关键词  环氧树脂 增韧剂 浇铸料

    1 前言

   
环氧树脂(EP)以其优异的性能广泛应用于各类电机、电器件等的韵灌绝缘，取得了比较好的效果。但EP因质脆、内应力大、抗冲击性能差而常常需加以增韧改性。自六十年代未MCCAR5y等用端羧基丁睛橡胶(CTE2N)增韧获得较好的效果以来，又先后报道了用端活性聚醚、聚酪、聚硫、聚氨配、有机硅、聚酰胺、聚壬二酸酐(PAPbA)、聚癸二酸酐(阳PA)、a—链烯基琥蹈酸酐、聚矾、聚醚矾、聚酰亚胺、CIL2P—4lo、QS—N、聚乙二醇缩水首油醚和聚丙二醇二缩水首铀醚等增韧。其中用弹性体增韧EP是科技工作者研究的一个重点。弹性体增韧EP的增韧机理—般用“海岛结构”模型hJ来解释，即基体中橡胶段子作为分散相诱发银纹和剪切带，银纹和剪切带相互结合达到提高材料韧性的目的。而AFYee等人DI则认为EP基体中橡胶粒子是作为应力集中物和弹xx能材料存在的，当材料受冲击时，橡胶位子就吸收能力能量，从而达到增韧。我们认为正是“海岛结构”的出现使浇铸产品的临界释放速率(Gx)即抵抗裂纹扩展的能力成倍提高，而对固化物的热变形温度(HDT)影响却较小。显然这一技术特点对提高各种埋有金属零件的绝缘制品的品质及使用可靠性是有重要意义的。

    我们通过长期研究“海岛结构”增韧技术，成功开发了HH环氧活性增韧剂。并对其在环氧绝缘浇铸材料中的应用及浇注工艺做了大量的研究工作，取得了较好的成果。 

    2 HH环氢活性增韧剂

    2-1基本性能

    外砚 无色至淡黄色秸稠液体

    粘度 5000—6000Inl2a．s(25℃)

    比重 1．0l一1．058／1(25℃)

    相容性  与环氧树脂互溶

    储存期  室温1年

    2-2 特点

    使用HH增韧剂增韧的环氧绝缘浇铸料最显著的特点：成本降低，抗开裂能力数倍提高，耐冷热冲击，而机械、耐热性能损失甚少。

    3 HH环氢活性增韧剂应用工艺研究

    3-1 环氧浇铸产品技术要求

   
环氧绝缘浇铸料的配方工艺研究历来是至关重要的。以干式变压器为例，其品种和使用环境不同，质量要求不同，浇铸料的配方和工艺就有显著的差别。一般体积较大的变压器要求浇铸体具有相当好的韧性和刚性，韧性和刚性的比例是配方设计的关键。其电性能要求则由配方选材的品位及材料的品种去解决。低电压、大电流的焊接变压器，除电性能要求外．由于其工作状态、环境较恶劣，则浇铸体系着重考虑其韧性，刚性要求次之。对嵌件较多材质不一的浇铸料，配方应考虑收缩率小、粘度低些。另外，产品的绝缘等级要求也是很重要的，达到F级绝缘是发展的方向。

    3、2浇铸科的选材

    我们以浇铸某22KV干式变压器为对象，以使用较多的CNMP-410、QS—N、PSPA增韧剂和服增韧剂分别进行原材料选定和配方、工艺研究。

    3．2．1 环氧树脂的选择

   
树脂是浇铸料的主体。浇铸料的主要性能如机械性能、电性能主要由它决定。目前较常用的有：E—44、E—39D、CYD-128、711、850S、GR—93、6225等。我们根据实际情况选用E—39D电气浇铸专用树脂。

    3．2．2 固化剂的选择
浇铸体的使用温度主要由固化剂所决定。大多数的浇注采用酸酐类固化剂，过去常采用“70酸酐”、“72”酸酐、＃647酸酐、邻苯二甲酸酐等(邻苯二甲酸酐虽价格较低、性能较良，厂家老产品价格不能提高，目前仍被某些厂家较大批量使用。但其易潮解，工艺性差，施工时易升华，浇注温控难，浇铸设备维养难等问题用量已日趋减少)。全液态甲基四氢苯酐(MeTHPA)、甲基六氢苯酐(MeHHPA)凝固点低、工艺性强、适用期长、毒性低、固化物性能好。因此，我们选用了较高质量品牌的MeTHPA。

