[发明专利]一种阻燃环氧树脂绝缘材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种阻燃环氧树脂绝缘材料及其制备方法和应用，包括以下质量份的原料：环氧树脂1‑6份，固化剂3‑5份，聚磷酸铵1‑10份。本发明通过在环氧树脂中添加聚磷酸铵，可将阻燃环氧树脂绝缘材料的阻燃等级提高至EN455545R22。在配方中添加白云母和二氧化硅微粉，提高绝缘材料的绝缘性能和机械强度要求。本发明可应用于制备机车用高阻燃环氧树脂浇铸绝缘子。该配方材料具有良好的绝缘性能、较高的机械强度和阻燃性能，既适合于APG工艺和浇铸工艺，也适合于手动浇铸成型。

技术领域

本发明涉及阻燃绝缘材料，特别是一种阻燃环氧树脂绝缘材料及其制备方法和应用。

背景技术

环氧树脂具有良好的机械和电气性能，且价格实惠，使其成为绝缘领域的佼佼者，具有绝缘强度和机械强度高的特点，广泛用于材料绝缘领域，但因其阻燃性能较差，特别是在一些电连接绝缘件中，接触电阻、飞弧会使绝缘件出现烧损甚至起火现象，对运行和财产安全带来极大隐患。随着轨道交通领域对运行安全要求进一步提升，电连接绝缘件的阻燃性能要求也日益提高，不阻燃、低阻燃材料会被逐渐替代。

目前同类产品阻燃的制备方法是在现有环氧体系中添加AL2O3、Mg0等无机填料，但是随着填料比例的增加，材料绝缘和机械性能显著降低、树脂粘度增大，当树脂粘度较大时树脂内夹杂气泡无法通过抽真空工艺抽出，显著降低环氧浇铸绝缘子的工频耐压、击穿电压等绝缘性能。

公开号为CN1423678B的专利公开了一种含磷元素阻燃剂环氧树脂组合物，包括：(I)选自如下的非卤化环氧树脂材料：(A)非卤化含磷元素环氧树脂；(B)如下物质的混合物：(1)非卤化不含磷元素环氧树脂，和(2)含磷元素的化合物；或(C)如下物质的反应产物：(1)非卤化环氧树脂，和(2)含磷元素的化合物；或(D)两种或多种组分(A)-(C)的结合；和(II)(A)羟基官能度至少为2的多官能酚类交联剂；(B)在加热时形成羟基官能度至少为2的多官能酚类交联剂的材料；或(C)组分(A)和(B)的混合物；数量为需要固化环氧树脂的化学计量数量的50％-150％。可以从这些组合物制备具有降低可燃性的电层压材料电路板。其中涉及多组分多工艺交联反应对环氧树脂进行改性，比较复杂，这个过程中聚磷酸铵只是它庞大配方阻燃混合配方之一，其阻燃配方虽然种类繁多，但是其阻燃等级只有UL94。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种阻燃环氧树脂绝缘材料及其制备方法，提高阻燃等级至EN455545R22。

本发明还提供了一种阻燃环氧树脂绝缘材料在绝缘子上的应用，满足绝缘子的阻燃性能、绝缘性能和机械强度要求。

一种阻燃环氧树脂绝缘材料，包括以下质量份的原料：环氧树脂1-6份，固化剂3-5份，聚磷酸铵1-10份。进一步地，所述阻燃环氧树脂绝缘材料还包括以下质量份的原料：白云母0.5-2份，二氧化硅粉1-10份。更进一步地，所述的阻燃环氧树脂绝缘材料，由以下质量份的原料组成：环氧树脂4-6份，固化剂3-4份，聚磷酸铵2-5份，白云母0.5-1.5份，二氧化硅粉2-4份。

本发明通过在环氧树脂中添加聚磷酸铵，可将阻燃环氧树脂绝缘材料的阻燃等级提高至EN455545R22。可仅在环氧树脂中添加聚磷酸铵和固化剂，即可提高阻燃环氧树脂绝缘材料的阻燃等级。在配方中添加白云母和二氧化硅微粉，提高绝缘材料的绝缘性能和机械强度要求。

优选地，所述聚磷酸铵的聚合度为10～15。优选地，所述阻燃环氧树脂绝缘材料的玻璃化温度为135℃～145℃，所述环氧树脂的玻璃化温度为115℃～125℃。

所述环氧树脂中添加白云母，使阻燃环氧树脂绝缘材料基体的玻璃化温度从115℃～125℃提升到135℃～145℃，所述聚磷酸铵为高聚磷酸铵，高聚磷酸铵的玻璃化温度为120℃，所述聚磷酸铵超过120℃开始分解，可以和阻燃环氧树脂绝缘材料基体起到良好协调作用，在基体Tg点前，聚磷酸铵已开始吸热分解实现膨胀阻燃，有效保护阻燃环氧树脂绝缘材料基体。