TWI777917B - 製備電子工程用絕緣系統的方法，得到的物件及其用途 - Google Patents

製備電子工程用絕緣系統的方法，得到的物件及其用途 Download PDF

Info

Publication number
TWI777917B
TWI777917B TW105109160A TW105109160A TWI777917B TW I777917 B TWI777917 B TW I777917B TW 105109160 A TW105109160 A TW 105109160A TW 105109160 A TW105109160 A TW 105109160A TW I777917 B TWI777917 B TW I777917B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polyetheramine
resin composition
epoxy resin
value
amine
Prior art date
Application number
TW105109160A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201638204A (zh
Inventor
克里斯鈞 貝瑟爾
索菲 寇利亞德
凱賽琳 雪尼伯格
胡伯特 威爾伯斯
Original Assignee
瑞士商亨斯邁先進材料授權（瑞士）有限公司
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=52736936&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=TWI777917(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 瑞士商亨斯邁先進材料授權（瑞士）有限公司 filed Critical 瑞士商亨斯邁先進材料授權（瑞士）有限公司
Publication of TW201638204A publication Critical patent/TW201638204A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI777917B publication Critical patent/TWI777917B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates 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
    • C08G59/18—Macromolecules 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
    • C08G59/40—Macromolecules 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
    • C08G59/50—Amines
    • C08G59/504—Amines containing an atom other than nitrogen belonging to the amine group, carbon and hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates 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
    • C08G59/18—Macromolecules 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
    • C08G59/40—Macromolecules 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
    • C08G59/50—Amines
    • C08G59/5026—Amines cycloaliphatic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/40—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes epoxy resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20—Instruments transformers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2650/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2650/28—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule characterised by the polymer type
    • C08G2650/50—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule characterised by the polymer type containing nitrogen, e.g. polyetheramines or Jeffamines(r)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)

Abstract

一種藉由自動壓力膠凝(automatic pressure gelation；APG)來製備電子工程用絕緣系統的方法，其中使用多組分熱固性樹脂組成物，該樹脂組成物包含(A)至少一種環氧樹脂，及(B)至少一種固化劑，其包含(b1)至少一種環脂族胺，及(b2)至少一種聚醚胺，該樹脂組成物提供展現良好機械、電氣及介電特性之經包覆物件，其可以用作例如絕緣體、套管、開關裝置及儀器用變壓器。

