一種環氧樹脂組合物及其在制備浸漬線圈中的用圖
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種環氧樹脂組合物及其用途。
【背景技術】
[0002] 由于熱固性環氧樹脂的良好化學品耐抗性，非常好的熱特性和動力-機械特性以 及高的電絕緣能力而廣泛應用。此外，環氧樹脂顯示出對很多基材良好的附著，并且因此最 適合用在纖維復合材料（復合材料）中。對于在纖維復合材料中的使用，既期望纖維的良 好潤濕，也就是，所選的用于制備復合材料的樹脂配制品的低粘度，也期望完全固化之后高 的機械特性。
[0003] 電力系統目前使用的空心電抗器，其線圈可以采用玻璃纖維與導線一起繞制然后 浸漆，也可以用玻璃纖維、導線、浸漬樹脂一起采用現場濕法繞制，但不管采用什么方法繞 制，都需要通過樹脂填充線圈內部存在的氣隙，然后固化成型為一個整體。樹脂在電抗器線 圈中起填充氣隙、傳熱、防潮、防止局部放電等作用。
[0004] 由于環氧樹脂的分子結構在降低其粘度和改進其耐熱性上是矛盾的，所以確定樹 脂的分子結構是困難的。對于浸漬旋轉電機線圈用的無溶劑型熱固樹脂組合物，通常采用 含有傳統雙官能環氧樹脂和酸酐的環氧樹脂組合物，如日本特開昭60-5210 (1985)所述。
[0005] 雖然環氧樹脂可用例如酸和/或酸酐固化，但是一些缺點是公認的。酸和/或酸 酐固化的體系常對水敏感且導致固化的基質水解。另外，包含酸酐的可固化環氧樹脂組合 物在用于浸漬時，大量的酸酐蒸氣在大腔室中且在發生事故的情況下，對操作工人的健康 影響很大。在使用中，線圈暴露于高濕度和-40°C至150°C的溫度改變。目前使用的體系基 于雙酚A環氧樹脂/酸酐體系，該體系特別是在高溫下其可因濕氣而降解，并且其抗裂性也 較弱，導致其使用中可出現裂紋且濕氣會更好地滲透且造成更嚴重的損壞。
[0006] 因此，需要提供一種可以用于線圈的環氧樹脂組合物，具有滿足使用要求的機械 性能（例如韌性）的同時，具有良好的施工性能、降低的粘度。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于提供一種環氧樹脂組合物，其在用于制備線圈浸漬樹脂時，具 有良好的流動性，便于加工，同時更加環保。
[0008] 本發明的技術方案如下：
[0009] -種環氧樹脂組合物，由如下重量份的組分組成，
[0010] 環氧樹脂 100份 增韌劑 10-30份 茴化劑 1-10份 導熱劑 5-20份 脫模劑 1-5份
[0011] 阻燃劑 1-5汾 顏料 1-3份，
[0012] 其中，所述固化劑為單氰胺與脲的衍生物以3 :1-2 :1的重量比例混合形成的液態 混合物，脲的衍生物為N，N-二乙基脲，N，N-二丙基脲，N，N-甲基乙基脲，增韌劑為聚醚-聚 胺，導熱劑選自A1N、BN、MgO、ZnO。
[0013] 所述環氧樹脂選自雙酚A型、雙酚F型、雙酚S型環氧樹脂，環氧值為0. 40-0. 55 當量/l〇〇g。
[0014] 所述固化劑中單氰胺與脲的衍生物的比例為2 :1。
[0015] 所述顏料選自亮藍、二氧化鈦、鎘紅等。
[0016] 所述脫模劑選自蠟類、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅。
[0017] 所述阻燃劑選自含磷阻燃劑和含氮阻燃劑。
[0018] 上述環氧樹脂組合物在制備浸漬線圈中的用途。
[0019] 使用上述環氧樹脂組合物來浸漬線圈時，可通過滴流浸漬或真空壓力浸漬等的方 式進行。
[0020] 真空壓力浸漬為包括借助于所施用的真空從線圈中除去空氣、濕氣和其他污染物 及隨后用浸漬體系替代這些空隙的加工技術。
[0021] 具體步驟示例為：
[0022] (1)將線圈繞組在100-120°C溫度中預熱5-6小時，澆注前冷卻到60-80°C ;
[0023] (2)將環氧樹脂組合物在常溫下，在真空度l-3mbar中攪拌脫泡2. 5-3. 5小時；
