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单环氧基活性稀释剂对环氧酸酐体系的作用
日期:2014/12/26

   慧聪涂料原料网讯:据专家介绍,最近上海交通大学化学化工学院、上海电绝缘与热老化重点实验室,考察了添加不同量的单环氧基活性稀释剂(H8),对环氧树脂体系固化反应以及介电性能的影响,通过DSC热分析发现稀释剂添加量越多,DSC曲线放热峰越往高温方向移动并且峰形变钝,放热过程的△Hc基本上随稀释剂用量的增大而减小;由介电损耗一温度谱实验数据显示,随着稀释剂加入量增多介电损耗值也呈上升趋势,但总体上tanδ还是保持在较低值范围内,155℃tanδ最大值不超过0.04。中国环氧树脂行业协会专家介绍说,同时利用DSC跟踪体系固化反应过程,根据Kissinger和Crane方程对该固化反应进行了非等温动力学分析,探讨得出环氧树脂体系的固化动力学参数:固化反应表观活化能△Eα=48.3kJ/mol,反应级数n=0.89。研究人员采用脂环族环氧树脂(ERL4221),和液体酸酐甲基六氢邻苯二甲酸酐(MHHPA)。

    作为固化剂的树脂体系,添加乙酰丙酮铝(AlAcAc)作为潜伏性促进剂,并加入单环氧基活性稀释剂(H8),以降低浸渍树脂的黏度、改善工艺性能。研究人员用DSC方法测定了不同用量稀释剂时体系的固化反应热,探讨环氧树脂体系的固化动力学参数,并且考察对环氧酸酐体系介电性能的影响。环氧树脂广泛地应用于浸渍材料,尤其适用于VPI技术。单组分环氧树脂体系有一系列的重要应用包括高压无溶剂绝缘漆及线圈、绝缘体和套管等绝缘浇铸零部件,具备优异的力学强度,耐热性和介电性能。比起其他的浸渍体系(例如不饱和聚酯),环氧树脂具有显著的低挥发性能。据专家介绍,环氧树脂浸渍体系通常需要添加低黏度的活性稀释剂,以提高对各种组件的浸渍能力从而提高工艺性能,黏度越低浸渍漆可越快速地渗透绝缘体。含环氧基的活性稀释剂可以参与环氧树脂和酸酐的交联聚合反应,从而成为交联网络的一部分。

    该研究所用主要原料包括:脂环族环氧树脂(ERL4221),环氧当量137g/eq;甲基六氢邻苯二甲酸酐(MHHPA)(Loncagroup.Italy),乙酰丙酮铝(AlAcAc)(Sigma-AldrichCo.Ltd,UK),单环氧基活性稀释剂(shellChemicalCompany,H8),环氧当量156g/eq。仪器设备则有:试样模具、电热烘箱、PEKIN-ELMERDSC-7DSC仪、QS-30高压电桥。样品制备的过程则是:将环氧树脂4221,稀释剂H8按一定比例混合,加入0.5份乙酰丙酮铝促进剂搅拌并在60℃下加热20min,使其完全溶解,降到室温后于搅拌下加入酸酐(MHHPA),固定环氧基(包括环氧树脂和稀释剂中的环氧基)与酸酐物质的量比为1:0.8,获得均匀透明的溶液体系。然后将溶液置60℃烘箱中静置0.5h脱除湿气,再浇铸到预热好的试样模具中,按规定的固化条件进行固化和后固化。固化树脂自然冷却。改变稀释剂含量是在固定环氧基与酸酐物质的量比1:0.8的前提下实现的,加入0份,10份,15份,20份进行实验测试和性能分析。据专家介绍了性能测试:取样品约5mg用铝坩埚密封进行DSC热分析考察固化反应过程,升温速率10℃/min,氮气流量:20mL/min,温度:30~300℃。

    进行热力学分析时,升温速率分别为5,10,15,20℃/min。固化漆片工频下的介电损耗角正切值tgδ按原GB1045-1970在QS-30型高压西林电桥上进行测量,三电极系统。专家对动态DSC法进行稀释体系进行了研究,还对体系介电性能进行了分析,最后对动力学进行了分析。据专家介绍,这一研究采用脂环族环氧树脂(ERL4221)和液体酸酐甲基六氢邻苯二甲酸酐(MHHPA)作为固化剂的树脂体系,添加乙酰丙酮铝(A1AcAc)作为潜伏性促进剂,加入单环氧基活性稀释剂(H8),DSC曲线放热峰向高温方向移动,峰形变钝,反应速率变慢;介电损耗一温度谱实验数据显示,随着稀释剂加入量增多,介电损耗值也呈上升趋势,但总体上tanδ还是保持较低值范围内,155℃tanδ最大值不超过0.04。稀释剂(H8)用量为15份时,150℃下的tanδ为0.029,可获得较好的稀释效果和介电性能。利用Kissinger和Crane方程对该固化反应进行动力学分析得出:固化反应表观活化能△Eα=48.3kJ/mol,反应级数n=0.89,该体系固化反应为复杂反应。

责任编辑:王彩茹

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