    3．2．3 促进剂的选择

   
促进剂在EP混合料中主要是加速固化反应，调节凝胶时间，使之适合浇铸工艺的要求。另外，促进剂适当使用，可增加浇铸体的某些性能，如马丁耐热、抗冲强度等。环氧树脂与酸酐反应通常用叔胺作促进剂，如三乙醇胺、三乙胺、吡啶、DMP—30、2—Z，2-乙基-4—甲基眯唑等。我们自己合成了一种温敏促进剂，与通常使用的N，N—二甲基节胺(BDkIA)相比，80℃以上其活性与班)kIA相当。而在80℃下促进活性变弱，有较长使用期，在不超过130℃有显著促进作用，这大大提高了工艺的稳定性。

    3．2．4填料的选择

   
填料的使用，能有效的降低成本、调节粘度，减小固化过程的尺寸收缩，提高导热性、阻燃性，改善或提高机械性能和介电性能，使用量适当有较显著的增韧效果。常用的有硅微粉、石英粉、滑石粉等。HH硅微份比GH硅微粉有更好的使用工艺和效果，我们选用了较高品质的HGH—600。

    3．3配方的确定

    我们确定的典型配力如下：(重量比)

    Z—39D    100

    MeTHPA   
65

    增韧剂    20

    促进剂    1

    HGH-600  
200

    3-4 应用工艺研究

    有优质的原材料和好的配方设计，投有好的工艺设计和施工也是不明S获得好产品的。

    3．4.1
环氧浇铸件易开裂因素分析

    a.四分子量大小及纯度将影响固化物的网络交联结构，从而对其机电性能产生影响。研究表明，当EP平均分子量增加时，其固化物交联密度下降，拉伸、弯曲强度随之提高，而在某十仔量以后，则因粘度江ki汗降。所以必溅洽考虑，选择台适分子量的四。

    b.浇铸体固化时产生体积收缩(内应力)，即产生收缩应力和热应力。同时浇铸体与被浇铸体材料膨胀系数差异很大(3—7倍)，当固化物内应力无法传递释放松弛，并超越固化物本身的强度极限时，就会造成不可逆转的开裂。

    c.浇铸体在从高温固化冷至室温时，产生冷热态体积收缩。特别是有金属嵌件的固化体系，产生棚B固化体积收绍和嵌件金属材料的收缩，则旨固化体与金属材料的热膨胀系数差异很大，也会造成浇铸体的开裂。

    解决措施:

    a.搞好配方。其中主体树脂、增韧剂、填料的影响很大，适宜的配方确定是很重要的。据报道(无定型S02)在特定条件下，将其颗粒结晶破坏，在环氧浇铸体中固化可不产生收缩现象，即“o”收缩现象。

    b.改进固化工艺。在固化温度和时间的选择上，初期应尽量采用低温固化以延长凝胶

时间；在凝胶后的固化反应中应采用逐步分级的阶梯型固化工艺6固化后冷却过程应缓促。

    c.产品结构的改进。即嵌件的外型设计时避免直角，浇铸模具相令晒条边相交角应＞R3。另外可在嵌件直角部位采用相应材料(如玻璃布)进行缓冲处理。

    d.有条件采用成型新工艺。如压力凝胶工艺(PG)、自动压力凝胶工艺(APG)、真空压力凝胶工艺(VPG)、液体注射成型工艺(LIM)、反应注射成型工艺(RIM)等。

    3.4.2浇铸工艺设计

    a.所有物料和模具在适宜温度下预烘干燥除水份。

    b.E—39D、增韧剂、HGH—600预混浸润透后与MeTHPA、促进剂在75℃下混匀、抽真空。混料时间为30分钟(大型浇铸件可延长至3小时，视具体设备工艺而定)。

    c.模具温度保持在75—80℃时浇注，浇注应呈细流状注入，避免带入气泡。

   
d.固化工艺应根据具体设备、浇铸物而定。我们采用三步法固化工艺，即先在80℃下预固化2小时，在100℃固化3小时后130℃高温固化8—10小时。

    e.依据相应国军标。我们分别测试了使用CkIP——41c、QS—N、册和PSPA增韧剂的挠铸料性能，见下表。

    (略)

    4结论

    4．1 用CMP－410、QS—N、PSPA和HH增韧剂分别确定了比较先进的浇铸料基本组成，并满意地解决了使用期与固化工艺、性能的关系，获得了新颖的环氧绝缘浇铸料配方和较佳的工艺。

    4．2 用CW—410和RPA增韧剂增韧的浇铸机械性能比较出色，但热变形温度较低；QS—N和HH增韧剂增韧的浇铸体热变形温度较高，电性能指标佳，整体综合指标优良。它们可在不同要求下选择使用。

    4．3
应用结果证明：HH环氧活性增韧性能优良，价格较低，使用效果好。不失为一种新型的环氧绝缘浇铸料用增韧剂，具有较好的经济效益和社会效益，可大批量推广使用。

转自：中国环氧树脂网