[0024] (3)將線圈繞組置于澆注罐中在真空度3_4mbar狀態下，抽真空2-3小時；
[0025] (4)將環氧樹脂組合物澆注到澆注罐中，保持真空度4-5mbar，浸漬1-3小時；
[0026] (5)將浸漬好的的線圈繞組置于固化烘箱中，80°C保持3-5小時，30-60分鐘升溫 到90-KKTC，保持L 5-2小時；30-60分鐘升溫到110-120°C，保持2. 5-3小時；30-60分鐘 升溫到140-150°C，保持10-15小時，進行最終固化。
[0027] 浸漬線圈，采用上述方法制備。
[0028] 本發明中單氰胺與特定的脲衍生物在3 :1-2 :1的范圍內在常溫下形成低共熔的 混合物，即形成液態，其用于環氧樹脂體系時，相對于采用其他固態，例如粉末態的固化劑 時，具有降低的粘度，便于在浸漬線圈繞組時的流動，適合灌注；而采用雙氰胺替代單氰胺， 則得不到液態的混合物；相對于現有技術中其他液態胺類固化劑，本發明的固化劑在使用 量少的情況下，依然能達到滿足要求的固化效果，固化后體系的玻璃化轉變溫度較高。
[0029] 本發明中的固化劑在常溫下具有良好的潛伏性，導致其不用采用雙組分體系來制 備浸漬樹脂體系。另外，本發明組合物中不使用溶劑，即是無溶劑的，但其依然具有良好的 流動性能。
[0030] 本發明環氧樹脂組合物中，結合上述液態固化劑，使用了聚醚-聚胺作為增韌劑， 由于聚醚-聚胺與環氧樹脂具有反應性，其固化后比使用其他增韌劑，例如聚醚、聚己內酯 嵌段和聚硅氧烷的嵌段共聚物，具有更優良的機械性能，例如更高的Tg，更高的沖擊強度和 抗彎強度。
【具體實施方式】
[0031] 以下通過【具體實施方式】對本發明的技術方案進行進一步的說明和描述。
[0032] 環氧樹脂為液態雙酚A型環氧樹脂，環氧值為0.51，來自市售；
[0033] 增韌劑1聚醚-聚胺為Huntsman公司產品；
[0034] 增韌劑2為聚丙二醇；
[0035] 固化劑1 :單氰胺：N，N-二乙基脲（重量比例）為2 :1的液態混合物；
[0036] 固化劑2 :單氰胺：N，N-二乙基脲（重量比例）為3 :1的液態混合物；
[0037] 固化劑3 :單氰胺：N，N-二乙基脲（重量比例）為5 :1的粉末混合物；
[0038] 固化劑4 :單氰胺：N，N-二乙基脲（重量比例）為0· 5 :1的粉末混合物；
[0039] 固化劑5 :液態胺固化劑，型號Vestamin IPDA ;
[0040] 固化劑6 :雙氰胺：N，N-二乙基脲（重量比例）為3 :1的粉末混合物；
[0041] 導熱劑為AlN顆粒，脫模劑為硬脂酸鈣，阻燃劑為磷酸酯類阻燃劑，顏料為二氧化 鈦。
[0042] 實施例1-4以及比較例1-5各組分用量以及產品性能見表1。
[0043] 準確稱取各組分，攪拌混合均勻后，抽真空去除氣泡，先于90下固化2小時，之后 在120下固化3小時，再在140°C下進行固化10小時，得到固化產品。
[0044] 25°C下粘度的測定：在HAAKE Rheostressl (mPa*s)上進行，以直徑35mm和1 ° 的角度，剪切速率為5. 01/s，采用的樣品為環氧樹脂與固化劑的混合物，不含其他例如增韌 劑、導熱劑的組分。
[0045] Tg根據ISO 6721扭轉振動試驗測定；抗彎強度采用ISO 178標準測定；沖擊強度 根據ISO 179/1標準測定，均使用固化后的樣品測試。
[0046] 表 1 :
[0047]
[0049] 通過上述實施例和比較例可知，本發明的組合物由于采用了液態的單氰胺和脲衍 生物作為固化劑，具有明顯降低的粘度，同時制備的環氧樹脂固化產品的各種機械性能與 使用其他固態的固化劑大體相近，而相對于現有技術中其他液態胺類固化劑（比較例3)， 本發明的固化劑在用量較少的情況下達到相近固化效果，即本發明的固化劑具有更高的固 化效率。其次，通過采用聚醚-聚胺作為增韌劑，比采用聚醚類增韌劑例如聚丙二醇（比較 例5)制得產品具有更高的Tg，以及更好的機械性能，例如抗彎強度、抗沖擊強度。