Description

製備電子工程用絕緣系統的方法，得到的物件及其用途
本發明係關於製備電子工程用絕緣系統的方法，其中使用多組分熱固性環氧樹脂組成物。利用本發明方法得到的絕緣包覆物件展現良好機械、電氣及介電特性，且可以用作例如絕緣體、套管、開關裝置及儀器用變壓器。
環氧樹脂組成物通常用於製備電子工程用絕緣系統。然而，大部分此等環氧樹脂組成物使用酸酐作為固化劑。由於化學物質的監管架構正在開發中，故預期酸酐在環氧樹脂中的使用由於其R42標記(呼吸敏化劑)而將在不遠的將來受到限制。因此，一些酸酐已在REACH規章的SVHC候選清單(關注度極高的物質)上。因此，此等物質很可能在若干年內不再可在沒有特別授權的情況下使用。由於所有已知的酸酐均為R42標記的且甚至未知的酸酐亦將被毒理學家預期為R42標記的，故需要不含酸酐的解決方案。
已熟知胺作為環氧樹脂之固化劑，尤其用於製備複合材料。然而，胺固化劑通常反應性過大而不可在電氣罐封或囊封應用中處理。由 於待處理之環氧樹脂組成物的質量增加，故對放熱的控制變得至關重要。熱固性物固化因其質量而引起的不可控熱量釋放可能導致熱固性物機械特性的劣化，或甚至引起熱固性物的熱分解。與熱固性物接觸的結構件亦可能出現機械特性的劣化。尤其在自動壓力膠凝(automatic pressure gelation，APG)方法中，重要的是提供較低的放熱峰值溫度以控制固化曲線，亦即模具內之膠凝前端(gelation front)。當胺用作固化劑時，環氧樹脂組成物之固化曲線不適合，且放熱過高而無法應用於APG。
為了解決含有胺固化劑之環氧樹脂的不適合的固化曲線的問題，推薦使用芳胺。然而，當今，所考慮之芳胺係在禁用物質清單上，此妨礙其用於罐封或澆鑄應用。如上所指出，其他胺(諸如脂族胺)反應性過大，且在APG中不能提供可接受的膠凝曲線，其適用於具有低收縮率及低放熱之大零件的澆鑄。此外，固化產品之一些特性不可與酸酐固化之熱固性物競爭，諸如長期老化、追蹤電阻、電弧電阻、在潮濕適應之後的介電性質。因此，需要新的熱固性、無酸酐的環氧樹脂組成物，其可有利地用於罐封或囊封應用，以便製造具有改良特性之電絕緣系統，其適用於開關裝置、變壓器及其他應用。
因此，本發明之目標為提供一種藉由自動壓力膠凝(APG)來製備電子工程用絕緣系統的方法，其中可使用無酸酐的熱固性環氧樹脂組成物，且固化曲線可以所需方式控制。本發明之再一目標為提供獲自本發明方法之經包覆物件，其展現優異機械、電氣及介電特性，且可例如在電子工程中用作絕緣體、套管、開關裝置及儀器用變壓器。
因此，本發明係關於一種藉由自動壓力膠凝(APG)來製備電子工程用絕緣系統之方法，其中使用多組分熱固性樹脂組成物，該樹脂組成物包含(A)至少一種環氧樹脂，及(B)至少一種固化劑，其包含(b1)至少一種環脂族胺，及(b2)至少一種聚醚胺。
通常，絕緣系統利用澆鑄、罐封、囊封及含浸方法(諸如重力澆鑄、真空澆鑄、自動壓力膠凝(APG)、真空壓力膠凝(vacuum pressure gelation，VPG)、灌注(infusion)及其類似方法)製備。
用於製備電子工程用絕緣系統之典型方法(諸如澆鑄樹脂環氧樹脂絕緣體)為自動壓力膠凝方法(APG方法)。APG方法允許在短時間段內藉由硬化且形成環氧樹脂來製備由環氧樹脂製成之澆鑄產品。一般而言，執行APG方法之APG設備包括一對模具(此後稱為模具)、經由管道連接於該模具之樹脂混合槽以及用於打開及關閉該模具的打開及關閉系統。
在可固化環氧樹脂組成物注入至熱模具中之前，必須製備包含環氧樹脂及固化劑之可固化組合物之組分以便注入。
在預填系統(亦即，包含已含有填充劑之組分的系統)的情 況下，需要在供應槽中攪拌組分同時加熱以防止沈積且得到均質調配物。在均質化之後，將組分合併且傳遞至混合器中，且在升溫及減壓下混合以使調配物脫氣。將經脫氣混合物隨後注入至熱模具中。
在非預填系統的情況下，環氧樹脂組分及固化劑組分典型地個別地與填充劑在升溫及減壓下混合以製備樹脂及固化劑之預混物。視情況可預先添加其他添加劑。在另一步驟中，將兩種組分合併以形成最終反應性混合物，典型地藉由在升溫及減壓下混合。隨後，將經脫氣混合物注入至模具中。
在典型APG方法中，將經預加熱且乾燥之金屬導體或插入件放入至位於真空腔室中的模具中。在利用打開及關閉系統關閉模具之後，藉由向樹脂混合槽施加壓力將環氧樹脂組成物自位於模具底部之入口注入至模具中。在注入之前，樹脂組成物通常保持在40至60℃之適中溫度下以確保適當適用期(環氧樹脂之可用時間)，而模具之溫度保持在約120℃或高於120℃下以在合理的短時間內得到澆鑄產品。在環氧樹脂組成物注入至熱模具中之後，在施加至樹脂混合槽中之環氧樹脂的壓力保持在約0.1至0.5MPa下，樹脂組成物固化。
由超過10kg樹脂製成之大型澆鑄產品可利用APG方法在短時間(例如20至60分鐘)內方便地製造。通常，自模具釋離之澆鑄產品在另一固化烘箱中後固化以完成環氧樹脂之反應。
至少一種環氧樹脂(A)為含有至少一個鄰接環氧基、較佳超過一個鄰接環氧基(例如兩個或三個鄰接環氧基)之化合物。環氧樹脂可為飽和或不飽和、脂族、環脂族、芳族或雜環的且可經取代。環氧樹脂 亦可為單分子結構或聚合化合物。對於本發明中用途適用之環氧樹脂之調查可例如見於Lee,H.及Neville,Handbook of Epoxy Resins,McGraw-Hill Book Company,New York(1982)。
環氧樹脂(用於本文中所揭示之具體實例中之本發明組分(A))可以變化，並且包括習知及可商購的環氧樹脂，其可以單獨或以兩種或更多組合形式使用。在選擇用於本文所揭示之組成物之環氧樹脂中，不僅應考慮最終產物的特性，而且亦應考慮可能影響樹脂組成物處理之黏度及其他特性。
