本發(fā)明涉及一種制備環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器用彈性環(huán)氧樹(shù)脂的方法，屬于環(huán)氧樹(shù)脂增韌技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

環(huán)氧樹(shù)脂澆注式干式變壓器用環(huán)氧樹(shù)脂作為主絕緣，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、機(jī)械強(qiáng)度高，耐受短路能力強(qiáng)，防潮及耐腐蝕性能特別好，且局放小、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、損耗低、過(guò)負(fù)荷能力強(qiáng)，企業(yè)設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)豐富、產(chǎn)品具備高安全可靠性及良好的環(huán)保特性，尤其是運(yùn)行業(yè)績(jī)非常好。盡管環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器有諸多的優(yōu)點(diǎn)，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)變壓器的要求也不斷提高。在超大容量變壓器不斷涌現(xiàn)的同時(shí)，變壓器的開(kāi)裂問(wèn)題也就愈加凸顯。變壓器線圈在南方和北方的安裝使用，有不同的晝夜溫差，會(huì)加速絕緣體的老化，影響其壽命，而由于晝夜溫差和地理溫差引起的變壓器開(kāi)裂事故在國(guó)內(nèi)外均有發(fā)生。這些問(wèn)題造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，越來(lái)越引起人們的密切關(guān)注。

運(yùn)行中，干式變壓器同油浸式變壓器一樣，鐵芯由于磁滯損耗、渦流損耗，繞組由于電阻損耗、雜散損耗以及線損耗等而產(chǎn)生熱量。當(dāng)天氣變化，驟冷驟熱，外面的絕緣環(huán)氧樹(shù)脂將收縮，導(dǎo)致絕緣結(jié)構(gòu)開(kāi)裂，絕緣性能下降，引發(fā)供電事故。

環(huán)氧樹(shù)脂澆注式干式變壓器的增韌途徑主要有多種方式，增加填料，降低線脹系數(shù)。使用柔性的環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑和多種增韌劑。從制造成本考慮，添加填料是首選增韌方式，但是過(guò)多的填料導(dǎo)致預(yù)聚物的粘度陡增，從而導(dǎo)致澆注失敗，或者環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料中有較多的氣泡不能除盡導(dǎo)致絕緣性能降低。盡管有多種柔性的環(huán)氧樹(shù)脂或者固化劑，但是它們的成本太過(guò)于昂貴，從而影響產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。于是，大多數(shù)的公司和研究者，都會(huì)從用量較少的增韌劑方面考慮，選擇更好的增韌劑，確保在少增加成本的情況下實(shí)現(xiàn)增韌干式變壓器的澆注絕緣。

能用作環(huán)氧樹(shù)脂增韌劑的材料很多，如聚乙二醇、聚丙二醇、聚酯、聚醚酰 亞胺、聚酯酰亞胺等等，都可以實(shí)現(xiàn)增韌環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，進(jìn)而保證干式變壓器的高等級(jí)絕緣要求。聚乙二醇、聚丙二醇、聚酯是均相增韌環(huán)氧樹(shù)脂的方式，盡管能增韌環(huán)氧樹(shù)脂，但是效果不理想。而聚醚酰亞胺、聚酯酰亞胺屬于相分離增韌環(huán)氧樹(shù)脂的方式，雖然可以很有效的增韌環(huán)氧樹(shù)脂，但是它們的高粘度、極高的混合溫度是干式變壓器制造也不能接受的，另外聚醚酰亞胺和聚酯酰亞胺的價(jià)格奇貴，因而使用受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中各種增韌材料改性的環(huán)氧樹(shù)脂存在難以滿足干式變壓器要求的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種基于聚砜酯增韌劑用于制備抗開(kāi)裂及抗沖擊性能優(yōu)異的改性環(huán)氧樹(shù)脂的方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種制備環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器用彈性環(huán)氧樹(shù)脂的方法，該方法是將酸酐固化劑和聚砜酯在80～150℃溫度下混溶，得到聚砜酯改性酸酐固化劑，所述的聚砜酯改性酸酐固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂在80～150℃溫度下固化，即得。