[0050] 實施例5 (應用例）
[0051] (1)將線圈繞組在100°C溫度中預熱6小時，澆注前冷卻到60°C ;
[0052] (2)將按實施例1中的比例準確稱取環氧樹脂組合物的各原料，在常溫下，在真空 度l-3mbar中攪拌脫泡3小時；
[0053] (3)將線圈繞組置于澆注罐中在真空度3mbar狀態下，抽真空2小時；
[0054] (4)將環氧樹脂組合物澆注到澆注罐中，保持真空度4mbar，浸漬3小時；
[0055] (5)將浸漬好的的線圈繞組置于固化烘箱中，80°C保持3小時，30分鐘升溫到 90°C，保持I. 5小時；30分鐘升溫到110°C，保持2. 5小時；60分鐘升溫到140°C，保持10小 時，進行最終固化。
[0056] 以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，故不能依此限定本發明實施的范圍，即 依本發明專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋的范圍內。
【主權項】
1. 一種環氧樹脂組合物，其特征在于：由如下重量份的組分組成， 環氧樹脂 100份 增靭劑 10-30份 固化劑 1-10份 導熱劑 5-20份 脫模劑 1-5份 阻燃劑 1-5份 顏料 1-3份， 其中，所述固化劑為單氰胺與脲的衍生物以3 :1-2 :1的重量比例混合形成的液態混合 物，脲的衍生物為N，N-二乙基脲，N，N-二丙基脲，N，N-甲基乙基脲，增韌劑為聚醚-聚胺， 導熱劑選自A1N、BN、MgO、ZnO; 所述環氧樹脂選自雙酚A型、雙酚F型、雙酚S型環氧樹脂，環氧值為0. 4-0. 55 ; 所述固化劑中單氰胺與脲的衍生物的比例為2 :1 ; 所述顏料選自亮藍、二氧化鈦、鎘紅； 所述脫模劑為硬脂酸鈣； 所述阻燃劑選自含磷阻燃劑和含氮阻燃劑。2. 權利要求1的環氧樹脂組合物在制備浸漬線圈中的用途。3. 使用權利要求1的環氧樹脂組合物制備浸漬線圈方法，步驟如下： (1) 將線圈繞組在100_120°C溫度中預熱5-6小時，澆注前冷卻到60-80°C; (2) 將環氧樹脂組合物在常溫下，在真空度l-3mbar中攪拌脫泡2. 5-3. 5小時； (3) 將線圈繞組置于澆注罐中在真空度3-4mbar狀態下，抽真空2-3小時； (4) 將環氧樹脂組合物澆注到澆注罐中，保持真空度4-5mbar，浸漬1-3小時； (5) 將浸漬好的的線圈繞組置于固化烘箱中，80°C保持3-5小時，30-60分鐘升溫到 90-KKTC，保持1. 5-2小時；30-60分鐘升溫到110-120°C，保持2. 5-3小時；30-60分鐘升 溫到140-150°C，保持10-15小時，進行最終固化。4. 一種浸漬線圈，采用權利要求3中的方法制備。
【專利摘要】本發明公開了一種環氧樹脂組合物，由如下重量份的組分組成，其中，環氧樹脂100份、增韌劑10-30份、固化劑1-10份、導熱劑5-20份、脫模劑1-5份、阻燃劑1-5份、顏料1-3份，所述固化劑為單氰胺與脲的衍生物以3：1-2：1的重量比例混合形成的液態混合物，脲的衍生物為N，N-二乙基脲，N，N-二丙基脲，N，N-甲基乙基脲，增韌劑為聚醚-聚胺，導熱劑選自AlN、BN、MgO、ZnO。該組合物可用于浸漬線圈。
【IPC分類】C08K3/28, C08K5/521, C08G59/56, C08L63/00, H01F41/12, C08L71/00, C08K3/22, C08K13/02, C08K5/098, H01F41/04
【公開號】CN105385109
【申請號】CN201510981125
【發明人】秦如堂
【申請人】寧波康伯斯電器有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年12月23日