改性环氧树脂胶及其在硬质云母板中的应用

技术领域

本发明涉及电气绝缘材料领域，具体涉及一种改性环氧树脂胶及对接方法。

背景技术

环氧树脂是一种分子中含有两个或两个以上环氧基团的化合物的总称，是现代工业中最常使用的三种热固性树脂材料之一。由于环氧树脂具有力学强度高、粘接性能好、化学性质稳定性、电绝缘性能优良、固化温度范围较宽、耐腐蚀等优点，被广泛应用于化工、电子封装、塑料、涂料工业、机械、国防以及大型水利工程和土木建筑工业等诸多方面。

云母纸是以云母矿为原料，经化学或水力破碎制浆，抄造而成。云母板是由云母纸经过上胶机上胶、烘干、裁剪、叠纸、高温压制而成。云母板和云母纸大量运用于众多的工业、航空航天、发电机组、家用电器等需要高温绝缘的领域。当前阶段云母板行业在用胶水主要分为环氧树脂类胶水和硅树脂类胶水，根据胶水种类的不同将云母板分为环氧板和硅树脂板。

环氧树脂材料具有力学强度高、粘接性能好的优点，在一些高强度、高粘接要求的领域发挥着独特的作用，但是传统环氧树脂由于其结构的特殊性，致使材料内部应力较大，具有易发脆、高温降解严重、切削时容易炸纹、碎屑、高温发烟严重等缺点，影响了产品品质。这就迫切需要对环氧树脂材料进行改性研究，使其具有更优异的综合性能。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统环氧树脂制备的云母板固化后发脆、高温易降解严重、高温发烟异味大、切削时容易炸纹、碎屑多、切削精度不高等问题，提供一种可用于云母板的环氧树脂胶。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改性环氧树脂胶，其特征在于，按重量分数计，其组成如下：

作为本发明的优选方案，所述端环氧基苯基硅油为环氧基封端的苯基三硅氧烷，其结构如下：

作为本发明的优选方案，所述酚醛树脂为低分子量液体热固性酚醛树脂。

作为本发明的优选方案，所述硅烷偶联剂为分子内含有环氧基的硅烷偶联剂。

作为本发明的优选方案，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或几种混合物。优选γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

作为本发明的优选方案，所述稀释剂包括醇类与苯类；所述醇类和苯类的质量比为3～5:5～7。所述醇类优选为乙醇，所述苯类优选为二甲苯。

作为本发明的优选方案，改性环氧树脂胶的制备方法包括以下步骤：

S1将环氧树脂、酚醛树脂、端环氧基苯基硅油、聚乙烯醇缩甲乙醛、苯类稀释剂，可以是甲苯或二甲苯投入溶胶釜中加热至80～120℃，混合均匀，溶化成液体状态；

S2冷却至20～30℃，加入硅烷偶联剂和醇类稀释剂搅拌均匀即可。

本发明还提供了一种改性环氧树脂胶在硬质云母板中的应用，其使用方法如下：

步骤一、将改性环氧树脂胶采用涂布机均匀涂布在云母纸表面，施胶量 8％～10％；

步骤二、涂布后的云母纸匀速经过50～150℃阶段升温的烘道，加热时间约 3～5min；

步骤三、出烘道后的云母纸裁剪成需求尺寸后按照厚度要求层叠在一起送入平板硫化机进行热压3～5h，热压温度100～250℃，压力1.5～10MPa，热压后降至室温即得硬质环氧云母板。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：在环氧树脂体系中引入端环氧基苯基硅油可以利用硅氧烷Si-O键的柔性，降低环氧树脂内部应力减少开裂；同时硅氧烷的引入可以明显提高环氧树脂的耐温性减少发烟；采用含有环氧基基团的硅烷偶联剂可以使偶联剂中的烷氧基与云母纸之间形成化学键，加大环氧树脂胶水对云母纸的浸润性及粘合性；聚乙烯醇缩甲乙醛可以提升整个胶水体系的粘结强度、韧性和耐磨性。

