100중량부 미만인 경우, 절연물의 기계적 강도가 저하될 수 있으며, 130중량부를 초과하는 경우, 수지 조성물의 점도가 증가하거나, 절연물의 물성 효과 없이 재료 비용만 증가하게 된다.
상기 주제는 에폭시계 수지 100중량부에 대하여, 유리섬유 30~50중량부를 포함한다. 상기 유리섬유(Glass fiber)는 절연물의 기계적 강도를 높일 수 있는 요소로서, 그 함량이 30중량부 미만인 경우, 절연물의 기계적 강도를 향상시키기 어렵고, 50중량부를 초과하는 경우, 점도가 증가하여 작업성 저하 문제가 발생할 수 있다.
상기 유리섬유는 단면 직경이 1~20㎛이고, 길이가 0.1~10mm인 것이 바람직하다. 이 범위에서 절연물의 우수한 기계적 강도를 나타낼 수 있으며, 상기 단면 직경과 길이가 이 범위를 벗어나는 경우, 인장 강도 등의 기계적 강도가 저하될 수 있다.
또한, 상기 유리섬유는 그 내부에 섬유의 길이 방향으로 관통하는 관통부를 갖는 중공섬유 형태의 유리섬유를 더 포함할 수 있다. 상기 중공섬유의 외경은 대략 1~20㎛일 수 있으며, 상기 중공섬유의 외경 : 내경의 비는 대략 1 : 0.1 ~ 1 : 0.5일 수 있다. 유리섬유가 중공섬유를 더 포함함으로써, 상기 유리섬유의 동일한 함량 대비 높은 비표면적을 나타낼 수 있으며, 적은 함량으로도 절연물의 우수한 기계적 강도를 나타낼 수 있다. 상기 주제는 상기 에폭시계 수지 100중량부에 대하여, 상기 중공섬유 1~10중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 주제는 에폭시계 수지 100중량부에 대하여, 불소화합물로 표면처리 된 실리카 입자 100~120중량부를 포함한다. 상기 불소화합물은 플루오르 실란계 화합물을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 트리클로로(1H,1H,2H,2H -퍼플루오르옥틸)실란(Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane), 디메톡시-메틸(3,3,3-트리퍼플루오르프로필)실란(Dimethoxy-methyl(3,3,3-trifluoropropyl)silane) 등이 사용될 수 있다.
이러한 불소화합물로 표면처리 된 실리카 입자는 함량이 100중량부 미만인 경우, 경화과정이 지연되는 등의 작업성 불량이 발생할 수 있으며, 120중량부를 초과하는 경우, 절연물의 기계적 강도, 전기적 특성과 내후성 등의 전반적인 물성 저하가 발생할 수 있다.
상기 실리카 입자는 평균 직경이 0.1~5㎛인 기공을 포함할 수 있다. 기공을 포함함으로써 실리카 입자의 표면적이 넓어짐에 따라 불소화합물로 표면처리될 수 있는 면적이 넓어지면서, 절연물의 우수한 발수성을 나타낼 수 있는 효과가 있다.
상기 실리카 입자는 단면 직경이 대략 1~20㎛일 수 있으며, 이를 고려하여 상기 기공의 평균 직경은 실리카 입자의 단면 직경보다 작은 것이 바람직하다.
상기 주제는 에폭시계 수지 100중량부에 대하여, 첨가제 1~30중량부를 포함한다. 상기 첨가제는 실리콘계 소포제 및 습윤 분산제 중 1종 이상을 포함하며, 상기 첨가제의 함량이 1중량부 미만인 경우, 수지 조성물의 우수한 분산성을 나타내기 어렵고, 경화 과정에서의 발생하는 기포를 제거시키기 어려울 수 있다. 반대로, 30중량부를 초과하는 경우, 수지 조성물의 점도가 증가하거나, 물성의 향상 효과 없이 재료의 비용만 증가하는 문제점이 있다.
상기 경화제는 산무수물 경화제 100중량부에 대하여, 수산화 알루미늄 100~130중량부, 유리섬유 30~50중량부, 불소화합물로 표면처리 된 실리카 입자 100~120중량부, 첨가제 1~30중량부를 포함한다.
