一种电气绝缘环氧树脂组合物、制备方法及其用途技术

本发明专利技术公开了一种电气绝缘环氧树脂组合物，其包括如下组分：（A）至少两种环氧树脂的混合物；（B）至少两种酸酐固化剂的混合物；（C）微纳米无机颗粒组合物；所述组份（C）微纳米无机颗粒组合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比为63%～73%。本发明专利技术绝缘环氧树脂组合物具有高体积电阻率，同时具有优良的击穿强度等电气性能及耐热性能、机械性能和可加工性能，可用于电网输变电设备中绝缘件的制备，特别可用于直流特高压电网输变电设备中绝缘件的制备。

【技术实现步骤摘要】
—种电气绝缘环氧树脂组合物、制备方法及其用途
本专利技术属于材料领域，具体地，本专利技术涉及一种电气绝缘环氧树脂组合物。
技术介绍
在电网输变电设备如变压器、开关、互感器、穿墙套管等中绝缘件应用较多，尤其以环氧绝缘件应用较多，这些绝缘件起到电绝缘和承力的作用，其性能将直接决定输变电设备的绝缘性能及运行可靠性。随着我国电力系统朝特高压、直流电、大电流输电网络方向发展，对绝缘件性能提出了更高的要求。与交流电压相比，直流特高压会造成绝缘件表面电荷的长时间积聚，诱发沿面闪络的发生，导致绝缘件击穿失效，以至电网跳闸、断电，瘫痪。实践表明，提高绝缘件的体积电阻率是减少绝缘件表面电荷积聚，防止绝缘件击穿失效的有效措施。而绝缘件的性能主要由其浇注材料性能决定，因此不仅需要浇注用环氧绝缘材料具有较高的击穿强度等电气性能及优良的耐热性能、机械性能，而且需要提高浇注用环氧绝缘材料的体积电阻率。目前挂网运行的环氧绝缘件主要由环氧树脂，固化剂，填料混合固化成型而成，其体积电阻率偏低，在IO1卜15ω._量级，应用输电网络的电压等级为1000kV以下，已经无法满足1000kV以上的直流特高压输电网络的应用要求。当前国内外也有许多改性绝缘环氧树脂组合物的报道，如国外W02006008422A1报道了采用微米级填料和纳米级填料制备绝缘用环氧树脂，但未其报道提高材料的体积电阻率，并且由于使用单组分纳米颗粒和微米颗粒简单复合，材料的粘度过高，影响可加工性。CN101816049A公开了采用部分预处理微米级填料制备的绝缘用环氧树脂，其侧重于材料的击穿强度，CN101506301A公开了采用微米填料，纳米填料，弹性体粒子作为混合填料制备的绝缘用环氧树脂材料，其侧重于提高材料的耐电树枝化能力，上述已有`技术均未见提高环氧绝缘材料体积电阻率的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种电气绝缘环氧树脂组合物，具有优良的击穿强度等电气性能及耐热性能、机械性能、可加工性能，同时具有高体积电阻率。为了达到上述目的，本专利技术采用了如下技术方案:一种电气绝缘环氧树脂组合物，其包括如下组分:(A)至少两种环氧树脂的混合物；(B)至少两种酸酐固化剂的混合物；(C)微纳米无机颗粒组合物；所述组份(C)微纳米无机颗粒组合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比为63 ~73% ；其中，组份(C)微纳米无机颗粒组合物包括四种不同尺度的颗粒，分别为:(a) D50粒径为30~80nm的纳米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为0.3~0.8% ；(b) D50粒径为150~300nm的亚微米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为1.2~2.5% ；(C)D5tl粒径为I~8μπι的微米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为8~12% ；(d)D50粒径为10~40 μ m的微米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为85~90%。本专利技术组份(C)微纳米无机颗粒组合物的加入使大小颗粒复配，提高颗粒的填充率，可以降低树脂组合物的粘度，提高其加工性，以适用于浇注加工。同时，可以充分发挥纳米颗粒的纳米效应，降低材料中载流子浓度，提高环氧绝缘材料体积电阻率。优选地，所述组份(A)至少两种环氧树脂的混合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比为17~26%，优选20~22%。优选地，所述组份(B)至少两种酸酐固化剂的混合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比为9~14%，优选10~12%。优选地，所述组份(C)微纳米无机颗粒组合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比为65~70%。所述组份(A)至少两种环氧树脂的混合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比例如为 17.5%、18%、18.5%、19%、19.5%,20%,20.5%、21%、21.5%,22%,22.5%、23%、23.5%, 24%, 24.5%, 25%, 25.5% 或 25.8%。所述组份(B)至少两种酸酐固化剂的混合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比例如为 9.3%、9.6%、9.9%、10.2%、10.5%、10.8%、11.1%、11.4%、11.7%、12%、12.3%、12.6%、12.9%、13.2%、13.5% 或 13.8%。所述组份(C)微纳米无机颗粒组合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比为 63 ~73%，例如 63.5%,64%,6`4.5%,65.2%,65.6%,65.8%,66%,66.2%,66.4%,66.6%,66.8%、67%、67.1%、67.4%,67.7%,68%,68.2%,68.4%,68.6%,68.8%,67.1%、67.4%,67.7%,67.9%、68%,68.5%,69%,69.5%,70%,70.5%、71%、71.5%,72% 或 72.5%。该含量的微纳米颗粒组合物可以确保环氧树脂组合物电气性能、机械性能、耐热性能及可加工性的平衡。所述组分(a) D50粒径为30~SOnm的纳米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为 0.3 ~0.8%,例如 0.35%、0.4%、0.45%、0.5%、0.55%、0.6%、0.65%、0.7% 或0.75%。所述组分(b) D50粒径为150~300nm的亚微米无机颗粒物,其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为 1.2 ~2.5%，例如 1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2%、2.1%、2.2%、2.3% 或 2.4%ο所述组分(c )D50粒径为I~8 μ m的微米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为 8 ~12%，例如 8.3%、8.6%、8.9%、9.2%、9.5%、9.8%、10.1%、10.4%、10.7%、11%、11.3%、11.6% 或 11.9% ο所述组分(d)D5(l粒径为10~40 μ m的微米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为 85 ~90%，例如 85.2%,85.5%,85.8%,86.1%、86.4%,86.7%,87.1%、87.4%、87.7%, 88%, 88.4%, 88.8%, 89.2%, 89.6% 或 89.8%。本专利技术所述组份(A)为多组分环氧树脂混合物，可选为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛环氧树脂或多官能团缩水甘油醚环氧树脂中的任意两种或至少三种以上的混合物，优选双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、脂环族环氧树脂或酚醛环氧树脂四者中的任意一种或者至少两种的混合物和多官能团缩水甘油醚环氧树脂的混合物。所述组份(A)例如为双酚A环氧树脂和双酚F环氧树脂的混合物，脂环族环氧树脂和酚醛环氧树脂的混合物，多官能团缩水甘油醚环氧树脂和双酚A环氧树脂的混合物，双酚F环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛环氧树脂和多官能团缩水甘油醚环氧树脂的混合物，多官能团缩水甘油醚环氧树脂、双酚A环氧树脂和双酚F环氧树脂的混合物，多官能团缩水甘油醚环氧树脂、双酚A环氧树脂和脂环族环氧树脂的混合物，多官能团缩水甘油醚环氧树脂、双酚A环氧树脂和酚醛环氧树脂的混合物。多官能团缩水甘油醚环氧树脂加入可以提高环氧树脂的交联度，提高环氧树脂组份的性能。本专利技术所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气绝缘环氧树脂组合物，其特征在于，其包括如下组分：（A）至少两种环氧树脂的混合物；（B）至少两种酸酐固化剂的混合物；（C）微纳米无机颗粒组合物；所述组份（C）微纳米无机颗粒组合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比为63～73%；其中，组份（C）微纳米无机颗粒组合物包括四种不同尺度的颗粒，分别为：（a）D50粒径为30～80nm的纳米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为0.3～0.8%；（b）D50粒径为150～300nm的亚微米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为1.2～2.5%；（c）D50粒径为1～8μm的微米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒合物的质量分数为8～12%；（d）D50粒径为10～40μm的微米无机颗粒物，其组占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为85～90%。