熟習此項技術者已知的尤其合適的環氧樹脂係基於多官能醇、苯酚、環脂族羧酸、芳胺或胺基苯酚與表氯醇之反應產物。
考慮用於與表氯醇反應以形成合適的聚縮水甘油醚之脂族醇為例如乙二醇及聚(氧伸乙基)二醇(諸如二乙二醇及三乙二醇)、丙二醇及聚(氧伸丙基)-二醇、丙烷-1,3-二醇、丁烷-1,4-二醇、戊烷-1,5-二醇、己烷-1,6-二醇、己烷-2,4,6-三醇、甘油、1,1,1-三羥甲基丙烷及季戊四醇。
考慮用於與表氯醇反應以形成合適的聚縮水甘油醚之環脂族醇為例如1,4-環己二醇(quinitol)、1,1-雙(羥基甲基)環己-3-烯、雙(4-羥基環己基)甲烷以及2,2-雙(4-羥基環己基)-丙烷。
考慮用於與表氯醇反應以形成合適的聚縮水甘油醚之含芳族核的醇為例如N,N-雙-(2-羥乙基)苯胺及4,4'-雙(2-羥基乙基胺基)二苯基甲烷。
聚縮水甘油醚較佳地衍生自每分子含有兩個或兩個以上酚羥基之物質，例如間苯二酚、鄰苯二酚、對苯二酚、雙(4-羥苯基)甲烷(雙 酚F)、1,1,2,2-肆(4-羥基苯基)乙烷、4,4'-二羥基二苯、雙(4-羥苯基)碸(雙酚S)、1,1-雙(4-羥基苯基)-1-苯基乙烷(雙酚AP)、1,1-雙(4-羥基苯基)乙烯(雙酚AD)、苯酚-甲醛或甲酚-甲醛酚醛清漆樹脂、2,2-雙(4-羥苯基)丙烷(雙酚A)以及2,2-雙(3,5-二溴-4-羥苯基)丙烷。
再一些非限制性具體實例包括例如對胺基苯酚之三縮水甘油醚。亦可使用兩種或更多環氧樹脂之混合物。
至少一種環氧樹脂組分(A)為可商購的或可根據本身已知的方法製備。可商購的產品為例如可購自The Dow Chemical公司之D.E.R.330、D.E.R.331、D.E.R.332、D.E.R.334、D.E.R.354、D.E.R.580、D.E.N.431、D.E.N.438、D.E.R.736或D.E.R.732，或可購自Huntsman公司之ARALDITE® MY 740或ARALDITE® CY 228。
最終組成物中之環氧樹脂(A)的量為按組成物中之組分(A)及(B)的總重量計例如30重量%(wt%)至92wt%。在一個具體實例中，環氧樹脂(A)之量為例如按組分(A)及(B)之總重量計45wt%至87wt%。在另一具體實例中，環氧樹脂(A)之量為例如按組分(A)及(B)之總重量計50wt%至82wt%。
在本發明之一較佳具體實例中，該至少一種環氧樹脂(A)為雙酚A之二縮水甘油醚。
該至少一種固化劑組分(b1)為環脂族胺。術語環脂族胺指示環脂族胺及混合環脂族-芳族胺衍生物，例如亞甲基橋接之胺基苯甲基-環己胺。環己胺之實例包括1,2-二胺基環己烷、1,4-二胺基環己烷、雙(4-胺基環己基)甲烷、雙(3-甲基-4-胺基環己基)甲烷、雙(3,5-甲基-4-胺基環己基) 甲烷、2,4-雙(4-胺基環己基甲基)環己胺、2,2-雙(4-胺基環己基)丙烷、4,4'-雙(4-環己基甲基)二環己胺、2,2-雙(4-胺基-3-甲基環己基)丙烷、3-胺基甲基-3,5,5-三甲基環己胺(異佛爾酮二胺)、1,4-雙(胺基甲基)環己烷、1,3-雙(胺基甲基)環己烷、雙環[2.2.1]庚烷雙(甲胺)(降冰片烷二胺)、3,3,5-三甲基-N-(丙-2-基)-5-[(丙-2-基胺基)甲基]環己胺、Jefflink JL 754(可購自Huntsman公司)、4-胺基環己基-4-羥基環己基甲胺、N-胺基乙基哌
Figure 105109160-A0202-12-0007-17
。混合環脂族-芳胺之實例包括4-(4'-胺基苯甲基)環己胺、2,4-雙(4-胺基環己基甲基)苯胺以及部分氫化的三亞甲基四苯胺及其類似物及氫化的雙苯胺A及氫化雙苯胺P。
最終組成物中之固化劑組分(b1)之量為例如按該組成物中之組分(A)及(B)的總重量計1重量%(wt%)至30wt%。在一個具體實例中，固化劑組分(b1)之量為例如按組分(A)及(B)之總重量計2wt%至20wt%。在另一具體實例中，固化劑組分(b1)之量為例如按組分(A)及(B)之總重量計3wt%至15wt%。
較佳環脂族胺包括1,2-二胺基環己烷、雙(4-胺基環己基)甲烷、3-胺基甲基-3,5,5-三甲基環己胺(異佛爾酮二胺)、1,3-雙(胺基甲基)環己烷、雙環[2.2.1]庚烷雙(甲胺)(降冰片烷二胺)、Jefflink JL 754或N-胺基乙基哌
Figure 105109160-A0202-12-0007-19
。
在本發明之一尤其較佳具體實例中，至少一種固化劑組分(b1)為3-胺基甲基-3,5,5-三甲基環己胺(異佛爾酮二胺)，表示為IPD。
環脂族胺可單獨使用，或可替代地，可使用至少兩種(例如兩種、三種或四種)不同環脂族胺之混合物。
至少一種固化劑組分(b2)為聚醚胺。聚醚胺為例如聚醚聚 胺，諸如聚醚三胺或聚醚二胺。
適用的聚醚二胺包括聚氧伸烷基二胺，諸如利用胺基共封端之聚環氧乙烷-聚環氧丙烷共聚物。該等聚醚二胺可具有式H2N(PO)x(EO)y(PO)zNH2，其中x為0至10之數值，y為0至40之數值，且z為0至10之數值，EO為環氧乙烷，且PO為環氧丙烷。聚醚聚胺亦可為利用胺基共封端之其他聚環氧乙烷或聚環氧丙烷聚合物。使用環氧乙烷(ethylene oxide，EO)及環氧丙烷(propylene oxide，PO)之代表性聚醚二胺包括下式之聚醚二胺
Figure 105109160-A0202-12-0008-1
可使用其它類型的聚醚聚胺或醚寡聚物。可使用單獨或與其他環氧烷或烯烴單體共聚合的聚四氫呋喃之二胺。可使用包括一些醚氧原子之具有烴鏈的任何一級聚胺。氧原子可以規律的間距隔開，以便聚醚聚胺具有單一重複單體單元，或氧原子可以不同間距隔開，其可為無規的或根據重複模式分佈。由此，聚醚聚胺可為醚共聚物(其可為無規、嵌段、 重複或交替的)之二胺，或具有三個或更多不同醚單體單元之醚多聚物。聚醚聚胺可具有一級或二級胺。
