【地坪网资讯】  孙琴，王钧，蔡浩鹏
                 (武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉430070)
    摘要:采用丁基缩水甘油醚(660)、乙二醇二缩水甘油醚(669)和苯基缩水甘油醚(690)三种活性稀释剂对环氧树脂/甲基四氢邻苯二甲酸酐 (MeTHPA)固化体系进行改性，研究了稀释剂对树脂胶液粘度及其固化物力学性能和电性能的影响。结果表明，当加入669和690稀释剂后，体系的介电 性能基本不变，耐电弧性能提高，而660的加入会降低体系的介质损耗，对耐电弧性能影响很小。其中，当690的添加量为3%时，耐电弧达到94s，比纯树 脂提高了22%;当添加量为3%～12%时，树脂固化物的拉伸强度稳定在45～55MPa之间。
    关键词:环氧树脂;稀释剂;介电常数;介质损耗;耐电弧
    中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:1003－0999(2011)06－0006－03
    环氧树脂由于具有优良的电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、物理机械性能和粘结性能，被广泛地作为基体应用于高压电网及输送线路中的绝缘子等绝缘材料中 ［1］。复合绝缘子采用缠绕工艺成型，缠绕工艺要求树脂有较低的粘度，并在缠绕环境温度下保持较长时间的低粘度状态，即具备较长的适用期［2］。
    为了提高产品的电绝缘性能，一个普遍的方法是在树脂体系中添加无机填料，这必然会增加树脂体系的粘度，影响复合制品的成型工艺。   
    在树脂体系中添加活性稀释剂，可有效降低其粘度，在增加无机填料的填充量的同时满足缠绕工艺的要求。本文研究了添加不同活性稀释剂对环氧树脂固化物力学性能和电性能的影响，为环氧树脂在电力领域的应用提供指导。
    1·实验部分
    1.1主要原料
    环氧树脂E-51:巴陵石化有限公司，环氧值为0.51，粘度约为11000～14000mPa·s(25℃)，工业级;甲基四氢邻苯二甲酸酐(MeTHPA):浙江福来特化工有限公司，工业级;
    2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30):江苏江阴化工厂，化学纯;
    丁基缩水甘油醚(660):巴陵石化有限公司，环氧值为0.6，粘度约为2mPa·s(25℃)，化学纯。结构式为:
            
    乙二醇二缩水甘油醚(669):巴陵石化有限公司，环氧值为0.65，粘度约为35mPa·s(25℃)，化学纯。结构式为:
            
    苯基缩水甘油醚(690):上海帮成化工有限公司，环氧值为0.51，粘度约为8mPa·s(25℃)，化学纯。结构式为:
            
    1.2试样的制备
    室温下将树脂、稀释剂、固化剂和促进剂按一定配比混合均匀，真空脱泡1h后浇铸到标准模具中，放入烘箱中按固化工艺条件进行固化，制备成标准的尺寸。
             
    1.3性能测试
    树脂粘度按照GB/T7193．1-1987采用NDJ-79型旋转粘度计进行测试;树脂浇铸体力学性能分别按照GB/T2568-1995、 GB/T2570-1995及GB/T 2571-1995采用深圳瑞格尔仪器有限公司产万能试验机进行测试;介电常数和介质损耗按照GB1409-78 采用QBG-3型高频Q表进行测试，测试频率为106Hz;耐电弧参照GB1411-1978采用桂林市漓源电子仪器有限公司生产的NDHU-2型耐电弧 测试仪进行测试。
    2·结果与讨论
    2.1稀释剂添加量对树脂粘度的影响
    根据缠绕成型工艺中对树脂基体的浸渍性要求，树脂体系的粘度必须在一定范围内［3］。粘度过大，纤维不能完全浸润，且易形成气泡，粘度太低容易造成树脂流失达不到设计的含胶量，影响制品的机械性能［4］。
             