经过上述发明所制得的云母板具有表面光滑，强度高，裁剪时不发脆、裁剪过程碎屑少，裁剪处不易产生炸纹(裂纹)、冲切裁剪过程不粘模的优点，可大大提高裁剪精度和产品合格率。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

将环氧树脂60kg，端环氧基苯基硅油12kg，液态酚醛树脂27kg，聚乙烯醇缩甲乙醛5kg、甲苯84kg投入反应釜中，开启搅拌和加热，在105℃左右保温 1.5h使物料完全溶解混合均匀，开启冷却水给物料降温，当物料温度降至27℃±3℃向反应釜中加入甲醇126kg，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷2.5kg，继续搅拌30min，放料即得改性环氧树脂胶。

实施例2

将环氧树脂55kg，端环氧基苯基硅油16kg，液态酚醛树脂30kg，聚乙烯醇缩甲乙醛8kg、甲苯84kg投入反应釜中，开启搅拌和加热，在105℃左右保温 1.5h使物料完全溶解混合均匀，开启冷却水给物料降温，当物料温度降至27℃±3℃向反应釜中加入甲醇126kg，β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷3kg，继续搅拌30min，放料即得改性环氧树脂胶。

实施例3

将环氧树脂50kg，端环氧基苯基硅油21kg，液态酚醛树脂30kg，聚乙烯醇缩甲乙醛7.5kg、甲苯84kg投入反应釜中，开启搅拌和加热，在105℃左右保温 1.5h使物料完全溶解混合均匀，开启冷却水给物料降温，当物料温度降至27℃±3℃向反应釜中加入甲醇126kg，环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷5kg，继续搅拌30min，放料即得改性环氧树脂胶。

实施例4

将环氧树脂60kg，端环氧基苯基硅油12kg，液态酚醛树脂27kg，聚乙烯醇缩甲乙醛5kg、二甲苯84kg投入反应釜中，开启搅拌和加热，在105℃左右保温 1.5h使物料完全溶解混合均匀，开启冷却水给物料降温，当物料温度降至27℃±3℃向反应釜中加入乙醇126kg，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷2.5kg，继续搅拌30min，放料即得改性环氧树脂胶。

实施例5

将环氧树脂55kg，端环氧基苯基硅油12kg，液态酚醛树脂25kg，聚乙烯醇缩甲乙醛7kg、甲苯84kg投入反应釜中，开启搅拌和加热，在105℃左右保温 1.5h使物料完全溶解混合均匀，开启冷却水给物料降温，当物料温度降至27℃±3℃向反应釜中加入甲醇126kg，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷2.5kg，继续搅拌30min，放料即得改性环氧树脂胶。

空白对照组

将环氧树脂60kg，液态酚醛树脂27kg，甲苯84kg投入反应釜中，开启搅拌和加热，在105℃左右保温1.5h使物料完全溶解混合均匀，开启冷却水给物料降温，当物料温度降至27℃±3℃向反应釜中加入甲醇126kg，继续搅拌30min，放料即得改性环氧树脂胶。

对照组1

将环氧树脂60kg，端环氧基苯基硅油12kg，液态酚醛树脂27kg，聚乙烯醇缩甲乙醛12kg、甲苯84kg投入反应釜中，开启搅拌和加热，在105℃左右保温 1.5h使物料完全溶解混合均匀，开启冷却水给物料降温，当物料温度降至27℃±3℃向反应釜中加入甲醇126kg，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷2.5kg，继续搅拌30min，放料即得改性环氧树脂胶。

对照组2

将环氧树脂60kg，端环氧基苯基硅油12kg，液态酚醛树脂27kg，聚乙烯醇缩甲乙醛1.5kg、甲苯84kg投入反应釜中，开启搅拌和加热，在105℃左右保温 1.5h使物料完全溶解混合均匀，开启冷却水给物料降温，当物料温度降至27℃±3℃向反应釜中加入甲醇126kg，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷2.5kg，继续搅拌30min，放料即得改性环氧树脂胶。

