環(huán)氧樹脂網(wǎng)(m.wkzeq.com.cn)最新報(bào)道[此消息來源于網(wǎng)絡(luò)]。 唐春輝
（西安中揚(yáng)電氣股份有限公司，陜西 西安·710075）
摘 要：通過采用改性酸酐固化E-39D環(huán)氧樹脂，研究了改性酸酐對(duì)澆注樹脂工藝性及對(duì)澆注件機(jī)械性能的影響，結(jié)果表明：改性酸酐/E-39D澆注樹脂體系具有良好的工藝性和優(yōu)良的機(jī)械性能，同時(shí)縮短了產(chǎn)品的固化時(shí)間。
關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂；改性酸酐；澆注´
0 前言
環(huán)氧澆注技術(shù)早在上世紀(jì)四十年代就由Ciba-Geigy公司開發(fā)應(yīng)用，隨著環(huán)氧澆注材料體系的發(fā)展和澆注工藝、設(shè)備的不斷完善，環(huán)氧樹脂澆注技術(shù)已廣泛應(yīng)用于開關(guān)部件、干式變壓器和互感器等電氣絕緣件中。我國(guó)自二十世紀(jì)八十年代以來，相繼引進(jìn)了國(guó)外真空澆注成套技術(shù)和設(shè)備，但目前澆注材料主要以進(jìn)口材料為主，如瑞士Araladite B41、Vantico XH5531 CI、日本的CT200型樹脂及其配套固化劑。近年來，國(guó)產(chǎn)原材料中的E-51、E-39D等低分子環(huán)氧樹脂配合液態(tài)酸酐固化體系以粘度小，澆注工藝性好，價(jià)格低廉等特點(diǎn)大量應(yīng)用于澆注體系中，這一固化體系與進(jìn)口材料相比常存在著固化物脆性較大，技術(shù)性能和工藝性能不穩(wěn)定等問題。針對(duì)以上問題，我們采用改性酸酐固化E-39D環(huán)氧樹脂，從而賦予固化物良好的韌性，同時(shí)縮短了固化時(shí)間。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 主要原材料
E-39D環(huán)氧樹脂 工業(yè)級(jí)
甲基四氫苯酐（MeTHPA） 工業(yè)級(jí)
改性酸酐 自 制
硅微粉 工業(yè)級(jí)
1.2 工藝過程
將配方量的環(huán)氧樹脂E-39D在130±5℃下加熱，與適量的硅微粉混合均勻，加入相應(yīng)比例的改性酸酐，溫度保持在130±5℃，模具預(yù)熱后進(jìn)行真空澆注，在135±5℃下固化8~10h。
1.3 性能測(cè)試
a. 彎曲強(qiáng)度測(cè)試按GB/T2570-95簡(jiǎn)支梁三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，試樣尺寸為120mm×15mm×10mm。
b. 沖擊強(qiáng)度測(cè)試按GB/T2571-95標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，試樣尺寸為120mm×15mm×10mm。
c. 拉伸強(qiáng)度測(cè)試按GB/T2568-95標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，試樣為啞鈴型，截面積為10mm×4mm。
d. DSC熱分析在N2流量為20.0ml/min的條件下，以10℃/min升溫速率進(jìn)行DSC掃描，測(cè)定澆注樹脂的反應(yīng)活性。
2 結(jié)果與討論
2.1 改性酸酐用量對(duì)機(jī)械性能的影響
改性酸酐與澆注樹脂的彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度關(guān)系分別見圖1、圖2、圖3。從圖中可以看出由于改性酸酐的加入提高了E-39D/ MeTHPA澆注樹脂的機(jī)械性能。彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度均隨著改性酸酐用量的增加而增大，當(dāng)改性酸酐的用量達(dá)到60～70%時(shí)，各項(xiàng)性能指標(biāo)分別達(dá)到最大，繼續(xù)增大改性酸酐的用量，機(jī)械性能將有所下降。