[发明专利]用于高压电力绝缘的环氧树脂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂组合物，具体地涉及一种用于高压电力绝缘的环氧树脂组合物。

背景技术

环氧树脂是分子结构中含有两个或多个环氧基团的聚合物。其含有的环氧基团可以与固化剂(酸酐类、胺类等)反应形成交联固化产物。环氧树脂组合物可以进一步包含固化反应的催化剂、增韧剂和填料等组分。

环氧树脂作为电力绝缘材料具有良好的电绝缘性能、力学性能、粘接性能、耐腐蚀性能，同时具有低介电损耗、低固化收缩率、低线性膨胀系数、低吸水率、尺寸稳定性好等优点。

用于高压电力绝缘的环氧树脂组合物必须具有良好的电绝缘性能、耐电压性、耐热性、化学稳定性和机械强度，尤其是耐高低温冲击性能和耐开裂性。然而，具有良好的耐热性、化学稳定性和机械强度的环氧浇注材料往往表现出相当低的耐高低温冲击性能和耐开裂性。目前市售和报道的用于高压电力绝缘的环氧树脂/固化剂体系大多采用掺加橡胶、硅胶等非反应性增塑剂以提高固化环氧制品的韧性，从而提高材料的耐高低温冲击性能和耐开裂性，但这类增塑剂的添加通常导致环氧树脂绝缘材料的机械强度如拉伸和弯曲强度等的显著下降，还会导致绝缘材料的玻璃化温度(Tg)的降低。

专利CN1267063和CN1267063中分别公开了一种高电压复合绝缘子用环氧树脂组合物，其采用了非反应性核/壳微粒来改善环氧树脂材料的机械性能，但未提及其具体的耐高低温冲击性能和耐开裂性。专利CN101663344中公开了一种电绝缘制件用的可固化环氧树脂组合物，其采用双酚A二环氧甘油醚(DGEBA)和双酚F二环氧甘油醚共混方法和加入非反应性增塑剂来提高环氧树脂材料的挠曲性能，但其环氧树脂组合物的耐热性很低，且未提及其环氧树脂组合物的耐高低温冲击性能和耐开裂性。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题并提供一种具有优异的耐热性、机械强度、耐高低温冲击性能和耐开裂性的用于高压电力绝缘的环氧树脂组合物。该组合物适用于高压电力绝缘如绝缘开关、输电装置、断路器、盘式绝缘子、支撑绝缘子、电力绝缘拉杆等绝缘器件。

本发明中的环氧树脂组合物包含A、B两种组分，A组分为环氧树脂，B组分包含酸酐类固化剂、改性酸酐类聚合物和催化剂。所述的环氧树脂组合物还可以进一步包含填料。

本发明所述的环氧树脂较佳的选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、溴化双酚A型环氧树脂、酚醛缩水甘油醚环氧树脂、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂和六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂中的一种或多种，更佳的选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和溴化双酚A型环氧树脂中的一种或多种。所述的环氧树脂至少含有两个环氧基团，环氧当量为200～1000克/当量；优选采用含有两个环氧基团、环氧当量为300～600克/当量的环氧树脂。

本发明中所述的酸酐类固化剂较佳的选自甲基四氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、马来酸酐和十二烯基琥珀酸酐中的一种或多种，更佳的选自甲基四氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐和甲基六氢邻苯二甲酸酐中的一种或多种。与其它类型的环氧树脂固化剂如胺类化合物相比，利用酸酐类化合物作为固化剂的环氧树脂固化物表现出优异的耐热性、机械性能、化学稳定性和电气绝缘性能。酸酐类固化剂在B组分中的重量百分含量较佳的为70～99％，更佳的为80～95％。

本发明中所述的改性酸酐类增韧剂能够无规则地贯穿在环氧树脂材料中，形成互穿聚合物网络结构(IPN)。这种互穿聚合物网络结构不仅可以大大提高材料性能的协同效应，而且在外力作用下互穿网络可以发生较大变形，吸收外界能量降低材料内部应力，对环氧树脂材料表现出明显的增韧效果。通过形成互穿聚合物网络结构，所述的改性酸酐类增韧剂在增韧环氧树脂材料提高其抗冲击强度和韧性的同时，其耐热性和抗拉强度等性能不会降低甚至会有所提高，这是一般增韧技术所无法做到的。同时，所述的改性酸酐类增韧剂含有少量的酸酐基团、羧基或羟基，可以参与环氧树脂的固化反应，使增韧剂与环氧树脂材料之间表现出优异的材料相容性，对环氧树脂材料起到化学增韧作用，可以进一步提高环氧树脂材料的抗冲击强度和韧性，且不会导致其耐热性和抗拉强度等性能的降低。