本發(fā)明涉及環(huán)氧材料，特別涉及一種環(huán)氧樹脂產(chǎn)品的成型工藝及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、對于電力電纜領(lǐng)域，在相關(guān)產(chǎn)品(例如干式變壓器、干式互感器、絕緣開關(guān)、盤式絕緣子、支撐絕緣子、電纜附件等)的制造中，絕緣類環(huán)氧樹脂材料扮演著至關(guān)重要的角色。環(huán)氧樹脂以其在絕緣性和機(jī)械強(qiáng)度等方面的性能優(yōu)勢，在這些產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。

2、隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，例如電壓等級提高或產(chǎn)品尺寸增加，對于材料的安全性、可靠性和外觀均提出了更高要求?，F(xiàn)有環(huán)氧材料難以同時保證電氣性能、機(jī)械性能等綜合性能，且難以在提高材料綜合性能的同時有效兼顧成型后的制品外觀，這些因素限制了環(huán)氧樹脂材料在電力電纜領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是在成型難度高的大尺寸、高電壓等級產(chǎn)品中的應(yīng)用。

3、因此，需要開發(fā)一種具有更優(yōu)的綜合性能、制品外觀的環(huán)氧樹脂的成型工藝，能夠應(yīng)用于大尺寸、高電壓等級的電力電纜絕緣類產(chǎn)品。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種環(huán)氧樹脂產(chǎn)品的成型工藝，該工藝不僅可以制備出性能優(yōu)異的環(huán)氧樹脂產(chǎn)品，且成型后的外觀質(zhì)量好，滿足大尺寸、高電壓等級絕緣制品的生產(chǎn)和應(yīng)用要求。

2、本發(fā)明還提出上述的成型工藝的應(yīng)用。

3、本發(fā)明第一方面實施方式涉及一種環(huán)氧樹脂產(chǎn)品的成型工藝，包括以下步驟：將包括環(huán)氧樹脂、硅微粉、酸酐類固化劑的制備原料混合，進(jìn)行澆注成型，得到環(huán)氧樹脂產(chǎn)品；其中澆注成型的條件為：第一段固化：在105～120℃固化3～10h；第二段固化：在130～135℃固化16～22h；

4、其中，所述制備原料按質(zhì)量份計包括：環(huán)氧樹脂100份，酸酐類固化劑30～50份，硅微粉200～320份；其中，所述環(huán)氧樹脂為固態(tài)雙酚a型環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值為2.4～2.65eq/kg，120℃粘度為370～550mpa·s。

5、根據(jù)本發(fā)明第一方面實施方式的環(huán)氧樹脂產(chǎn)品的成型工藝，至少具有如下有益效果：

6、澆注成型采用分段固化，第一段固化溫度較低，有助于降低材料內(nèi)部的固化應(yīng)力，減少內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生；第二段固化溫度適當(dāng)提升，既能夠?qū)崿F(xiàn)使交聯(lián)過程更加充分，改善材料的強(qiáng)度和韌性的效果，且第二段固化溫度不過高，能夠減少能耗，縮短冷卻時間，提高加工效率。

7、通過合理控制分段固化工藝參數(shù)，避免了固化溫度過高導(dǎo)致的材料韌性差和應(yīng)力集中問題，從而保證了環(huán)氧樹脂的性能，同時，還兼顧了產(chǎn)品外觀質(zhì)量和生產(chǎn)效率的多方面優(yōu)勢，滿足大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的要求，特別是在大尺寸、高電壓等絕緣制品領(lǐng)域(例如gis終端、復(fù)合套管終端等電纜附件)具有顯著應(yīng)用前景。