상기 산무수물 경화제는 HHPA(Hexahydro phthalic anhydride), MeHHPA(Methyl hexahydro phthalic anhydride), THPA(Tetra hydro phthalic anhydride) 및 MeTHPA(Methyl tetrahydro phthalic anhydride) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 산무수물 경화제는 분자량이 700~1700인 경화제로서, 절연물의 내열성을 향상시킬 수 있다. 상기 HHPA는 상온에서 고체로, 무색투명성을 나타내며, 내후성이 우수하다. MeHHPA는 상온에서 액체로 내후성을 가지며, 저점도이다. THPA는 상온에서 고체이며, 작업성이 우수하고, MeTHPA는 상온에서 액체이며, 함침의 용도로 쓰인다.
상기 경화제에 포함되는 수산화 알루미늄 100~130중량부, 유리섬유 30~50중량부, 불소화합물로 표면처리 된 실리카 입자 100~120중량부, 첨가제 1~30중량부에 대한 사항은 상기 주제에서 전술한 바와 같다.
또한, 상기 경화제는 상기 산무수물 경화제 100중량부에 대하여, 중공섬유 1~10중량부를 더 포함할 수 있으며, 전술한 바와 같이, 상기 중공섬유의 외경은 대략 1~20㎛이고, 상기 중공섬유의 외경 : 내경의 비는 대략 1 : 0.1 ~ 1 : 0.5일 수 있다.
이와 같이 발수성이 우수한 중전기용 에폭시계 수지 조성물에 대하여 그 구체적인 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
1.중전기용 에폭시계 수지 조성물의 제조
실시예 1
주제 : 경화제를 1:1의 중량비로 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다.
상기 주제는 DCPD와 ECH를 수산화나트륨 촉매 하에서 반응시켜 제조된 에폭시 수지 100중량부에 대하여, 수산화 알루미늄 100중량부, 유리섬유 30중량부, 트리클로로(1H,1H,2H,2H-퍼플루오르옥틸)실란(Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane)으로 표면처리 된 실리카 입자 100중량부, 실리콘 소포제 1중량부를 포함하도록 준비하였다.
상기 경화제는 HHPA(Hexahydro phthalic anhydride) 경화제 100중량부에 대하여, 수산화 알루미늄 100중량부, 유리섬유 30중량부, 트리클로로(1H,1H,2H,2H-퍼플루오르옥틸)실란(Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane)으로 표면처리 된 실리카 입자 100중량부, 실리콘 소포제 1중량부를 포함하도록 준비하였다.
상기 주제와 경화제 각각에 포함된 유리섬유의 단면 직경은 10㎛이고, 길이는 5mm이며, 상기 실리카 입자는 단면 직경이 10㎛이고, 상기 실리카 입자는 평균 직경이 1㎛인 기공을 포함한다.
실시예 2
주제와 경화제 각각에 포함된 실리카 입자는 기공이 형성되지 않은 입자인 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 3
주제와 경화제 각각에 포함된 유리섬유의 단면 직경은 30㎛이고, 길이는 12mm인 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 4
주제와 경화제 각각에 외경 : 내경의 비가 1 : 0.3이고, 외경이 10㎛인 중공섬유 형태의 유리섬유 5중량부를 더 포함하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 1
주제와 경화제 각각에 표면처리가 되지 않고, 기공이 형성되지 않은 실리카 입자를 포함하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 수지 조성물을 제조하였다.
2. 물성 평가 방법 및 그 결과
상기 주제와 경화제가 혼합된 수지 조성물을 옥외용 개폐기 표면에 도포한 후, 120℃에서 경화시켜 절연물을 형성하였다. 상기 절연물에 대해, 아래 항목에 대한 평가를 하였으며, 그 측정 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
- 기계적 물성 평가
(1) 굴곡 강도 : KS M 3015에 준하여 측정하였다.
(2) 인장 강도 : KS M 3015에 준하여 측정하였다.
(3) 충격 강도 : ISO 179-1에 준하여 측정하였다.
- 내열성 확인 평가
(4) 유리전이온도 : KS C ISO 11357-1에서 DSC로 측정하였다.
- 발수성 평가
(5) 접촉각 측정 : 절연물 상에 일정량의 물을 떨어뜨리고 5분 경과 후에, 접촉각 측정기(CAX-150)를 이용하여 접촉각을 측정하였다.