【技术特征摘要】
1.一种电气绝缘环氧树脂组合物，其特征在于，其包括如下组分: (A)至少两种环氧树脂的混合物； (B)至少两种酸酐固化剂的混合物； (C)微纳米无机颗粒组合物；所述组份(C)微纳米无机颗粒组合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比为63~73% ； 其中，组份(C)微纳米无机颗粒组合物包括四种不同尺度的颗粒，分别为: (a)D50粒径为30~80nm的纳米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为0.3~0.8% ； (b) D50粒径为150~300nm的亚微米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为1.2~2.5% ； (C)D50粒径为I~8 μ m的微米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒合物的质量分数为8~12% ；(d) D50粒径为10~40 μ m的微米无机颗粒物，其组占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为85~90%。2.如权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述组份(A)至少两种环氧树脂的混合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比为17~26%，优选20~22% ； 优选地，所述组份(B)至少两种酸酐固化剂的混合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比为9~14%，优选10~12% ； 优选地，所述组份(C)微纳米无机颗粒组合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比为65~70% ； 优选地，所述组份(A)至少两种环氧树脂的混合物选自双酚A环氧树脂、双酚F环氧树月旨、脂环族环氧树脂、酚醛环氧树脂或多官能团缩水甘油醚环氧树脂中的任意两种或至少三种以上的混合物，优选双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、脂环族环氧树脂或酚醛环氧树脂四者中的任意一种或者至少两种的混合物和多官能团缩水甘油醚环氧树脂的混合物；优选地，所述组份(B)至少两种酸酐固化剂的混合物选自芳香族酸酐、脂环族酸酐或直链脂肪族酸酐中的任意两种或者至少三种的混合物； 优选地，所述芳香族酸酐、脂环族酸酐或直链脂肪族酸酐各自独立地包含一个或者至少两个酸酐官能团。3.如权利要求1或2所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述组分(a)纳米无机颗粒物的D5tl粒径为30~50nm ； 优选地，所述组分(b)亚微米无机颗粒物的D5tl粒径为150~200nm ； 优选地，所述组分(c)微米无机颗粒物的D5tl粒径为I~4 μ m ; 优选地，所述组分(d)微米无机颗粒物的D5tl粒径为10~25 μ m。4.如权利要求1-3之一所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述组分(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王好盛，张冬海，武晓峰，陈赟，陈运法，高锋，张晖，张忠，张翀，陈新，田浩，郝留成，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，国家纳米科学中心，国网智能电网研究院，河南平高电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：