聚醚聚胺之聚醚組分之氧原子可完全或部分經其他負電性物質(諸如硫)置換。因此，可使用聚硫醚聚胺。
該等聚醚聚胺之商業實例包括JEFFAMINE®聚醚胺，其可購自Huntsman公司。此等胺之醚單元為環氧乙烷單元、環氧丙烷單元或其混合物。JEFFAMINE®聚醚胺典型地具有氧伸丙基單元或氧伸乙基及氧伸丙基單元之混合物。較佳作為固化劑組分(b2)之JEFFAMINE®聚醚胺為JEFFAMINE®D-、JEFFAMINE®ED-、JEFFAMINE®T-及JEFFAMINE®XTJ-系列聚醚胺。
JEFFAMINE®D-系列聚醚胺為以下通式之胺封端之聚丙烯二醇(polypropylene glycol，PPG)
Figure 105109160-A0202-12-0009-2
 其中x為2至8之數值，尤其x對於JEFFAMINE® D-230為-2.5，或x對於JEFFAMINE® D-400為約6.1。
JEFFAMINE® ED-系列聚醚胺為以下通式之基於主要聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)主鏈之聚醚二胺
Figure 105109160-A0202-12-0009-3
其中y為5至40之數值，且x+z之總和為3至8之數值，尤其y為約 9.0，且x+z對於JEFFAMINE® ED-600為約3.6，或y為約12.5，且x+z對於JEFFAMINE®ED-900為約6.0。
JEFFAMINE® T-系列聚醚胺為以下通式之胺封端之聚丙烯二醇(PEG)
Figure 105109160-A0202-12-0010-4
 其中R為氫、CH3或C2H5，n為數值0、1或2，且x+y+z為3至100之數值，尤其R為C2H5，n為1，且x+y+z對於JEFFAMINE®T-403為5至6之數值。
JEFFAMINE® XTJ-系列聚醚胺為較慢胺(slower amine)，類似於可分別作為JEFFAMINE® XTJ-568及JEFFAMINE® XTJ-566利用的JEFFAMINE®D-230及JEFFAMINE®T-403聚醚胺。JEFFAMINE®XTJ-568為較佳的。JEFFAMINE®XTJ聚醚胺為利用環氧丁烷封端之醇之胺化反應製備的一級胺。反應產生下式之具有端基之一級胺
Figure 105109160-A0202-12-0010-5
聚醚聚胺可單獨使用，或可替代地，可使用至少兩種(例如兩種、三種或四種)不同聚醚聚胺之混合物。
最終組成物中之固化劑組分(b2)的量為例如按該組成物之組分(A)及(B)的總重量計2重量%(wt%)至40wt%。在一個具體實 例中，固化劑組分(b2)之量為例如按組分(A)及(B)之總重量計5wt%至30wt%。在另一具體實例中，固化劑組分(b2)之量為例如按組分(A)及(B)之總重量計5wt%至20wt%。
根據本發明之方法可用作固化劑組分(b2)之具體JEFFAMINE®聚醚胺包括JEFFAMINE® D-230、JEFFAMINE® D-400、JEFFAMINE® T-403、JEFFAMINE® XTJ-568、JEFFAMINE® ED-600及JEFFAMINE® ED-900，尤其較佳為JEFFAMINE® D-230、JEFFAMINE® D-400、JEFFAMINE® T-403及JEFFAMINE®XTJ-568。
本發明方法為較佳的，其中該樹脂組成物包含(A)雙酚A之二縮水甘油醚，(B)固化劑，其包含(b1)3-胺基甲基-3,5,5-三甲基環己胺(異佛爾酮二胺)，及(b2)至少一種選自以下組成之群的聚醚胺：JEFFAMINE® D-230、JEFFAMINE® D-400、JEFFAMINE® T-403、JEFFAMINE® XTJ-568、JEFFAMINE® ED-600及JEFFAMINE® ED-900，較佳為JEFFAMINE® D-230、JEFFAMINE® D-400、JEFFAMINE® T-403及JEFFAMINE® XTJ-568。
根據本發明之方法的多組分熱固性樹脂組成物可含有一或多種通常用於電氣絕緣之填充劑，該等填充劑選自由以下各者組成之群：金屬粉末、木粉、玻璃粉末、玻璃珠、半金屬氧化物、金屬氧化物、金屬氫氧化物、半金屬及金屬氮化物、半金屬及金屬碳化物、金屬碳酸鹽、金屬硫酸鹽及天然或合成礦物質。
較佳填充劑係選自由以下各者組成之群：石英沙、矽烷化石英粉、二氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、Mg(OH)2、Al(OH)3、白雲石[CaMg(CO3)2]、矽烷化Al(OH)3、AlO(OH)、氮化矽、氮化硼、氮化鋁、碳化矽、碳化硼、白雲石、白堊、CaCO3、重晶石、石膏、水菱鎂礦、沸石、滑石、雲母、高嶺土及矽灰石。尤其較佳為二氧化矽、矽灰石或碳酸鈣。
填充材料可視情況例如經已知用於塗層填充劑材料(例如可交聯之二甲基矽氧烷)或其他已知塗層材料之矽烷或矽氧烷塗佈。
最終組成物中之填充劑的量為例如按熱固性環氧樹脂組成物之總重量計30重量%(wt%)至75wt%。在一個具體實例中，填充劑之量為例如按熱固性環氧樹脂組成物之總重量計40wt%至75wt%。在另一具體實例中，填充劑之量為例如按熱固性環氧樹脂組成物之總重量計50wt%至70wt%。在另一具體實例中，填充劑之量為例如按熱固性環氧樹脂組成物之總重量計60wt%至70wt%。
其他添加劑可選自用以改良液體混合樹脂之流變學特性的加工助劑、疏水性化合物包括矽酮、潤濕/分散劑、塑化劑、反應性或非反應性稀釋劑、增韌劑、加速劑、抗氧化劑、光吸收劑、顏料、阻燃劑、纖維及其他通常用於電氣應用之添加劑。此等添加劑為熟習此項技術者已知。