对照组3

将环氧树脂60kg，液态酚醛树脂27kg，聚乙烯醇缩甲乙醛5kg、甲苯84kg 投入反应釜中，开启搅拌和加热，在105℃左右保温1.5h使物料完全溶解混合均匀，开启冷却水给物料降温，当物料温度降至27℃±3℃向反应釜中加入甲醇 126kg，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷2.5kg，继续搅拌30min，放料即得改性环氧树脂胶。

对照组4

将环氧树脂55kg，端环氧基苯基硅油12kg，液态酚醛树脂25kg，聚乙烯醇缩甲乙醛12kg、甲苯84kg投入反应釜中，开启搅拌和加热，在105℃左右保温 1.5h使物料完全溶解混合均匀，开启冷却水给物料降温，当物料温度降至27℃±3℃向反应釜中加入甲醇126kg，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1.5kg，γ -缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷2.5kg，继续搅拌30min，放料即得改性环氧树脂胶。

对照组5

将环氧树脂55kg，端环氧基苯基硅油12kg，液态酚醛树脂25kg，聚乙烯醇缩甲乙醛1.5kg、甲苯84kg投入反应釜中，开启搅拌和加热，在105℃左右保温 1.5h使物料完全溶解混合均匀，开启冷却水给物料降温，当物料温度降至27℃±3℃向反应釜中加入甲醇126kg，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1.5kg，γ -缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷2.5kg，继续搅拌30min，放料即得改性环氧树脂胶。

对照组6

将环氧树脂55kg，液态酚醛树脂25kg，聚乙烯醇缩甲乙醛7kg、甲苯84kg 投入反应釜中，开启搅拌和加热，在105℃左右保温1.5h使物料完全溶解混合均匀，开启冷却水给物料降温，当物料温度降至27℃±3℃向反应釜中加入甲醇 126kg，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1.5kg，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷2.5kg，继续搅拌30min，放料即得改性环氧树脂胶。

将实施例1～5、空白对照组以及对照组1～6制备的改性环氧树脂胶分别通过自动涂胶机将上述胶液均匀涂布在云母纸上，然后以8m/min的速度通过烘道，烘道采用分段加热的方式，设置烘道温度：第一段50℃，第二段80℃，第三段110℃，第四段130℃，第五段150℃，得到施胶后的云母纸；

将施胶后的云母纸裁切成长宽各1.1m的纸，然后将施胶面向上将裁切后的云母纸叠放11层，放置在平板硫化机上进行热压，热压初始温度为110℃，每 15min升高30℃，最高250℃，压力10Mpa。压制过程每次升温前进行排气，压制完成强冷至60℃既得云母板。

将实施例1～5以及空白对照组以及对照组1～6制备的硬质云母板进行性能测试对比，抗弯强度采用GB/T5019.2-2009(弯曲强度和弯曲模量)；600℃发烟起泡情况采用IEC371-3-3加热设备用硬质云母材料；沸水煮1.5小时采用 GB/T5019.2-2009(折叠)；切削性能采用裁板机裁板后目视观察切削面是否有裂纹来判断切削性能，出现裂纹(炸纹)会影响裁剪精度，导致产品瑕疵甚至不合格；

如表1所示。

表1

由上述实施例对照结果可以看出改性后的环氧树脂胶能够明显提升云母板的力学性能、耐温性能、耐潮性能及切削加工性能。其中，根据对照组1～6可知，聚乙烯醇缩甲乙醛可以提高云母板的抗弯强度，当聚乙烯醇缩甲乙醛和端环氧基苯基硅油按一定配比加入环氧树脂中时，可显著提高云母板的抗弯强度，进一步提高云母板的性能。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。