改性酸酐的使用，在環(huán)氧樹脂交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中增加了柔性鏈，增加了網(wǎng)鏈間分子的活動(dòng)能力，使得交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中既有密集的交聯(lián)點(diǎn)保持其剛性，又有交聯(lián)點(diǎn)間的柔性基團(tuán)體現(xiàn)一定的韌性。澆注體系彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度的提高體現(xiàn)出了改性酸酐改善固化物韌性的作用。
圖1 改性酸酐加入量與澆注樹脂彎曲強(qiáng)度的關(guān)系
圖2 改性酸酐加入量與澆注樹脂沖擊強(qiáng)度的關(guān)系
2.2 溫度對(duì)環(huán)氧/改性酸酐澆注體系粘度的影響
粘度是表征澆注樹脂流動(dòng)性和滲透性的主要指標(biāo)，是影響澆注成型工藝的重要因素。澆注樹脂的粘度太大，會(huì)造成攪拌困難，影響各相分布的均勻性；粘度太小，存在填料易于沉淀和分層現(xiàn)象，并最終影響澆注件機(jī)械和電氣性能。圖4為不同溫度下環(huán)氧樹脂/改性酸酐固化體系的粘度變化曲線。
從圖4可知，環(huán)氧樹脂/改性酸酐體系的粘度隨溫度升高而大幅度降低，具有良好的粘度溫度特性，有利于澆注樹脂的滲透和填充。
為了進(jìn)一步比較粘度對(duì)填料分散性的影響，分別測(cè)試了在130℃下的澆注試樣上、中、下各段的硅微粉含量。
圖3 改性酸酐加入量與澆注樹脂拉伸強(qiáng)度的關(guān)系
圖4 澆注樹脂粘度與溫度的關(guān)系
對(duì)于澆注件來說，體系填料的沉淀分層，將導(dǎo)致固化物上下層的熱膨脹系數(shù)不同。頂部填料少，
樹脂多，熱膨脹系數(shù)高；底部填料多，樹脂少，熱膨脹系數(shù)低，從而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的不均勻分布，引起固化制品的開裂。從表1 可以看出，使用改性酸酐提高了澆注樹脂的初始粘度，使填料的沉淀分層現(xiàn)象得到明顯改善，因此選擇粘度
表1 澆注試樣的硅微粉含量比較
|
澆注樹脂 |
W上% |
W中% |
W下% |
|
E-39D/MeTHPA |
42.5 |
62.1 |
67.3 |
|
E-39D/改性酸酐 |
58.3 |
60.2. |
62.8 |
適宜的澆注樹脂體系，對(duì)防止填料沉淀，降低固化內(nèi)應(yīng)力十分重要。
2.3 改性酸酐對(duì)澆注樹脂可使時(shí)間的影響
可使時(shí)間是指從環(huán)氧樹脂加入酸酐固化劑起到體系粘度變至5000mPa·s所需時(shí)間，是表征澆注樹脂工藝性的主要指標(biāo)。圖5為在一定溫度下澆注樹脂體系的粘度變化曲線。
從圖5可知，在澆注樹脂體系中使用了改性酸酐作固化劑，使樹脂體系粘度增長(zhǎng)緩慢，澆注樹脂的可使時(shí)間由原來的45 min提高到90 min，有利于工件的澆注，顯著提高澆注件的質(zhì)量穩(wěn)定性。
2.4 澆注體系的DSC熱分析
圖6為兩組試樣的DSC掃描變化曲線。從圖中可以看出，兩組試樣的反應(yīng)起始溫度基本相同，但E-39D/改性酸酐試樣的放熱峰的峰值溫度較E-39D/MeTHPA試樣低得多，放熱反應(yīng)時(shí)間也較E-39D/MeTHPA試樣短。因此，E-39D/改性酸酐體系比E-39D/MeTHPA體系的反應(yīng)活化能低，反應(yīng)活性大，在相同的固化溫度下，縮短了反應(yīng)時(shí)間。
圖5 澆注樹脂粘度與時(shí)間的關(guān)系
圖6 澆注樹脂的DSC熱分析曲線
3 結(jié)論
E-39D/改性酸酐澆注體系在130±5℃下充分混合均勻，經(jīng)真空澆注，可在135±5℃下8~10h固化完全，澆注樹脂具有良好的機(jī)械性能。改性酸酐在E-39D環(huán)氧澆注體系中的應(yīng)用，有利于提高填料分散性，減少填料沉淀，顯著延長(zhǎng)澆注樹脂的可使時(shí)間，縮短固化反應(yīng)時(shí)間，有效地改善澆注件的韌性。
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