本發明亦關於多組分熱固性樹脂組成物之用途，該多組分熱固性樹脂組成物包含(a)至少一種環氧樹脂(b)至少一種固化劑，其包含(b1)至少一種環脂族胺，及 (b2)至少一種聚醚胺，其用於藉由自動壓力膠凝(APG)來製備電子工程用絕緣系統。
電子工程用絕緣系統之製備通常藉由自動壓力膠凝(APG)或真空澆鑄來進行。當使用基於酸酐固化之已知環氧樹脂組成物時，該等方法典型地包括在模具中持續足以使環氧樹脂組成物成形為其最終不溶的三維結構之時間(典型地達十小時)的固化步驟及在高溫下脫模物件的後固化步驟，以產生經固化環氧樹脂組成物之最終物理及機械特性。視物件之形狀及大小而定，此類後固化步驟可耗費達三十小時。
當執行本發明方法時，固化曲線及收縮率可有利地以所需方式控制。與基於酸酐固化之已知環氧樹脂組成物比較，可施加較短固化時間及較低模製及固化溫度。此外，後固化時間可基本上縮短，且後固化溫度降低，其皆節省方法時間及能量。後固化處理甚至可省去。根據本發明方法之熱固性環氧樹脂組成物之適用期足以使用此項技術中已知的常見塗覆技術。與基於酸酐固化之已知環氧樹脂組成物比較，根據本發明方法的熱固性環氧樹脂組成物利用較少氣味排放區分開來。本發明方法提供較低放熱峰值溫度以控制固化曲線，亦即模具中之膠凝前端，其與用基於酸酐固化之已知環氧樹脂組成物進行的方法相似。
本發明方法適用於製備展現良好機械、電氣及介電特性之經包覆物件。
因此，本發明係關於利用本發明方法得到之絕緣系統物件。物件之玻璃轉移溫度與已知高溫固化酸酐類熱固性環氧樹脂組成物處於相同範圍內。
根據本發明製備之絕緣系統物件之可能的用途為乾式變壓器，尤其用於乾式配電變壓器之澆鑄線圈，尤其真空澆鑄乾式配電變壓器，其在樹脂結構中含有電導體；用於室內及室外用途之中壓及高壓絕緣材料，如斷路器或開關裝置應用；中壓及高壓套管；作為長棒形、複合及帽型絕緣體，以及中壓區段中之基座絕緣體，在製造與室外電力開關、量測轉換器、導通、過電壓保護器相關之絕緣體中，在開關裝置構造中，在電力、開關及電氣機器中，作為用於電晶體及其他半導體元件之塗層材料及/或含浸電氣設施。
特定言之，根據本發明方法製備的物件用於中壓及高壓開關裝置應用及儀器用變壓器(6kV至72kV)。
以下實施例用來說明本發明。除非另外指明，否則溫度以攝氏度提供，份數為重量份且百分比係關於重量百分比%。重量份係關於以公斤與公升之比為單位之體積份。
實施例1
熱固性樹脂組合物藉由以下方式製備：使用100份ARALDITE® MY 740作為環氧樹脂組分(A)及28份含有以下各者之混合物作為固化劑組分(B)：8份異佛爾酮二胺作為組分(b1)及20份JEFFAMINE® XTJ-568作為組分(b2)。將總共192份二氧化矽W12(可購自Quarzwerke)用作填充劑(按熱固性環氧樹脂組成物之總重量計60wt%)。組分(A)及(B)個別地與適當量之填充劑預混。將經填充之組分(A)及(B)之預混物在40℃之溫度下饋入批式混合器，且注入預加熱至110至120℃之模具中，且將模具溫度在此溫度下在120℃之最大溫度下保持2小時。如利用示 差掃描熱析法在Mettler SC 822e上所測定之放熱為126J/g。
實施例2
重複實施例1。然而，將總共238份二氧化矽W12用作填充劑(按熱固性環氧樹脂組成物之總重量計65wt%)，代替192份。組分(A)及(B)個別地與適當量之填充劑預混，且如實施例1中所給出的處理。
比較實施例
為了比較，使用可購自Huntsman公司之ARALDITE®澆鑄樹脂系統。ARALDITE®澆鑄樹脂含有100份ARALDITE®CY 228(雙酚A之二縮水甘油醚)、85份硬化劑HY 918(酸酐硬化劑)、0.8份加速劑DY 062(三級胺加速劑)及340份二氧化矽W12(按熱固性環氧樹脂組成物之總重量計65wt%)。個別組分(樹脂及硬化劑)與適當量之填充劑及添加劑混合。將預混物在60℃之溫度下饋入批式混合器，且注入至預加熱至135℃之模具中，且將模具溫度保持在此溫度下直至固化完成。固化時間在140℃之最大溫度下為10小時。如利用示差掃描熱析法在Mettler SC 822e上所測定之放熱為120J/g。
使用根據實施例1及2及比較實施例製備之組成物的APG試驗藉由使用圓柱體(長度：300mm，直徑60mm)作為模具來進行。使用脫模劑(QZ 66可購自Huntsman公司)。在外部壓力(約3巴)下注入模具中之熱固性澆鑄樹脂組成物的總重量為約1.1kg。
Figure 105109160-A0202-12-0015-6
Figure 105109160-A0202-12-0016-8
Figure 105109160-A0202-12-0016-9
實施例1之熱固性環氧樹脂組成物之適用期足以使用此項技術中已知的常見塗覆技術，如由表1中給出的資料所展示。實施例1之組成物利用低氣味排放來區分。比較實施例之組成物之氣味排放強烈得多。有利地，較短固化時間及較低固化溫度可在實施例1之組成物的情況下施加，如由表2中給出的膠凝時間資料所展示。此外，後固化時間可基本上縮短，且後固化溫度降低，其由表3中相應的資料所展示。此外，表3中給出的資料展現出在後固化之前及之後的玻璃轉移溫度及在實施例1之組成物之後固化之後的收縮率與根據比較實施例的已知組成物之特性處於相同範圍內。
Figure 105109160-A0202-12-0017-10
實施例1之經固化組成物之相關機械特性(諸如抗破裂性及韌度)好於或等於比較實施例之經固化組成物的特性。實施例1之經固化組成物之基本電氣及介電特性與比較實施例之經固化組成物的特性亦為可比的，如由表4中給出之資料所展示。