8、原料方面，選擇特定的雙酚a型環(huán)氧樹脂、酸酐類固化劑和硅微粉作為主要原料，獲得了優(yōu)異的電氣性能、機(jī)械性能、耐久性和阻燃性。雙酚a型環(huán)氧樹脂成本低，機(jī)械性能和電氣絕緣性良好，其適宜的環(huán)氧值確保了固化平穩(wěn)性，保證產(chǎn)品的高強(qiáng)度和高韌性，避免在高溫或低溫環(huán)境中的開裂問題。酸酐類固化劑反應(yīng)比較溫和，固化后產(chǎn)品收縮率較低、尺寸穩(wěn)定性高，降低了內(nèi)應(yīng)力，顯著增強(qiáng)了在不同溫度環(huán)境下產(chǎn)品的機(jī)械性能與電氣性能，提高產(chǎn)品的使用壽命。硅微粉作為填料，與常規(guī)的阻燃填料相比，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性和電絕緣性；其低膨脹系數(shù)和優(yōu)異的增強(qiáng)增韌效果，提高了材料的強(qiáng)度和韌性，同時減少了介電損耗。硅微粉的環(huán)保性和成本優(yōu)勢，使得材料在保證性能的同時具有更廣泛的應(yīng)用前景。

9、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述混合包括：將包括環(huán)氧樹脂、硅微粉在內(nèi)的制備原料在加熱至所述環(huán)氧樹脂呈液態(tài)的溫度下進(jìn)行第一次混合，得到第一混合物；將酸酐類固化劑加入所述第一混合物中，進(jìn)行第二次混合，得到第二混合物，采用該第二混合物進(jìn)行澆注成型。

10、先將環(huán)氧樹脂和硅微粉等組分混合，避免固化劑提前反應(yīng)，降低澆注粘度，有助于提高成型速度和生產(chǎn)效率。該工藝過程簡單易行，能夠穩(wěn)定生產(chǎn)出具有優(yōu)異電氣性能、機(jī)械性能和外觀質(zhì)量的環(huán)氧樹脂產(chǎn)品，特別適用于大尺寸和高電壓等級電纜附件產(chǎn)品。

11、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述加熱的溫度為125～130℃。

12、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述第一次混合的溫度為125～130℃。

13、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，將所述酸酐類固化劑加入所述第一混合物前，所述第一混合物的溫度為125～130℃。

14、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述第二段固化包括：在130～135℃固化4～7h后，脫模，在130～135℃繼續(xù)固化12～15h。實際生產(chǎn)中，第二段固化部分時間在模具內(nèi)進(jìn)行，然后脫模進(jìn)行后固化，可以縮短模具冷卻時間，提高生產(chǎn)效率。

15、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述澆注成型包括，在澆注前對模具進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱溫度根據(jù)澆注料的用量和溫度合理選擇，以使?jié)沧⒘线M(jìn)入模具后溫度接近固化溫度，減少溫差帶來的工藝波動。例如，當(dāng)澆注料的溫度低于實際固化溫度時，可以適當(dāng)提高模具的預(yù)熱溫度。模具預(yù)熱時間容易根據(jù)經(jīng)驗和模具的尺寸合理選擇，盡可能使溫度均勻。特別是對于大尺寸模具，通過預(yù)熱過程減少溫差，防止固化過程中出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象。

16、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述脫模前進(jìn)行降溫，以便于順利脫模。本發(fā)明對降溫速率不作限制性規(guī)定，降溫速率可根據(jù)產(chǎn)品的尺寸大小和固化溫度高低進(jìn)行合理選擇，例如，降溫速率可以設(shè)定為0.1～0.6℃/min，適當(dāng)提高降溫速率，能夠提高生產(chǎn)效率。

17、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述酸酐類固化劑包括第一甲基四氫鄰苯二甲酸酐，以及第二甲基四氫鄰苯二甲酸酐與2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚的組合物中的至少一種，其中所述組合物中，2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％～3％。具體地，所述組合物中，2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可選為0.1％、0.5％、1％、2％、3％或它們之間的任意數(shù)值。

18、通過使用適量的2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚對甲基四氫鄰苯二甲酸酐進(jìn)行改性，能夠有效促進(jìn)環(huán)氧基的開環(huán)反應(yīng)，使環(huán)氧分子更容易與甲基四氫鄰苯二甲酸酐發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而加快了環(huán)氧樹脂的固化速率。在此基礎(chǔ)上，可以在限定的工藝參數(shù)范圍內(nèi)，選擇較低的固化溫度和較短的固化時間，從而提升生產(chǎn)效率并降低能耗。

