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

背景技術(shù)：

環(huán)氧樹脂澆注式干式變壓器用環(huán)氧樹脂作為主絕緣，它的結(jié)構(gòu)簡單、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、損耗低、過負(fù)荷能力強(qiáng)，企業(yè)設(shè)計制造經(jīng)驗豐富、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)績非常好。盡管環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器有諸多的優(yōu)點，隨著社會的發(fā)展，人們對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，變壓器的開裂問題也就愈加凸顯。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裂事故在國內(nèi)外均有發(fā)生。這些問題造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，越來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)氧樹脂將收縮，導(dǎo)致絕緣結(jié)構(gòu)開裂，絕緣性能下降，引發(fā)供電事故。

環(huán)氧樹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)氧樹脂或者固化劑，但是它們的成本太過于昂貴，從而影響產(chǎn)品的競爭力。于是，大多數(shù)的公司和研究者，都會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現(xiàn)增韌干式變壓器的澆注絕緣。

能用作環(huán)氧樹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，都可以實現(xiàn)增韌環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，進(jìn)而保證干式變壓器的高等級絕緣要求。聚乙二醇、聚丙二醇、聚酯是均相增韌環(huán)氧樹脂的方式，盡管能增韌環(huán)氧樹脂，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)氧樹脂的方式，雖然可以很有效的增韌環(huán)氧樹脂，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格奇貴，因而使用受到限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中各種增韌材料改性的環(huán)氧樹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裂及抗沖擊性能優(yōu)異的改性環(huán)氧樹脂的方法。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種制備環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器用彈性環(huán)氧樹脂的方法，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)方案首次將常見的聚砜酯工業(yè)原料作為環(huán)氧樹脂增韌劑使用，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)聚體逐漸固化過程中，隨著環(huán)氧樹脂粘度不斷增加，聚砜酯逐漸從高粘度的固化環(huán)氧樹脂體系中析出，發(fā)生相分離，在固化環(huán)氧樹脂體系中產(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)氧樹脂體系成為分散相，達(dá)到對環(huán)氧樹脂增韌的目的，有效地提高環(huán)氧樹脂的韌性，使環(huán)氧樹脂滿足澆注干式變壓器的抗開裂和抗沖擊性能要求。

本發(fā)明提供的制備環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器用彈性環(huán)氧樹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)氧樹脂相容性好，而與交聯(lián)程度較高的固化環(huán)氧樹脂相容性差，有利于固化過程中產(chǎn)生相分離現(xiàn)象，進(jìn)而在固化環(huán)氧樹脂體系中產(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)氧樹脂成為分散相，達(dá)到聚砜酯對固化環(huán)氧樹脂增韌的目的。同時聚砜酯具有較好的機(jī)械性能，使增韌后的固化環(huán)氧樹脂的抗開裂及抗沖擊性能得到明顯提高。

優(yōu)選的方案中環(huán)氧樹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)氧樹脂的質(zhì)量比例決定了固化環(huán)氧樹脂體系中連續(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)氧樹脂在80～150℃溫度下固化8～20小時。

本發(fā)明的方案中通過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)氧樹脂的混合，保溫，固化，進(jìn)而實現(xiàn)澆注干式變壓器線圈的絕緣防護(hù)，具有相當(dāng)?shù)膶嵱眯浴?/p>

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

附圖說明

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

【圖2】為實施例1制備的聚砜酯用量對抗沖擊曲強(qiáng)度的影響。

【圖3】為實施例1制備的聚砜酯用量對斷裂韌性的影響。

具體實施方式

以下實施例旨在進(jìn)一步說明本發(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，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，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，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，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)氧樹脂復(fù)合材料，澆注于試驗?zāi)＞呋蛘呱a(chǎn)模具中，80℃預(yù)固化8小時，再于130℃后固化10小時；模具冷卻酯室溫后，取出便得到高韌性的聚砜酯改性環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。