Claims (8)

  1. 一種製備絕緣系統的方法，其包含使樹脂組成物經受自動壓力膠凝方法，該樹脂組成物是由以下所組成：(A)至少一種環氧樹脂，(B)至少一種環脂族胺，其選自1,2-二胺基環己烷、雙(4-胺基環己基)甲烷、3-胺基甲基-3,5,5-三甲基環己胺(異佛爾酮二胺)、及雙環[2.2.1]庚烷雙(甲胺)(降冰片烷二胺)，(C)至少一種聚醚胺，(D)一或多種由以下所組成的群的填充劑：石英沙、矽烷化石英粉、二氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、Mg(OH)2、Al(OH)3、白雲石[CaMg(CO3)2]、矽烷化Al(OH)3、AlO(OH)、氮化矽、氮化硼、氮化鋁、碳化矽、碳化硼、白堊、CaCO3、重晶石、石膏、水菱鎂礦、沸石、滑石、雲母、高嶺土及矽灰石，及視情況的(E)一或多種矽酮、潤濕/分散劑、非反應性稀釋劑、抗氧化劑、光吸收劑、顏料或阻燃劑，其中(i)以該至少一種環氧樹脂、該至少一種環脂族胺與該至少一種聚醚胺的總重量計，該至少一種環脂族胺在該樹脂組成物中的存在量介於1至30wt%的範圍，且(ii)以該至少一種環氧樹脂、該至少一種環脂族胺與該至少一種聚醚胺的總重量計，該至少一種聚醚胺在該樹脂組成物中的存在量介於5至30wt%的範圍。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一種環氧樹脂為雙酚A之二縮水甘油醚。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一種聚醚胺為式(1)的胺封端之聚丙二醇：
    Figure 105109160-A0305-02-0022-2
     其中x為2至8之數值。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一種聚醚胺為式(2)表示的基於主要為聚乙二醇主鏈之聚醚二胺：
    Figure 105109160-A0305-02-0022-5
     其中y為5至40之數值且x+z的總和為3至8之數值。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一種聚醚胺為式(3)的胺封端之聚丙二醇：
    Figure 105109160-A0305-02-0022-6
     其中：R為氫、CH3或C2H5，n為數值0、1或2，且x+y+z為3至100之數值。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一種聚醚胺為具有下式的末端端基之一級胺
    Figure 105109160-A0305-02-0023-8
     其利用環氧丁烷封端的醇的胺化反應來製備。
  7. 一種選自套管、開關裝置或儀器用變壓器之物件，其中該物件含有藉由包含使樹脂組成物經受自動壓力膠凝方法得到的絕緣系統，該樹脂組成物是由以下所組成：(A)至少一種環氧樹脂，及(B)至少一種固化劑，其包含至少一種環脂族胺及至少一種聚醚胺，該至少一種環脂族胺選自1,2-二胺基環己烷、雙(4-胺基環己基)甲烷、3-胺基甲基-3,5,5-三甲基環己胺(異佛爾酮二胺)、及雙環[2.2.1]庚烷雙(甲胺)(降冰片烷二胺)，(C)一或多種由以下所組成的群的填充劑：石英沙、矽烷化石英粉、二氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、Mg(OH)2、Al(OH)3、白雲石[CaMg(CO3)2]、矽烷化Al(OH)3、AlO(OH)、氮化矽、氮化硼、氮化鋁、碳化矽、碳化硼、白堊、CaCO3、重晶石、石膏、水菱鎂礦、沸石、滑石、雲母、高嶺土及矽灰石，及視情況的(D)一或多種矽酮、潤濕/分散劑、非反應性稀釋劑、抗氧化劑、光吸收劑、顏料或阻燃劑。
  8. 一種製備絕緣系統的方法，其包含使樹脂組成物經受自動壓力膠凝方法，其中該樹脂組成物是由以下所組成： (A)雙酚A之二縮水甘油醚，(B)3-胺基甲基-3,5,5-三甲基環己胺(異佛爾酮二胺)，(C)至少一種聚醚胺，其選自以下：(i)式(1)、(2)或(3)中的至少一種
    Figure 105109160-A0305-02-0024-3
     其中x為2至8之數值；
    Figure 105109160-A0305-02-0024-4
     其中y為5至40之數值且x+z的總和為3至8之數值；
    Figure 105109160-A0305-02-0024-7
     其中：R為氫、CH3或C2H5，n為數值0、1或2，且x+y+z為3至100之數值，或(i)具有下式的末端端基之一級胺
    Figure 105109160-A0305-02-0024-1
     其利用環氧丁烷封端的醇的胺化反應來製備；及視情況的(D)一或多種矽酮、潤濕/分散劑、非反應性稀釋劑、抗氧化劑、光吸收劑、顏料或阻燃劑， 其中(i)以該雙酚A之二縮水甘油醚、該3-胺基甲基-3,5,5-三甲基環己胺與該至少一種聚醚胺的總重量計，該3-胺基甲基-3,5,5-三甲基環己胺在該樹脂組成物中的存在量介於1至30wt%的範圍，且(ii)以該雙酚A之二縮水甘油醚、該3-胺基甲基-3,5,5-三甲基環己胺與該至少一種聚醚胺的總重量計，該至少一種聚醚胺在該樹脂組成物中的存在量介於5至30wt%的範圍。
TW105109160A 2015-03-26 2016-03-24 製備電子工程用絕緣系統的方法，得到的物件及其用途 TWI777917B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15161029.2 2015-03-26
EP15161029 2015-03-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201638204A TW201638204A (zh) 2016-11-01
TWI777917B true TWI777917B (zh) 2022-09-21