(6) 수분 침투율(10days at 23℃) : ANSI C29.11의 7.1.5 항에 준하는 KS M ISO 62에 준하여 측정하였다.
- 전기 절연 성능 평가
(7) 내트레킹 : KSC IEC 60587 시험 방법으로 주어진 전압에서 6시간 동안 노출하여 절연 특성을 측정하였다.
(8) 내전압 : IEC 60243-1로 측정하였다.
[표 1]
표 1을 참조하면, 실시예 1~4의 물성이 비교예 1의 물성보다 우수한 것을 확인할 수 있다. 특히, 주제와 경화제 각각에 중공섬유를 더 포함하는 실시예 4는 발수성이 우수할 뿐만 아니라, 기계적 특성도 우수한 결과를 보여준다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (7)
- 에폭시계 수지 100중량부에 대하여, 수산화 알루미늄 100~130중량부, 유리섬유 30~50중량부, 불소화합물로 표면처리 된 실리카 입자 100~120중량부, 첨가제 1~30중량부를 포함하는 주제; 및
산무수물 경화제 100중량부에 대하여, 수산화 알루미늄 100~130중량부, 유리섬유 30~50중량부, 불소화합물로 표면처리 된 실리카 입자 100~120중량부, 첨가제 1~30중량부를 포함하는 경화제;를 포함하고,
상기 주제 100중량부에 대하여, 상기 경화제 50~200중량부를 포함하며,
상기 첨가제는 실리콘계 소포제 및 습윤 분산제 중 1종 이상을 포함하고,
상기 유리섬유는 단면 직경이 1~20㎛이고, 길이가 0.1~10mm이고, 상기 실리카 입자는 평균 직경이 0.1~5㎛인 기공을 포함하며,
상기 주제와 상기 경화제 각각에 중공 형태의 유리 섬유가 1~10중량부 더 포함되는 것을 특징으로 하는 에폭시계 수지 조성물.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 에폭시계 수지는 헥사하이드로프탈릭 안하이드라이드(Hexahydro phthalic anhydride, HHPA)계 에폭시 수지, 다이사이클로펜타다이엔(dicyclopentadiene, DCPD)계 에폭시 수지, 불소계 에폭시 수지 및 실리콘계 에폭시 수지 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시계 수지 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 산무수물 경화제는 HHPA(Hexahydro phthalic anhydride), MeHHPA(Methyl hexahydro phthalic anhydride), THPA(Tetra hydro phthalic anhydride) 및 MeTHPA(Methyl tetrahydro phthalic anhydride) 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시계 수지 조성물.
- 삭제
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| KR1020170053597A KR101888885B1 (ko) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | 발수성이 우수한 중전기용 에폭시계 수지 조성물 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170053597A KR101888885B1 (ko) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | 발수성이 우수한 중전기용 에폭시계 수지 조성물 |
Publications (1)
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| KR101888885B1 true KR101888885B1 (ko) | 2018-08-17 |
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ID=63407967
Family Applications (1)
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| KR1020170053597A KR101888885B1 (ko) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | 발수성이 우수한 중전기용 에폭시계 수지 조성물 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101888885B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200059511A (ko) | 2018-11-21 | 2020-05-29 | 국도화학 주식회사 | 중전기기용 에폭시 성형 조성물 및 이의 제조방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004315672A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 電気部品用樹脂成形品 |
| KR20160127190A (ko) * | 2015-04-23 | 2016-11-03 | 주식회사 제일화성 | 기계적 및 전기적 특성이 우수한 중전기용 수지 조성물 및 이를 이용한 중전기용 수지층 형성 방법 |
-
2017
- 2017-04-26 KR KR1020170053597A patent/KR101888885B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004315672A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 電気部品用樹脂成形品 |
| KR20160127190A (ko) * | 2015-04-23 | 2016-11-03 | 주식회사 제일화성 | 기계적 및 전기적 특성이 우수한 중전기용 수지 조성물 및 이를 이용한 중전기용 수지층 형성 방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200059511A (ko) | 2018-11-21 | 2020-05-29 | 국도화학 주식회사 | 중전기기용 에폭시 성형 조성물 및 이의 제조방법 |
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