19、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述酸酐類固化劑選自所述第一甲基四氫鄰苯二甲酸酐，或者所述第二甲基四氫鄰苯二甲酸酐與2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚的組合物；以及任選地，所述酸酐類固化劑為30～45份，例如具體為30份、35份、40份、45份或它們之間的任意數(shù)值。

20、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述酸酐類固化劑選自所述第一甲基四氫鄰苯二甲酸酐，所述澆注成型的條件為：第一段固化：在116～120℃固化9～10h；第二段固化：在130～135℃固化18～22h。

21、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述酸酐類固化劑選自所述第一甲基四氫鄰苯二甲酸酐，所述第二段固化包括：在130～135℃固化6～7h后，脫模，在130～135℃繼續(xù)固化12～15h。

22、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述酸酐類固化劑選自所述第二甲基四氫鄰苯二甲酸酐與2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚的組合物，所述澆注成型的條件為：第一段固化：在105～110℃固化3～5h，第二段固化：在130～135℃固化16～20h。

23、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述酸酐類固化劑選自所述第二甲基四氫鄰苯二甲酸酐與2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚的組合物，所述第二段固化包括：在130～135℃固化4～5h后，脫模，在130～135℃繼續(xù)固化12～15h。

24、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述酸酐類固化劑選自所述第一甲基四氫鄰苯二甲酸酐，以及所述第二甲基四氫鄰苯二甲酸酐與2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚的組合物。

25、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，按質(zhì)量份計，所述第一甲基四氫鄰苯二甲酸酐為20～30份，例如，具體為20份、25份、28份、30份或它們之間的任意數(shù)值；所述第二甲基四氫鄰苯二甲酸酐與2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚的組合物為10～20份，例如，具體為10份、14份、18份、20份或它們之間的任意數(shù)值，所述澆注成型的條件為：第一段固化：在111～115℃固化6～7h，第二段固化：在130～135℃固化17～21h。具體地，所述第二段固化包括：在130～135℃固化5～6h后，脫模，在130～135℃繼續(xù)固化12～15h。

26、在前述優(yōu)選的固化條件下，有利于在保證機(jī)械強(qiáng)度和電氣絕緣性的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的表面質(zhì)量。

27、應(yīng)當(dāng)理解，第一段固化和第二段固化的溫度參數(shù)可以根據(jù)具體需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，從而獲得相應(yīng)的產(chǎn)品性能。例如，第一段固化溫度或時間縮短時，第二段固化的溫度和時間可以相應(yīng)延長。對于活性更高的固化體系(例如包括第二甲基四氫鄰苯二甲酸酐與2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚的組合物時)，兩段固化的溫度和/或時間均可適當(dāng)縮短。因此，以上列舉的工藝參數(shù)僅為參考示例，不作為限制性規(guī)定。

28、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述第一甲基四氫鄰苯二甲酸酐和/或第二甲基四氫鄰苯二甲酸酐中，酸酐的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥40％，酸值≥660mgkoh/g。

29、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述酸酐類固化劑為30份、35份、40份、45份、50份或它們之間的任意數(shù)值。

30、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述硅微粉的平均粒徑為25～40μm，例如具體為25μm、30μm、35μm、40μm或它們之間的任意數(shù)值。

31、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述硅微粉的純度為99.5％以上，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計。使用高純度的硅微粉能夠有效減少雜質(zhì)含量，進(jìn)一步提高電氣性能。

32、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述硅微粉的含量為200份、250份、300份、320份或它們之間的任意數(shù)值。

33、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述制備原料還包括色粉，所述混合包括：將包括環(huán)氧樹脂、硅微粉、酸酐類固化劑、色粉的制備原料混合。色粉用于著色，本發(fā)明對色粉的類型和用量沒有特別要求，可根據(jù)著色需求自由選擇。例如，可以使用氧化鐵紅、鉻黃、鉻綠、鈦白粉等常見類型，色粉的用量通常根據(jù)著色深淺和遮蓋力來決定，參考用量為環(huán)氧樹脂質(zhì)量的0.1％～5％。

