[发明专利]一种生物基电气绝缘用环氧体系及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物基电气绝缘用环氧树脂体系及其制备方法，分别使用含环氧基、羟基、羧基或酚羟基中的一种或几种基团的植物油改性环氧树脂和酸酐固化剂；制备得到了成本低、产品稳定性好、适用范围广、工艺简单，无污染，污水，得到的产品的机械性能优异，玻璃化转变温度提高，抗开裂性好的生物基电气绝缘用环氧树脂体系。

技术领域

本发明涉及电气绝缘用环氧树脂的制备领域，具体涉及一种生物基电气绝缘用环氧体系及其制备方法。

背景技术

世界经济的快速发展和人类活动的不断加剧导致了人类进入日益短缺的石油资源和不断恶化的自然环境等不可持续的境界。随着人们不断增强的环保意识和可持续发展意识，世界各国逐步开始研究并使用绿色生物基材料来逐步替代旧有的石油基材料，以便减少人类对石油这个不可再生资源的依赖。

环氧树脂作为用途应用最广泛的热固性树脂之一，在电子元器件和电气设备的绝缘中占据重要的地位。但是环氧树脂的主要品种为双酚A环氧树脂，其原料双酚A不仅仅完全依赖石化资源，而且它极大地影响着生命体的健康和安全^[1]。为此，世界各国禁止双酚A环氧树脂用于食品以及人体接触。因此，以可再生的生物基原料合成电气绝缘用无双酚A结构环氧树脂或者在减少双酚A环氧树脂在电气绝缘体系中的使用，不管从能源、环境还是从解决双酚A的生理毒性问题方面考虑，都具有重大意义。

世界各国科学家对生物基环氧树脂及其固化剂的制备和性能进行了广泛的研究^([2]-[6])，采用甘油、聚甘油、山梨醇、异山梨醇，木质素和松香等可再生生物资源通过各种复杂的合成工艺成功制备了一系列生物基环氧树脂和固化剂。其中，我国的中科院宁波研究所采用衣康酸为起始原料,合成制备了一种价格低廉，工艺简单和性能优异的衣康酸基环氧树脂(EIA)^([7]-[8])。上述技术成果的确可以从可再生资源的应用，低廉的价格以及优异的性能等各方面实现生物基环氧树脂及其固化剂的产业化。但是上述技术成果在制备生物基环氧树脂的过程中使用了双酚A环氧树脂的传统制备工艺，小规模的生物基环氧树脂生产高额的后处理成本使得失去了市场竞争优势。而且文献报道的生物基环氧树脂及其固化剂尽管工艺路线清晰，化学结构明确。但是生物原料的来源差异性和质量稳定性对最终产物有重大影响，可能使得生物基环氧树脂及其固化剂的质量不稳定，影响其最终使用环境的稳定性。

如现有技术中，桐油酸酐在绝缘材料体系中有相应的应用，桐油酸酐(TOA)为桐油与顺丁烯酸酐的加成物，利用桐油酸中的共轭双键与不饱和酸发生Diels-Alder双烯加成反应，环化生成稳定的六元环^[9]。固化后具有优异的电绝缘性能。在电气设备及零部件如电机、变压器绕组线圈、高压电机绝缘云母带浸渍粘接上得到广泛应用。但是桐油的生产周期长，成本高，限制了桐油酸酐绝缘材料体系的应用范围。

反应示意如下:

[1].Flint S,Markle T,Thompson S,et al.Bisphenol a exposure,effectsand policy:a wildlife perspective[J].Journal of Environmental Management,2012,104:19-34.

[2].Chrysanthos M,Galy J,Pascault J-P.Preparation and properties ofbio-based epoxy networks derived from isosorbide diglycidyl ether[J].Polymer,2011,52(16):3611-3620.