一种环氧树脂组合物、制备方法及应用与流程

本发明涉及材料领域，尤其涉及一种环氧树脂组合物。

背景技术：

1、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。

2、电缆附件是电缆连接线路的必要组成部分。随着我国高压交联电缆的发展，与之配套的电缆附件需求量呈递增趋势。高压电缆附件的运行环境很苛刻，无论是gis系统的终端套管、终端的应力锥套、变压器端头套管、中间接头外壳，都要求所采用的材料具有较高的机械物理性能和电气性能。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。

3、用于高压电力绝缘的环氧树脂组合物必须具有良好的热机械性能、电绝缘性、耐电压性、耐热性、耐开裂性、机械性能。然而，热机械性能、电绝缘性能、耐电压性、耐热性、机械性能、耐开裂性很难同时兼顾。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是解决上述问题并提供一种具有优异的电绝缘性、耐电压性、耐热性、耐高低温冲击性、耐开裂性、机械强度的环氧树脂组合物。

2、本发明的上述目的是通过如下技术方案进行实现的：

3、本发明第一方面，提供一种环氧树脂组合物，包括a组分和b组分；

4、所述a组分包括环氧树脂；所述b组分包括第一固化剂和第二固化剂；

5、所述第一固化剂为含有两个活泼氢的固化剂；

6、所述第二固化剂选自活泼氢数量≥3的胺类固化剂、活泼氢数量≥3的巯基类固化剂或者酸酐类固化剂中的一种。

7、在本技术的一些实施例中，所述环氧树脂包括双酚a型环氧树脂、脂环族环氧树脂、双酚f型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、脂肪族环氧树脂中的至少一种。

8、在本技术的一些实施例中，所述第一固化剂包括双酚羟基类固化剂、双羧基类固化剂、双亚胺类固化剂、双巯基类固化剂或含有酚羟基、巯基、羧基和亚胺中任意两种基团的固化剂中的至少一种。

9、在本技术的一些实施例中，所述第一固化剂选自双酚a、对苯二酚和4.4＇-联苯二酚、葵二酸、对苯二甲酸、4.4＇-双仲丁胺基二苯基甲烷、4.4＇-二乙酰胺基二苯基甲烷、2-二巯基乙硫醚、2,2＇-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇中的至少一种。

10、在本技术的一些实施例中，所述活泼氢数量≥3的胺类固化剂包括直链脂肪族胺、脂环族胺、芳香族胺中的至少一种。

11、在本技术的一些实施例中，所述活泼氢数量≥3的巯基类固化剂包括直链脂肪族巯基、脂环族巯基、芳香族巯基中的至少一种。

12、在本技术的一些实施例中，所述酸酐类固化剂包括芳香族酸酐、脂环族酸酐或直链脂肪族酸酐中的至少一种。

13、在本技术的一些实施例中，所述活泼氢数量≥3的胺类固化剂选自4,4'-二氨基二苯基甲烷、三乙烯四胺、异佛尔酮二胺、4,4'-二氨基二苯砜、聚醚胺、聚酯胺、4,4'-氧二苯胺、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷、间苯二胺、邻苯二胺和对苯二胺中的至少一种。

14、在本技术的一些实施例中，所述活泼氢数量≥3的巯基类固化剂选自三羟甲基丙烷三(2一巯基乙酸酯)、季戊四醇四巯基乙酸酯、四巯基苯、对巯基对苯二甲酸、六巯基三亚苯、三[2-(3-巯基丙酸基)乙基]异氰尿酸、2,3-二巯基琥珀酸、三巯基均三嗪和6-季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)中的至少一种。

15、在本技术的一些实施例中，所述酸酐类固化剂选自甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、2,2-二甲基戊二酸酐、2,3-二甲基丁二酸酐、戊二酸酐、丁二酸酐、苯六甲酸三酸酐、4,4'-联苯醚二酐、均苯四甲酸二酐、联苯四甲酸二酐和甲基纳迪克酸酐中的至少一种。

16、在本技术的一些实施例中，所述环氧树脂组合物各组分的质量份数如下：

17、环氧树脂：100份；

18、第一固化剂：1-20份；

19、第二固化剂为活泼氢数量≥3的胺类或者活泼氢数量≥3的巯基类固化剂时，第二固化剂质量份数为cg[ab/100-2e/f]/h，其中，a为环氧树脂的质量份数(单位g)，b为环氧树脂的环氧值(单位mol/100g)，e为第一固化剂的质量份数(单位g)，f为第一固化剂的摩尔质量(g/mol)，h为第二固化剂含有活泼氢的数量，g为第二固化剂的摩尔质量(g/mol)，c为修正系数，0.8≤c≤1.2；