34、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述制備原料還包括色粉，所述混合包括：將包括所述環(huán)氧樹脂、所述硅微粉、所述色粉在內(nèi)的制備原料在加熱至所述環(huán)氧樹脂呈液態(tài)的溫度下進(jìn)行第一次混合，得到所述第一混合物；將酸酐類固化劑加入所述第一混合物中，進(jìn)行第二次混合，得到第二混合物，采用該第二混合物進(jìn)行澆注成型。

35、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，將所述酸酐類固化劑加入所述第一混合物之前，預(yù)先對所述酸酐類固化劑進(jìn)行加熱，降低固化劑加入造成的溫差，以便在混料之后可以快速進(jìn)行澆注成型，提高生產(chǎn)效率，減少固化劑的受熱時間，降低固化劑揮發(fā)，并避免因后續(xù)預(yù)熱不均勻而影響產(chǎn)品的整體性能。

36、實際應(yīng)用中，根據(jù)后續(xù)澆注成型的固化溫度適當(dāng)控制第二次混合之前第一混合物和酸酐類固化劑的溫度，使二者混合之后的溫度接近該固化溫度，從而能直接進(jìn)行澆注成型。此外，為減少固化劑揮發(fā)，酸酐類固化劑的預(yù)熱溫度應(yīng)盡可能保持在較低水平。

37、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，預(yù)先對固化劑進(jìn)行加熱，使固化劑溫度為40～60℃。在加熱過程中，可以進(jìn)行攪拌和抽真空脫氣處理，以使溫度均勻并脫除氣泡。

38、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述第一次混合和/或所述第二次混合包括攪拌。

39、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述第一次混合后進(jìn)行抽真空脫氣處理。本發(fā)明對抽真空脫氣處理的條件不作限制性規(guī)定，例如可以將抽真空脫氣處理的真空度控制在不大于50pa。

40、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述抽真空脫氣處理的過程中進(jìn)行攪拌。

41、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述第二次混合在靜態(tài)混料器中進(jìn)行。

42、本發(fā)明對所有步驟的真空脫氣處理的時間沒有限制，具體根據(jù)物料體積合理選擇；當(dāng)物料體積增加時，脫氣時間可適當(dāng)延長。此外，攪拌過程也沒有限制性要求，可以選擇較低的攪拌速率，以實現(xiàn)適度攪動，避免填料沉降，同時促進(jìn)物料的均勻混合。

43、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述澆注成型后進(jìn)行勻速降溫，降低內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。

44、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述恒速降溫的速率為0.1～0.5℃/min。

45、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述環(huán)氧樹脂產(chǎn)品包括但不限于電纜附件等絕緣制品。

46、該成型工藝制備的產(chǎn)品具有優(yōu)異的外觀、電氣絕緣性能和機(jī)械性能，適用于高壓、大尺寸電氣絕緣制品，例如可用于制備電纜附件等。

47、本發(fā)明第二方面實施方式涉及上述的成型工藝在制備絕緣制品中的應(yīng)用。

48、本發(fā)明的成型工藝和材料配方使得制品的使用性能(例如電氣絕緣性能和機(jī)械性能)顯著提高，且能夠獲得優(yōu)異的外觀質(zhì)量，提高了制品良率。這些優(yōu)勢使得制品能夠在嚴(yán)苛環(huán)境下使用，如高達(dá)330kv電壓條件下，從而增強(qiáng)了制品的可靠性與穩(wěn)定性。

49、根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述絕緣制品包括電纜附件，例如gis終端、復(fù)合套管終端、組合預(yù)制式接頭、雙通頭等。

50、本文中，涉及數(shù)值范圍，均包括端值，以及該范圍內(nèi)任意的子集范圍；以上，均包括本數(shù)，例如2以上，包括2。

51、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。