    图1为30℃下各个体系的粘度曲线，可见三种稀释剂的加入都能有效改善树脂体系的工艺性，且随着稀释剂含量的增加树脂体系粘度越低。体系1粘度下 降最大，当669添加量为9%时树脂胶液粘度仅为209mPa·s，体系3的粘度较为适中，当690添加量为9%时为243mPa·s，比纯树脂粘度降低 了49%［5］。
    2.2稀释剂添加量对树脂浇铸体力学性能的影响
            
    图2为稀释剂添加量对浇铸体拉伸强度的影响，由图可以看出三种稀释剂的加入都会降低树脂浇铸体的拉伸强度。这是因为三种稀释剂均为线型小分子化合 物，交联固化反应之后分子中的线型链段使整个交联固化网络的刚性结构减弱，所以使固化物的力学性能降低［6］。体系3的强度要高于另外两个体系，这是因为 690含有苯基，其自身具有一定的刚性结构，因此影响比仅仅只有—(CH2—)较柔顺链段的660和669要小［7］，添加量在3%～12%时，树脂体系 的拉伸强度基本稳定在45～55MPa之间，当其加入量为9%时，拉伸强度为48MPa，为纯树脂体系的55%，当添加量大于12%时拉伸强度下降。
    从图中的三个拐点可以看出，体系1的强度下降最快，其次是体系2，体系3最慢。这是因为660只有一端含有环氧基团，且分子链较长，固化反应后引 入的支链最长，因此会迅速降低体系的交联密度;而669两端均有环氧基团，由于体系网络结构的影响，小部分环氧基团未参与固化反应，因此引入的支链较少， 强度下降最慢。
    2.3稀释剂添加量对树脂浇铸体电性能的影响表2为三个体系树脂浇铸体的介电性能。从表中可以看出，三种体系的介电常数均无明显变化，这跟三种稀 释剂的分子结构式相关，分子中均没有极性很大的基团，加入后对整个体系的偶极矩改变很小，因此介电常数改变不大［8］。从表中还可以看出，三种体系的介质 损耗因数改变也很小，体系1的介质损耗稍微低于另两个体系，因为660的加入增加了体系中的柔性链成分，在极化过程中消耗的能量比较少，引起的介质损耗就 略小一点［9］。因此，669和690的加入对树脂体系的介电性能影响很小。
            
            
    图3显示了三种稀释剂添加量对树脂浇铸体耐电弧性能的影响。由图可以看出，体系1的耐电弧基本不变，体系2、体系3两个体系的耐电弧性能均提高。 这是因为，669分子结构小，环氧值高，所以体系2的树脂固化物中交联密度提高，而交联密度的提高会增强固化物的热性能，因此其耐电弧的性能也会提高。而 690中含有苯环，加入树脂中不会降低整个树脂体系的苯环含量，庞大的苯基会限制分子链的运动，提高树脂固化物的热性能［10］;另一方面，690的苯环 结构不会降低体系中氢原子和碳原子之比，保持了较好的性能，因此耐电弧性能得到了改善［11］。当690添加量为3%和6%时，耐电弧性能达到94s和 93s，分别比纯树脂提高了22%和20%，当其含量继续增加时耐电弧性能下降并稳定在84s左右。
    3·结论
    (1)稀释剂的加入降低了树脂浇铸体的拉伸强度，但加入690的树脂固化物强度高于添加660和669的体系，添加660的体系强度下降最快，添 加669的体系最慢。当690添加量在3%～12%时，树脂体系的拉伸强度稳定在45～55MPa之间。当690加入量为9%时，树脂体系粘度为 243mPa·s，比纯树脂体系粘度降低了49%，其拉伸强度为48MPa，是纯树脂浇铸体的55%;
    (2)669和690的加入对树脂固化物介电常数和介质损耗影响很小。669和690的加入提高了树脂的耐电弧性能，当690的添加量为3%和6 %时，耐电弧达到94s和93s，分别比纯树脂提高了22%和20%，当稀释剂含量继续增加时，耐电弧性能则稳定在84s附近。
参考文献
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