本發(fā)明的技術(shù)方案首次將常見(jiàn)的聚砜酯工業(yè)原料作為環(huán)氧樹(shù)脂增韌劑使用，聚砜酯在中等溫度下能與酸酐固化劑混溶反應(yīng)，形成相對(duì)穩(wěn)定的聚砜酯改性酸酐固化劑，聚砜酯改性酸酐固化劑能與環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行預(yù)聚，得到粘度適中的預(yù)聚體均相體系，在預(yù)聚體逐漸固化過(guò)程中，隨著環(huán)氧樹(shù)脂粘度不斷增加，聚砜酯逐漸從高粘度的固化環(huán)氧樹(shù)脂體系中析出，發(fā)生相分離，在固化環(huán)氧樹(shù)脂體系中產(chǎn)生兩相微觀結(jié)構(gòu)，體積分?jǐn)?shù)較小的聚砜酯成為連續(xù)相，而體積分?jǐn)?shù)較大的固化環(huán)氧樹(shù)脂體系成為分散相，達(dá)到對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂增韌的目的，有效地提高環(huán)氧樹(shù)脂的韌性，使環(huán)氧樹(shù)脂滿足澆注干式變壓器的抗開(kāi)裂和抗沖擊性能要求。

本發(fā)明提供的制備環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器用彈性環(huán)氧樹(shù)脂的方法還包括以下優(yōu)選方案：

優(yōu)選的方案中聚砜酯與酸酐固化劑的質(zhì)量比為5～45:70～95。優(yōu)選的質(zhì)量配比有利于聚砜酯與酸酐固化劑充分混溶反應(yīng)。

較優(yōu)選的方案中酸酐固化劑為甲基六氫苯酐、甲基四氫苯酐或甲基納迪克酸酐中的至少一種。優(yōu)選的酸酐固化劑與聚砜酯在中溫下相容性好，有利于聚砜酯 改性酸酐固化劑的合成。

所述的聚砜酯具有式1結(jié)構(gòu)：

其中，

n為20～100；

R為j為4～10。

本發(fā)明優(yōu)選的聚砜酯與未固化環(huán)氧樹(shù)脂相容性好，而與交聯(lián)程度較高的固化環(huán)氧樹(shù)脂相容性差，有利于固化過(guò)程中產(chǎn)生相分離現(xiàn)象，進(jìn)而在固化環(huán)氧樹(shù)脂體系中產(chǎn)生兩相微觀結(jié)構(gòu)，體積分?jǐn)?shù)較小的聚砜酯成為連續(xù)相，而體積分?jǐn)?shù)較大的固化環(huán)氧樹(shù)脂成為分散相，達(dá)到聚砜酯對(duì)固化環(huán)氧樹(shù)脂增韌的目的。同時(shí)聚砜酯具有較好的機(jī)械性能，使增韌后的固化環(huán)氧樹(shù)脂的抗開(kāi)裂及抗沖擊性能得到明顯提高。

優(yōu)選的方案中環(huán)氧樹(shù)脂與聚砜酯改性酸酐固化劑的質(zhì)量比為7～12:8～13。聚砜酯改性酸酐固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量比例決定了固化環(huán)氧樹(shù)脂體系中連續(xù)相和分散相的比例，影響最終固化物的圍觀相結(jié)構(gòu)，適當(dāng)調(diào)整聚砜酯與環(huán)氧樹(shù)脂-固化劑預(yù)聚體的比例可以改善其力學(xué)強(qiáng)度，比如抗沖擊強(qiáng)度和斷裂韌性。

優(yōu)選的方案中酸酐固化劑和聚砜酯在80～150℃溫度下攪拌時(shí)間為0.5～4h。

優(yōu)選的方案中聚砜酯改性酸酐固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂在80～150℃溫度下固化8～20小時(shí)。

本發(fā)明的方案中通過(guò)酸酐固化劑和聚砜酯混溶生成的聚砜酯改性酸酐固化劑在130℃左右溫度下是液體狀態(tài)，有利于后續(xù)與環(huán)氧樹(shù)脂的混合，保溫，固化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)澆注干式變壓器線圈的絕緣防護(hù)，具有相當(dāng)?shù)膶?shí)用性。

