[发明专利]浇注树脂、由其制成的成型材料、其用途和电绝缘

说明书

本发明涉及新型的浇注树脂组合物及其在热固化的电气灌封中的用途，所述电气灌封例如在制造绝缘、例如用于气体绝缘开关设备、电气部件如变压器、绝缘体、电容器、线圈和组件的绝缘中使用。本发明还涉及可由所述浇注树脂获得的成型材料、包括该成型材料的电绝缘以及此类成型材料的用途。特别地，微填料的四峰性与以10的幂分级的平均粒径的组合使用导致优异的堆积密度并且在最高达95重量％的最高填料含量下表现出令人惊讶的良好的可加工性和流动行为。通过本发明，首次可在用于自动压力胶凝过程的上述系统中和/或在(真空)循环浇注体系中使用这种高度填充并因此具有高导热性的浇注树脂。

本发明涉及新型的浇注树脂组合物及其在热固化的电气灌封中的用途，所述电气灌封例如在制造绝缘，例如用于气体绝缘开关设备、电气部件如变压器、绝缘体、电容器、线圈和组件的绝缘中使用。本发明还涉及可由所述浇注树脂获得的成型材料、以及包括该成型材料的电绝缘以及此类成型材料的用途。

这种浇注树脂(Giessharze)特别地作为用于电气或电子部件的灌封(Verguss，或称为灌注)的环氧树脂而已知。

在气体绝缘的开关设备中，载流部件，即所谓的主电流路径，在运行过程中会升温。发热是由电阻引起的主电流路径的损耗功率造成的。电阻由各种组成部分组成：一方面来自载流部件本身的线路电阻，由其横截面、长度和导电材料决定；另一方面通过主电流路径的不同部分之间的接触点的接触电阻。在此，最重要的是，电流路径的移动部件上的非固定触点—例如真空断路器的触点和/或触点系统—具有高电阻，这导致高的局部发热，即所谓的“热点”。在为特定的额定电流设计开关设备时，发热是限制性因素，因为不得超过载流部件的特定的标准规定的温度。为了最小化系统中的发热并实现尽可能高的额定电流，因此有必要一方面保持主电流路径的电阻尽可能低，并且另一方面通过三种类型的热传输—热辐射、对流和传导—最大限度地散热。

由于组件在运行中处于高电压下，并且需要使用电绝缘材料来固定不带电的组件，因此使用可固化的浇注树脂物质(或浇注树脂组合物)作为固体绝缘成型材料。

浇注树脂具有如下优势：它们通常价格低廉且具有高度的设计灵活性，因为它们可以液体形式浇注，任选地也可凝胶化，然后通过适当的措施例如温度和/或辐射在模具中固化以形成热固性塑料。

用于热固化的电气灌封的中等和高度填充的基于环氧树脂的浇注树脂(其在80℃至200℃的温度范围内固化)通常具有反应化学计量上正确混合的液体组分，该液体组分包括双环氧树脂、固化剂、增韧剂、促进剂和添加剂。适用于此的双环氧树脂通常是已知的，例如它们是二缩水甘油醚双环氧树脂，例如双酚-A和/或双酚-F环氧树脂和/或酚醛清漆。

酸酐类型的固化剂组分，例如邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐和/或其它酸酐衍生物和/或上述化合物类别的任何组合和混合物，可用作浇注树脂的固化剂。特别是，已知和公认具有毒性的化合物，例如特别是基于氰酸酯和/或异氰酸酯的衍生物，已被证明不适合作为固化剂。

为此，引入粒径在0.2-1000μm范围内的微填料。这些微填料通常是氧化硅和/或氧化铝。由于固化的、中和高度填充的树脂成型体被认为是脆性的、非延展性的材料，其只有很少或没有线弹性特性，因此经常向配制物添加比例不可忽视的4-20重量份(基于不含填料的树脂基质)的增韧剂，以提高材料的断裂力学性能。

浇注树脂用于1kV及以上的高压/中压电气元件。灌封例如形成绝缘或绝缘的至少一部分。

许多不同的浇注树脂是当今电气行业中的现有技术，并且主要用于绝缘性、支撑性或密封性任务(或目的)。同样属于现有技术的是，金属或塑料部件被一同浇注。浇注树脂填充有矿物填料，例如石英粉和/或石英材料(结晶和/或无定形二氧化硅，SiO₂)或氧化铝或电刚玉。通常，降低树脂含量、使树脂更稀薄(Harzabmagerung)是可取的，因为填料通常比树脂便宜。