[发明专利]一种电气绝缘环氧树脂组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，具体地，本发明涉及一种电气绝缘环氧树脂组合物、制备方法。

背景技术

在电网输变电设备如变压器、开关、互感器、穿墙套管等中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，其性能将直接输变电设备的绝缘性能及运行可靠性。目前的环氧绝缘件主要以添加微米尺度无机填料为主，如微米尺度氧化铝和氧化硅。微米尺度无机填料的加入可以使绝缘件和成型模具相近的收缩率，提高环氧树脂的力学和热学性能，然而会降低环氧树脂的击穿强度等电气性能。

当前国内外也有许多采用微纳米复配技术改性绝缘环氧树脂组合物的报道，如WO 2006008422A1公开了采用微米级填料和纳米级填料制备绝缘用环氧树脂，CN 101816049A公开了采用部分预处理微纳米填料制备的绝缘用环氧树脂，CN 101506301A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，以上技术由于一定比例纳米颗粒的加入可以提高环氧树脂体系的电气性能，但是通常纳米颗粒用量过高会损失环氧树脂体系的机械性能，并且体系粘度增大，影响浇注工艺。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种电气绝缘环氧树脂组合物。本发明提供的环氧树脂组合物具有低介电常数，提高的击穿强度、耐电弧时间等电气性能及机械性能。

为达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种电气绝缘环氧树脂组合物，包括如下组分：

(A)一种或两种以上的环氧树脂；

(B)一种或两种以上的酸酐固化剂；

(C)微米无机颗粒组合物，占电气绝缘环氧树脂组合物的质量百分比为60～75％，例如为65％、69％、72％等；

(D)一种或两种以上的无机纳米中空颗粒，占组份(A)的质量百分比为0.05-0.8％，例如为0.09％、0.15％、0.3％、0.5％、0.65％、0.74％等；

所述组份(C)包括二种不同尺度的颗粒，分别为：

(a)D₅₀粒径为1～8μm的纳米无机颗粒物，其占组份(C)的质量百分比为5～20％，例如为8％、12％、16％、19％等；

(b)D₅₀粒径为10～25μm的微米无机颗粒物，其占组份(C)的质量百分比为80～95％，例如为83％、88％、90％、94％等。

本发明中组份(D)的无机中空颗粒密度低，比表面积大，极少量组分加入就可以提高颗粒的填充率，发挥小颗粒效应，并且无机中空具有较大的孔体积,介电常数低,可以提高环氧绝缘材料电气性能。

作为优选，所述组份(A)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一种或两种以上的混合物。

优选地，所述组份(A)占电气绝缘环氧树脂组合物的质量百分比为15～30％。

作为优选，所述组份(B)可选为芳香族酸酐、脂环族酸酐或直链脂肪族酸酐中的任意一种或者两种以上的混合物。

优选地，所述组份(B)占电气绝缘环氧树脂组合物的质量百分比为5～20％。

作为优选，所述组份(C)占电气绝缘环氧树脂组合物的质量百分比为65～70％，所述组份(D)占组份(A)的质量百分比为0.05-0.5％。

作为优选，所述组分(C)中的(a)微米无机颗粒物的D₅₀粒径为1～4μm。

作为优选，所述组分(C)中的(b)纳米无机颗粒物的D₅₀粒径为10～15μm。

作为优选，所述组分(C)的微米无机颗粒选自氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧化锆中的任意一种或者两种以上的混合物。

优选地，所述氧化铝为ɑ-Al₂O₃。

作为优选，所述组分(D)无机纳米中空颗粒的堆积密度为65-126Kg/m³，优选为65-98Kg/m³。

作为优选，所述(D)中的无机纳米中空颗粒为纳米二氧化硅中空颗粒，优选为纳米二氧化硅中空球颗粒，进一步优选为无团聚、单分散、纳米二氧化硅中空球颗粒。

优选地，所述组份(D)无机纳米中空颗粒的中空内径为50-100nm，优选为50-80nm；外壁厚度为10-20nm，优选为10-15nm。

根据本发明的环氧树脂组合物，所述组份(C)，组分(D)各自独立地经过表面处理。