相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案帶來(lái)的有益技術(shù)效果：本發(fā)明的技術(shù)方案以聚砜酯作為增韌劑通過(guò)本發(fā)明的方法對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行增韌改善，能有效改善固化環(huán)氧樹(shù)脂的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，顯著提高了固化環(huán)氧樹(shù)脂的韌性，使環(huán)氧樹(shù)脂滿足澆注干式變壓器的抗開(kāi)裂和抗沖擊性能要求；同時(shí)其它力學(xué)性能的也得到提高， 保證了采用新型環(huán)氧樹(shù)脂澆注膠制備的干式變壓器安全可靠的運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

【圖1】為實(shí)施例1制備的聚砜酯增韌環(huán)氧樹(shù)脂材料的斷面掃描電子顯微鏡圖；

【圖2】為實(shí)施例1制備的聚砜酯用量對(duì)抗沖擊曲強(qiáng)度的影響。

【圖3】為實(shí)施例1制備的聚砜酯用量對(duì)斷裂韌性的影響。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例旨在進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明內(nèi)容，而不是限制本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

以下實(shí)施案例中使用的聚砜酯的平均分子量為28000，具有式1結(jié)構(gòu)：

其中，

n為80；

R為j為4。為市售常規(guī)產(chǎn)品。

實(shí)施例1

(1)將聚砜酯和酸酐固化劑甲基四氫苯酐(MTHPA)按照10份：85份比例混合，在130-150℃攪拌1小時(shí)，是聚砜酯充分溶解在甲基四氫苯酐中，再加入0.3份的催化劑，例如芐基二甲基胺，得到一種透明的粘稠溶液；接著將雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和預(yù)備好的聚砜酯/甲基四氫苯酐混合物，按照100份：95份的比例在130℃攪拌混合，充分溶解，得到均相的溶液；降溫至80℃，得到預(yù)聚體A，備用；

(2)將聚砜酯和酸酐固化劑甲基六氫氫苯酐(MHHPA)按照21.5份：85份比例混合，在120-150℃攪拌1小時(shí)，是聚砜酯充分溶解在甲基六氫苯酐中，再加入0.5份的催化劑，例如四丁基溴化銨等，得到一種透明的粘稠溶液；接著 將雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和預(yù)備好的聚砜酯/甲基四氫苯酐混合物，按照100份：107份的比例在130℃攪拌混合，充分溶解，得到均相的溶液；降溫至80℃，得到預(yù)聚體B，備用；

(3)將聚砜酯和酸酐固化劑甲基六氫氫苯酐(MHHPA)按照30份：80份比例混合，在120-150℃攪拌1小時(shí)，是聚砜酯充分溶解在甲基六氫苯酐中，再加入0.5份的催化劑，例如芐基二甲基胺等，得到一種透明的粘稠溶液；將酚醛環(huán)氧樹(shù)脂和預(yù)備好的聚砜酯/甲基四氫苯酐混合物，按照86份：110份的比例在85℃攪拌混合，充分溶解，得到均相的溶液；降溫至80攝氏度，得到預(yù)聚體C，備用；

(4)將聚砜酯和酸酐固化劑甲基納迪克苯酐(MHHPA)按照43份：85份比例混合，在120-150℃攪拌1小時(shí)，是聚砜酯充分溶解在甲基納迪克酸酐中，再加入0.5份的催化劑，例如芐基二甲基胺等，得到一種透明的粘稠溶液；將酚醛環(huán)氧樹(shù)脂和預(yù)備好的聚砜酯/甲基納迪克酸酐混合物，按照86份：127份的比例在85℃攪拌混合，充分溶解，得到均相的溶液；降溫至80攝氏度，得到預(yù)聚體D，備用；

將(1)～(4)中預(yù)備好的上述預(yù)聚體A、B、C、和D(環(huán)氧樹(shù)脂/酸酐固化劑/聚砜酯溶液)，于真空條件下攪拌脫氣，條件為1mmHg，30-60min，充分脫出可能的氣體，才能保證固化后有足夠力學(xué)強(qiáng)度；將準(zhǔn)備好的環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，澆注于試驗(yàn)?zāi)＞呋蛘呱a(chǎn)模具中，80℃預(yù)固化8小時(shí)，再于130℃后固化10小時(shí)；模具冷卻酯室溫后，取出便得到高韌性的聚砜酯改性環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。