Family

ID=52736936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105109160A TWI777917B (zh) 2015-03-26 2016-03-24 製備電子工程用絕緣系統的方法，得到的物件及其用途

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20180112031A1 (zh)
EP (1) EP3275002B2 (zh)
JP (1) JP6683721B2 (zh)
KR (1) KR102580662B1 (zh)
CN (1) CN107531884B (zh)
CA (1) CA2976825C (zh)
ES (1) ES2739688T5 (zh)
HR (1) HRP20191244T4 (zh)
MX (1) MX2017012199A (zh)
PL (1) PL3275002T5 (zh)
TW (1) TWI777917B (zh)
WO (1) WO2016150614A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102530214B1 (ko) * 2017-01-26 2023-05-10 훈츠만 어드밴스트 머티리얼스 라이센싱 (스위처랜드) 게엠베하 전기공학용 제품의 제조를 위한 열경화성 에폭시 수지 조성물 및 이로부터 수득한 제품
WO2018144974A1 (en) * 2017-02-06 2018-08-09 Huntsman Petrochemical Llc Curing agent for epoxy resins
CN108215233B (zh) * 2017-12-11 2019-12-24 湖北耐创新材料洁具有限公司 一种树脂和矿物混合浇注件的压力成型工艺
CN108189423B (zh) * 2017-12-29 2020-08-28 江苏神马电力股份有限公司 复合绝缘管内衬及其制备方法和应用
WO2023114201A2 (en) * 2021-12-14 2023-06-22 Huntsman Petrochemical Llc Polyurethane composition
KR20240087991A (ko) 2022-12-13 2024-06-20 최창원 속경화 가능한 투명 악세사리용 에폭시 몰드 조성물
KR20240087990A (ko) 2022-12-13 2024-06-20 최창원 상온 투명 몰딩의 셀프 디포밍 에폭시 조성물

