一种有机硅改性耐候环氧树脂绝缘材料

摘要

本发明公开了一种有机硅改性耐候环氧树脂绝缘材料，属于电气绝缘材料制备技术领域，其中，所述绝缘材料由如权1所述组分加工制成；加工方法如权4或权5所述步骤，本发明通过引入以硅原子为中心的更稳定的化学键，提高了材料的化学稳定性，增加了材料在高温、高湿、紫外线环境下对抗热分解、氧化、水解等使高分子长链断裂的化学反应的能力，提升了其抗老化能力；且因为引入的化学键的憎水性，使得材料的吸水性下降，减少了水分侵入、扩散的速度；同时引入的脂环结构、苯环结构本身稳定性较高，位阻较大，可以在保证其在有较强抗氧化性的同时在高温下保持较好的机械性能；所保留的羟基使得改性后的环氧树脂浸润性较好，可以实现较好的工艺性。

权利要求

1.一种有机硅改性耐候环氧树脂绝缘材料，其特征在于，所述绝缘材料以重量计，由以下组分组成：环氧树脂100份、二苯基硅二醇3‑20份、2‑（3，4‑环氧己烷基）乙基三乙氧基硅烷5‑20份、三苯甲胺3‑12份、二环己胺5‑16份、酸酐固化剂75‑100份、促进剂0.5份、催化剂

0.5‑1份和一水合氢氧化钡0.3份；

其中，该种改性环氧树脂绝缘材料的制备，包括如下步骤：

（1）在反应器中加入环氧树脂，以600r/min搅拌，升温至120‑140℃，加入催化剂后，缓慢、分批加入二苯基硅二醇，保温反应3.5h，即可得聚合物a；

（2）在反应器中加入2‑（3，4‑环氧己烷基）乙基三乙氧基硅烷和二苯基硅二醇并加入少量一水合氢氧化钡作为催化剂，加热至75‑85℃，以600r/min进行搅拌，保温反应4h，离心分离催化剂得到聚合物d；

（3）将聚合物d加入反应器，升温至70‑80℃，以600r/min进行搅拌，再加入二环己胺，保温反应4h，即得聚合物e；

（4）将聚合物e加入反应器，升温至60℃，以600r/min进行搅拌，再加入三苯甲胺，保温反应1.5h，即得聚合物f；

（5）将聚合物f与聚合物c充分混合，升温至70‑90℃，滴加适量蒸馏水后保温反应4‑6h，反应过程中持续抽真空，及时除去缩合反应中产生的小分子物质，反应结束后得到混合物g；

（6）向聚合物g中加入酸酐固化剂和促进剂并充分混合，使用100℃固化2h，再使用130℃和150℃分别后固化1h。

2.根据权利要求1所述的一种有机硅改性耐候环氧树脂绝缘材料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂和双酚F环氧树脂的其中一种或其混合物。

3.根据权利要求1所述的一种有机硅改性耐候环氧树脂绝缘材料，其特征在于，所述酸酐类固化剂为甲基四氢苯酐和甲基六氢苯酐的其中一种。

说明书

一种有机硅改性耐候环氧树脂绝缘材料

技术领域

[0001] 本发明属于电气绝缘材料制备技术领域，具体涉及一种有机硅改性耐候环氧树脂绝缘材料。

背景技术

[0002] 环氧树脂因具有优异的电气绝缘性能、粘结性、耐化学腐蚀性、易加工等特点被广泛应用于电力绝缘领域。和传统无机绝缘材料相比，环氧树脂更容易受到湿、热、紫外线、电场等条件的影响，逐渐发生劣化导致绝缘失效，引发事故。因此，提高环氧树脂的耐候性，增加绝缘材料在恶劣条件下的稳定性对电力系统的经济运行有着积极作用。

[0003] 有机硅化合物由于其本身较好的高低温稳定性、防腐蚀性能、机械强度，常被用于作为环氧树脂的改性剂。使用有机硅作为改性剂对环氧树脂进行改性时，由于可以引入稳定柔韧的Si‑O、Si‑C、Si‑H等化学键以及其他官能团，因此可以在保留环氧树脂本身性能的同时改进环氧树脂的如耐温、憎水性、耐冲击等多项性能。目前的一些有机硅改性手段限于材料相容性和硅键的本身性质，可能导致改性后材料在粘连性、高温下机械强度等性质的下降，因此有必要选用合适改性材料以及改性手段，改进有机硅改性环氧树脂的综合性能，进一步提升其性能。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种有机硅改性耐候环氧树脂绝缘材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种有机硅改性耐候环氧树脂绝缘材料，所述绝缘材料以重量计，由以下组分组成：环氧树脂100份、二苯基硅二醇3‑20份、2‑(3，4‑环氧己烷基)乙基三乙氧基硅烷5‑20份、三苯甲胺3‑12份、二环己胺5‑16份、酸酐固化剂75‑100份、促进剂0.5份、催化剂0.5‑1份和一水合氢氧化钡0.3份。

[0006] 进一步地，所述环氧树脂为双酚A和/或双酚F环氧树脂，所述酸酐固化剂为酸酐类固化剂为甲基四氢苯酐或甲基六氢苯酐中一种。

[0007] 在本发明所提供的有机硅改性耐候环氧树脂绝缘材料中，本发明对制备过程中所用到的催化剂以及促进剂不做具体要求，本领域技术人员可以通过需要选取合适催化剂和促进剂，只要保证实现本发明的目的即可，在本发明中的具体实施例中，所选用的催化剂为二月桂酸二丁基锡，所选用的促进剂为DMP‑30。

[0008] 本发明目的之二是提供使用上述配方制备有机硅改性环氧树脂的方法。其中第一种制备方法包括以下步骤：

[0009] (1)在反应器中加入环氧树脂，以600r/min搅拌，升温至120‑140℃，加入催化剂后，缓慢分批加入二苯基硅二醇，保温反应3.5h，即可得聚合物a；

[0010] (2)在反应器中加入2‑(3，4‑环氧己烷基)乙基三乙氧基硅烷和二环己胺，加热至65‑85℃，以600r/min进行搅拌，保温反应4h，生成聚合物b；

[0011] (3)将聚合物b加入反应器，升温至60℃，以600r/min进行搅拌，再加入三苯甲胺，保温反应1.5h，即得聚合物c；

[0012] (4)将聚合物a与聚合物c充分混合，升温至70‑90℃，滴加适量蒸馏水后保温反应4‑6h，反应过程中持续抽真空，及时除去缩合反应中产生的小分子物质，反应结束后得到混合物d；

[0013] (5)向聚合物d中加入酸酐固化剂和促进剂并充分混合，使用100℃固化2h，再使用130℃和150℃分别后固化1h。

[0014] 本发明提供另一种使用相同材料制备有机硅改性耐候环氧树脂的方法，包括以下步骤：

[0015] (1)在反应器中加入环氧树脂，以600r/min搅拌，升温至120‑140℃，加入催化剂后，缓慢、分批加入二苯基硅二醇，保温反应3.5h，即可得聚合物a；

[0016] (2)在反应器中加入2‑(3，4‑环氧己烷基)乙基三乙氧基硅烷和二苯基硅二醇并加入少量一水合氢氧化钡作为催化剂，加热至75‑85℃，以600r/min进行搅拌，保温反应4h，离心分离催化剂生成聚合物d；

[0017] (3)将聚合物d加入反应器，升温至70‑80℃，以600r/min进行搅拌，再加入二环己胺，保温反应4h，即得聚合物e；

[0018] (4)将聚合物e加入反应器，升温至60℃，以600r/min进行搅拌，再加入三苯甲胺，保温反应1.5h，即得聚合物f；

[0019] (5)将聚合物f与聚合物c充分混合，升温至70‑90℃，滴加适量蒸馏水后保温反应4‑6h，反应过程中持续抽真空，及时除去缩合反应中产生的小分子物质，反应结束后得到混合物g；

[0020] (6)向聚合物g中加入酸酐固化剂和促进剂并充分混合，使用100℃固化2h，再使用130℃和150℃分别后固化1h。

[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0022] 本发明有机硅改性耐候环氧树脂绝缘材料，一方面通过引入以硅原子为中心的更稳定的化学键，提高了材料的化学稳定性，增加了材料在高温、高湿、紫外线环境下对抗热分解、氧化、水解等使高分子长链断裂的化学反应的能力，提升了其抗老化能力；另一方面因为引入的化学键的憎水性，使得材料的吸水性下降，减少了水分侵入、扩散的速度；同时引入的脂环结构、苯环结构本身稳定性较高，位阻较大，可以在保证其在有较强抗氧化性的同时在高温下保持较好的机械性能；所保留的羟基使得改性后的环氧树脂浸润性较好，可以实现较好的工艺性。

附图说明

[0023] 图1为本发明所提供的有机硅改性环氧树脂第一种制备路线示意图。

[0024] 图2为本发明所提供的有机硅改性环氧树脂第二种制备路线示意图(中间产物)。

[0025] 图3为本发明所提供的有机硅改性环氧树脂第二种制备路线示意图(最终产物)。

具体实施方式

[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0027] 实施例1

[0028] 一种有机硅改性耐候环氧树脂绝缘材料，以重量计，由以下组分组成：环氧树脂100份；二苯基硅二醇10份；2‑(3，4‑环氧己烷基)乙基三乙氧基硅烷12份；三苯甲胺10.5份；
二环己胺7.5份；甲基四氢苯酐酸酐固化剂85份；DMP‑30促进剂0.5份；二月桂酸二丁基锡1份。

[0029] 图1所提供的为第一种有机硅改性环氧树脂制备路线示意图，该方法的实现步骤为：

[0030] (1)在反应器中加入100份双酚A环氧树脂，以600r/min搅拌，升温至135℃，加入1份二月桂酸二丁基锡后，加入少量二苯基硅二醇，持续搅拌，当观察到前一批加入的二苯基硅二醇基本溶解后再继续加入，共加入10份二苯基硅二醇，保温反应3.5h，即可得聚合物a；

[0031] (2)在反应器中加入12份2‑(3，4‑环氧己烷基)乙基三乙氧基硅烷和7.5份二环己胺，加热至80℃，以600r/min进行搅拌，保温反应4h，生成聚合物b；

[0032] (3)将聚合物b加入反应器，升温至60℃，以600r/min进行搅拌，再加入10.5份三苯甲胺，保温反应1.5h，即得聚合物c；

[0033] (4)将聚合物a先加热至60℃，与聚合物c充分混合，升温至80℃，滴加少量蒸馏水后保温反应4h，反应过程中持续抽真空，及时除去缩合反应中产生的小分子物质，反应结束后得到混合物d；

[0034] (5)向聚合物d中加入85份酸酐固化剂和0.5份促进剂充分混合，使用100℃固化2h，再使用130℃和150℃分别后固化1h，即可得到有机硅改性耐候环氧树脂。

[0035] 实施例2

[0036] 一种有机硅改性耐候环氧树脂绝缘材料，以重量计，由以下组分组成：双酚A环氧树脂100份；二苯基硅二醇10份；2‑(3，4‑环氧己烷基)乙基三乙氧基硅烷14份；三苯甲胺12份；二环己胺8份；甲基四氢苯酐酸酐固化剂85份；DMP‑30促进剂0.5份；二月桂酸二丁基锡1份；一水合氢氧化钡0.3份。

[0037] 图2‑3所提供的为第二种有机硅改性环氧树脂制备路线示意图，该方法的实现步骤为：

[0038] (1)在反应器中加入100份双酚A环氧树脂，以600r/min搅拌，升温至135℃，加入1份二月桂酸二丁基锡后，加入少量二苯基硅二醇，当观察到前一批加入的二苯基硅二醇基本溶解后再继续加入，共加入5份二苯基硅二醇，保温反应3.5h，即可得聚合物a；

[0039] (2)在反应器中加入14份2‑(3，4‑环氧己烷基)乙基三乙氧基硅烷和5份二苯基硅二醇并加入0.3份一水合氢氧化钡作为催化剂，加热至80℃，以600r/min进行搅拌，保温反应4h，反应结束后离心分离催化剂生成聚合物d；

[0040] (3)将聚合物d加入反应器，升温至80℃，以600r/min进行搅拌，再加入8份二环己胺，保温反应4h，即得聚合物e；

[0041] (4)将聚合物e加入反应器，升温至60℃，以600r/min进行搅拌，再加入12份三苯甲胺，保温反应1.5h，即得聚合物f；

[0042] (5)将聚合物f升温至60℃后与聚合物c充分混合，升温至80℃，滴加适量蒸馏水后保温反应4h，反应过程中持续抽真空，及时除去缩合反应中产生的小分子物质，反应结束后得到混合物g；

[0043] (6)在聚合物g中加入酸酐固化剂和促进剂充分混合，使用100℃固化2h，再使用130℃和150℃分别后固化1h即得有机硅改性耐候环氧树脂。

[0044] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。