20、第二固化剂为酸酐类固化剂时，第二固化剂质量份数为ck[ab/100-2e/f]/j，其中，a为环氧树脂的质量份数(单位g)，b为环氧树脂的环氧值(单位mol/100g)，e为第一固化剂的质量份数(单位g)，f为第一固化剂的摩尔质量(g/mol)，j为第二固化剂含有酸酐基团的数量，k为第二固化剂的摩尔质量(g/mol)，c为修正系数，0.8≤c≤1.2。

21、在本技术的一些实施例中，所述环氧树脂为第一环氧树脂和第二环氧树脂，所述第一环氧树脂选自双酚a型环氧树脂、脂环族环氧树脂、双酚f型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、脂肪族环氧树脂中的一种，所述第二环氧树脂选自双酚a型环氧树脂、脂环族环氧树脂、双酚f型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、脂肪族环氧树脂中的一种。

22、在本技术的一些实施例中，所述第一环氧树脂、第二环氧树脂的环氧值为0.2-0.9mol/100g，且所述第一环氧树脂的环氧值小于所述第二环氧树脂的环氧值。

23、在本技术的一些实施例中，所述环氧树脂组合物各组分的质量份数如下：

24、第一环氧树脂：70-100份；

25、第二环氧树脂：1-30份；

26、第一固化剂：1-20份；

27、第二固化剂为活泼氢数量≥3的胺类或者活泼氢数量≥3的巯基类固化剂时，第二固化剂质量份数为cg[(ab+cd)/100-2e/f]/h，其中，a为第一环氧树脂的质量份数(单位g)，b为第一环氧树脂的环氧值(单位mol/100g)，c为第二环氧树脂的质量份数(单位g)，d为第二环氧树脂的环氧值(单位mol/100g)，e为第一固化剂的质量份数(单位g)，f为第一固化剂的摩尔质量(g/mol)，h为第二固化剂含有活泼氢的数量，g为第二固化剂的摩尔质量(g/mol)，c为修正系数，0.8≤c≤1.2；

28、第二固化剂为酸酐类固化剂时，第二固化剂质量份数为ck[(ab+cd)/100-2e/f]/j，其中，a为第一环氧树脂的质量份数(单位g)，b为第一环氧树脂的环氧值(单位mol/100g)，c为第二环氧树脂的质量份数(单位g)，d为第二环氧树脂的环氧值(单位mol/100g)，e为第一固化剂的质量份数(单位g)，f为第一固化剂的摩尔质量(g/mol)，j为第二固化剂含有酸酐基团的数量，k为第二固化剂的摩尔质量(g/mol)，c为修正系数，0.8≤c≤1.2。

29、在本技术的一些实施例中，所述环氧树脂组合物还包括填料1-350份，所述填料包括氧化铝、硅微粉、白炭黑、氧化镁、氮化硼、高岭土和氧化锌中的至少一种。

30、本发明第二方面，提供一种上述环氧树脂组合物的制备方法，所述制备方法包括a组分的制备和b组分的制备；

31、所述a组分的制备方法包括：将环氧树脂混合均匀，在一定条件下真空脱气得到所述a组分；

32、所述b组分的制备方法包括：将所述第一固化剂、第二固化剂混合均匀，在一定条件下真空脱水脱气得到所述b组分；

33、将所述a组分与所述b组分混合，注入模具中，在一定条件下固化成型得到所述环氧树脂组合物。

34、在本技术的一些实施例中，若所述环氧树脂为所述第一环氧树脂和所述第二环氧树脂，所述a组分的制备方法包括：将所述第一环氧树脂、第二环氧树脂混合均匀，在一定条件下真空脱气得到所述a组分；

35、或，所述a组分的制备方法包括：将所述第一环氧树脂、第二环氧树脂混合均匀、在一定条件下将所述填料脱水脱气，将预处理后的所述填料加入树脂混合物中，得到所述a组分；

36、或，所述b组分的制备方法包括：将所述第一固化剂、第二固化剂混合均匀，在一定条件下脱水脱气得到所述b组分。

37、本发明第三方面，提供了环氧树脂组合物用于电子电气设备中绝缘件的制备。

38、本发明环氧树脂组合物包括a组分和b组分。a组分包括环氧树脂；b组分包括第一固化剂和第二固化剂。第一固化剂为含有两个活泼氢的固化剂，第二固化剂选自活泼氢数量≥3的胺类固化剂、活泼氢数量≥3的巯基类固化剂或者酸酐类固化剂中的一种。第一固化剂和第二固化剂构成共固化体系，第一固化剂分子结构上仅有两个活泼氢，在固化反应中仅仅起到扩链作用，其区域的自由体积大于第二固化剂固化区域。通过选用不同主链结构类别的第一固化剂和第二固化剂作为共固化体系，可以在提高环氧树脂组合物的电绝缘性能和tg的情况下同时兼具提高耐热性、耐开裂性、耐电压性和机械强度等性能。