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102549041A (zh) * 2009-09-25 2012-07-04 陶氏环球技术有限责任公司 可固化环氧树脂组合物及由其制备的复合材料
JP2014118576A (ja) * 2012-12-18 2014-06-30 Air Products And Chemicals Inc 溶媒和された固体を使用するエポキシ樹脂組成物

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE755079A (fr) † 1969-08-21 1971-02-22 Ciba Geigy Procédé et dispositif pour imprégner des articles ou pièces, notamment des bobinage électriques, au moyen de masses durcissables de résine coulée
DE59610415D1 (de) † 1995-04-04 2003-06-12 Vantico Ag Wollastonit enthaltendes, härtbares Epoxidharzgemisch
DE59709220D1 (de) * 1996-10-30 2003-03-06 Vantico Ag Härtbare Epoxidharzzusammensetzungen
US5965673A (en) * 1997-04-10 1999-10-12 Raytheon Company Epoxy-terminated prepolymer of polyepoxide and diamine with curing agent
ATE271584T1 (de) * 2000-11-29 2004-08-15 Vantico Ag Gefülltes epoxidharzsystem mit hoher mechanischer festigkeit
ATE450575T1 (de) * 2005-07-15 2009-12-15 Huntsman Adv Mat Switzerland Gehärtete zusammensetzung
WO2009062543A1 (en) * 2007-11-13 2009-05-22 Abb Research Ltd Fiber-reinforced composite system as electrical insulation
CA2729895C (en) * 2008-07-22 2016-09-27 Basf Se Blends comprising epoxy resins and mixtures of amines with guanidine derivatives
EP2230267B1 (en) * 2009-03-20 2014-08-13 ABB Research Ltd. Method of producing a curable epoxy resin composition
CN102695739B (zh) † 2009-08-27 2014-08-13 Abb研究有限公司 可固化环氧树脂组合物
WO2011097009A2 (en) † 2010-02-02 2011-08-11 Dow Global Technologies Llc Curable epoxy resin compositions
US20110315916A1 (en) * 2010-06-29 2011-12-29 Dow Global Technologies Inc. Curable composition
CN102040805A (zh) * 2010-12-23 2011-05-04 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种用于制造风力发电机叶片模具的环氧树脂体系及其制备方法
JP5825734B2 (ja) * 2011-07-13 2015-12-02 コニシ株式会社 模型素材又は模型の製造方法
CN104136483B (zh) * 2012-02-22 2016-08-24 巴斯夫欧洲公司 用于复合材料的共混物
US9193862B2 (en) * 2012-02-22 2015-11-24 Basf Se Blends for composite materials
JP6461475B2 (ja) * 2013-06-27 2019-01-30 三菱電機株式会社 注型成形用エポキシ樹脂組成物、並びにそれを用いた高電圧機器用モールド製品の製造方法
US9862798B2 (en) * 2013-09-30 2018-01-09 Evonik Degussa Gmbh Epoxy liquid curing agent compositions

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102549041A (zh) * 2009-09-25 2012-07-04 陶氏环球技术有限责任公司 可固化环氧树脂组合物及由其制备的复合材料
JP2014118576A (ja) * 2012-12-18 2014-06-30 Air Products And Chemicals Inc 溶媒和された固体を使用するエポキシ樹脂組成物

Also Published As

Publication number Publication date
KR102580662B1 (ko) 2023-09-21
KR20170130369A (ko) 2017-11-28
JP6683721B2 (ja) 2020-04-22
ES2739688T5 (es) 2022-05-11
EP3275002A1 (en) 2018-01-31
PL3275002T3 (pl) 2020-01-31
JP2018512471A (ja) 2018-05-17
US20180112031A1 (en) 2018-04-26
PL3275002T5 (pl) 2023-06-19
EP3275002B2 (en) 2022-01-19
HRP20191244T4 (hr) 2022-03-04
CA2976825A1 (en) 2016-09-29
ES2739688T3 (es) 2020-02-03
CN107531884B (zh) 2021-04-20
TW201638204A (zh) 2016-11-01
MX2017012199A (es) 2017-12-15
CN107531884A (zh) 2018-01-02
EP3275002B1 (en) 2019-06-12
HRP20191244T1 (hr) 2019-10-04
CA2976825C (en) 2023-04-18
WO2016150614A1 (en) 2016-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI777917B (zh) 製備電子工程用絕緣系統的方法，得到的物件及其用途
JP7324336B2 (ja) 屋外用製品を製造するための熱硬化性エポキシ樹脂組成物、およびそれから得られる屋外用製品
KR102572379B1 (ko) 열경화성 에폭시 수지를 위한 경화제, 및 전기 공학용 절연 시스템의 제조 방법
TW201802174A (zh) 製備用於電機工程之絕緣系統的方法，由彼所獲得之物件及其用途
KR102530214B1 (ko) 전기공학용 제품의 제조를 위한 열경화성 에폭시 수지 조성물 및 이로부터 수득한 제품

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent