高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料及其製備方法
2023-05-14 10:39:41 2
高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料及其製備方法；所述聚氨酯灌封材料為雙組份；以重量百分比含量計量組成，A組分由40％～50％的蓖麻油、3％～5.5％的聚醚多元醇、0.5％～2％的擴鏈劑，5％～12％的乾燥劑，37％～44％的填料，0.02％～0.1％的催化劑，0.1％的黃色色漿，0.1％的消泡劑組成；B組分為100％的多異氰酸酯。本發明提供的灌封材料粘度適中，可以常溫固化，氣泡少，外觀亮麗，固化時間隨催化劑的用量變化，便於調整；材料固化後具有良好的電絕緣性，耐水解性、拉伸強度高；適用於地下高壓電纜接頭、戶外高壓電纜接頭的中國南方，東南亞等高溫高溼環境中的灌封保護。
【專利說明】高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及聚氨酯灌封材料，具體涉及一種高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料及其製備方法。
【背景技術】
[0002]聚氨酯灌封材料:聚氨酯全稱為聚氨基甲酸酯，是主鏈上含有重複氨基甲酸酯基團(NHC00-)的大分子化合物的統稱，它是由有機二異氰酸酯或多異氰酸酯與二羥基或多羥基化合物，以及小分子多元醇或多元胺為擴鏈劑加聚而成，羥基化合物主要由聚酯、聚醚以及端羥基聚雙烯烴等聚合物組成。聚氨酯灌封材料有優異的電絕緣性，其內聚能大，因含有極性很強，化學活潑性很高的異氰酸酯基和氨酯基，故其對各種含有活潑氫的基材具有良好的化學粘接力，如金屬，木材。調節聚氨酯分子鏈中軟段與硬段比例及結構，製成不同硬度和伸長率的灌封料。在硬度要求低的產品中，聚氨酯表現出良好的柔韌性，耐低溫性，抗震性。聚氨酯灌封料無溶劑，流動性優異，粘度低，混合方便，可以室溫固化，甚至低溫環境也能固化，在此狀況下解決了產品戶外作業環境的限制。
[0003]通過對現有文獻的檢索，發現中國專利CN102010588B公開了一種低粘度聚氨酯灌封料及其製備方法和用 途。A組份由60 %~80 %的蓖麻油、O %~20 %的聚醚多元醇、10%~20%的阻燃劑、3%~4%的偶聯劑、0.1%~1%的觸變劑以及0.01%~0.1%的催化劑組成，A組份物料粘度為100~400mPa.s ；B組份由50%~70%的多異氰酸酯和30~50%的增塑劑組成，B組份的粘度為30~IOOmPa.S。A，B組份分別脫除水後按質量比50:100混合均勻，常溫固化後，材料透明、阻燃，具有良好絕緣性、防潮性、力學性能。適合洗衣機、洗碗機、水錶等高溼環境下使用的線路板或屏幕的灌封保護。該發明提供了一種透明的灌封材料，由於加入了增塑劑，電絕緣性偏低，拉伸強度低。
[0004]中國專利CN101210167A公開了一種聚氨酯封灌膠，A組份由端羥基聚丁二烯60%~80%、稀釋劑10%~25%以及炭黑5%~15% ;B組份由液化二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI) 80 %~95 %、催化劑5 %~20 %。此發明的聚氨酯封灌膠澆注粘度低、流平性好，形成的氣孔少。但催化劑加入在B組份(MDI體系)中，存在保存期以及使用效果的風險性，且加入的量非常大，反應速度過快，操作時間短，對澆注人員使用產品要求更高。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於克服上述現有技術存在的不足，提供一種高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料及其製備方法。該聚氨酯灌封材料適用於高壓電纜接頭，其絕緣強度高，吸水率低，拉伸強度高，耐水解性強，適用於高溫高溼環境下使用。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0007]第一方面，本發明涉及一種高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料，所述聚氨酯灌封材料為雙組份；以重量百分比含量計量組成，A組分由40%~50%的蓖麻油、3%~5.5%的聚醚多元醇、0.5 %~2 %的擴鏈劑，5 %~12 %的乾燥劑，37 %~44 %的填料，0.02 %~0.1 %的催化劑，0.1 %的黃色色漿，0.1 %的消泡劑組成；B組分為100%的多異氰酸酯。
[0008]優選地，所述蓖麻油為一級精煉蓖麻油，其羥值為160~170mgK0H/g。
[0009]優選地，所述聚醚多元醇選自聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氫呋喃醚、聚乙二醇、聚丙二醇中的一種或幾種。
[0010]優選地，所述聚醚多元醇的羥值為I O O~120mgK0H/g。
[0011]更優選羥值為110mgK0H/g的聚氧化丙烯二醇。其市場來源廣，粘度較低，與異氰酸酯反應後形成的醚鍵(-0-)有很好的耐水解性。
[0012]優選地，所述擴鏈劑為小分子醇類擴鏈劑、胺類擴鏈劑中的一種或幾種。
[0013]優選地，所述擴鏈劑選自I，2-丙二醇、I，3-丙二醇、I，3-丁二醇、I，4-丁二醇、I，5-戊二醇、1，6_己二醇、新戊二醇、三羥甲基丙烷、丙三醇、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三異丙醇胺中的一種或幾種。更優選為1，2_丙二醇、1，4_ 丁二醇。1，2_丙二醇與1，4_ 丁二醇與異氰酸酯反應後的結構更規整，利於提高產品的絕緣性與拉伸強度。
[0014]優選地，所述乾燥劑選自沸石粉、3A型分子篩、4A型分子篩、5A型分子篩中的一種或幾種。更優選4A型分子篩。4A型分子篩性價比高，可以很好的吸收產品中的水分。
[0015]優選地，所述 填料選自碳酸鈣、石英粉、鈦白粉、陶土、重晶石、滑石粉、玻璃微珠中的一種或幾種。
[0016]優選地,所述填料的顆粒大小為5~25 μ m。
[0017]更優選顆粒大小為18μπι的碳酸鈣。此粒徑的碳酸鈣具有很好的混合效果，價格低廉。
[0018]優選地，所述催化劑選自三亞乙基二胺、三乙胺、辛酸亞錫、二丁基錫二月矽酸酯中的一種或幾種。更優選辛酸亞錫。辛酸亞錫毒性略低，市場來源廣，催化效果優越。
[0019]優選地，所述消泡劑選自聚矽氧烷、改性聚矽氧烷中的一種或幾種。更優選聚矽氧烷。聚矽氧烷市場來源廣，價格低廉。
[0020]優選地，所述黃色色漿為鈦黃系類的色漿。
[0021 ] 優選地，所述多異氰酸酯選自二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、多亞甲基多苯基異氰酸酯(粗MDI)、碳化二亞胺改性MDI (液化MDI)中的一種或幾種。更優選多亞甲基多苯基異氰酸酯(粗MDI)。多亞甲基多苯基異氰酸酯(粗MDI)反應活性大，易混合。
[0022]優選地,所述Α、B組份的質量比為100: (10~30)。
[0023]第二方面，本發明還涉及一種錢述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料的製備方法，所述方法包括如下步驟:
[0024]A組份製備:將所述填料在120°C下預烘24h以上；將所述蓖麻油、聚醚多元醇、擴鏈劑加入反應容器中，80°C~110°C抽真空脫水I~2h，再加入所述催化劑、填料、乾燥劑、黃色色漿、消泡劑混合均勻，抽真空脫泡，出料，即可；
[0025]B組份製備:在10°C~25°C下，所述多異氰酸酯真空攪拌0.5~lh，出料。
[0026]第三方面，本發明還涉及一種錢述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料在製備用於灌封保護電纜接頭的灌封材料中的用途。
[0027]優選地，所述電纜接頭為在高溫高溼環境下使用的高壓電纜接頭。
[0028]本發明是以蓖麻油，聚醚多元醇為主要原料，添加合適的擴鏈劑，乾燥劑，填料，催化劑，黃色色漿，消泡劑製得聚氨酯灌封材料。本發明的聚氨酯灌封材料使用時，將A，B組份按照質量比100: 20混合均勻，也可以使用真空設備進行脫泡處理，然後將混合料澆注於高壓電纜接頭處，常溫甚至低溫固化即可，固化後材料硬度為邵氏75~95A，拉伸強度≤4.5Mpa，伸長率≤80%，介電損耗≤0.02，介電常數≤5.0，體積電阻率≤IX IO15 Ω.cm,擊穿強度≤20KV/mm，吸水率≤0.1 %，在90°C熱水中浸泡28天擊穿強度≤18KV/mm，體積電阻率≤IX IO14Ω.cm。
[0029]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0030]1、本發明通過使用蓖麻油，聚醚多元醇，擴鏈劑與多異氰酸酯固化，無溶劑，無增塑劑，可以達到優秀的絕緣性能；添加了分子篩型乾燥劑，具有良好的水分吸附功能，從而使固化物在高溫高溼條件仍然可以保持良好的電絕緣性，耐水解性能強。
[0031]2、本發明提供的灌封材料粘度適中，可以常溫固化，氣泡少，外觀亮麗，固化時間隨催化劑的用量變化，便於調整；材料固化後具有良好的電絕緣性，耐水解性、拉伸強度高；適用於地下高壓電纜接頭、戶外高壓電纜接頭的中國南方，東南亞等高溫高溼環境中的灌封保護。
[0032]3、從原料角度看，本發明選用的蓖麻油、聚醚多元醇都是疏水類原料，且聚醚多元醇耐水解性優異，再添加乾燥劑等助劑，從而具有優秀的耐水解性；在配方中不添加任何溶劑、增塑劑等損耗材料電性能的物質，既環保又施工方便。
【具體實施方式】
[0033]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫 離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。
[0034]實施例1
[0035]本實施例涉及一種高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料；該聚氨酯灌封材料為雙組份；其中，以重量百分比含量計量組成，A組分由44%的蓖麻油、3.5%的聚醚多元醇、1%的擴鏈劑，7.25%的乾燥劑，44%的填料，0.05%的催化劑，0.1 %的黃色色漿，0.1 %的消泡劑組成組分為100%的多異氰酸酯。
[0036]本實施例的聚氨酯灌封材料的製備方法具體如下:
[0037]A組份:在150L的攪拌釜中稱取蓖麻油(羥值162mgK0H/g) 44kg，聚氧化丙烯二醇(輕值110mgK0H/g) 3.5kg和1,2丙二醇Ikg,在120°C下攪拌2h,同時真空脫氣(真空壓力-0.1Mpa);加入消泡劑0.1kg，辛酸亞錫0.05kg攪拌0.5h，再加入4A分子篩7.25kg，黃色色漿0.1kg，碳酸鈣(預烘120°C24h後)44kg，攪拌lh，同時真空脫氣(真空壓力-0.1Mpa)，出料。
[0038]B組份:選擇多亞甲基多苯基異氰酸酯(粗MDI)在10°C~25°C下真空脫氣(真空壓力-0.1Mpa) 0.5h,出料。
[0039]將AB組份按質量比100:20混合，制樣澆注於電纜接頭處或模具內，在常溫(250C )條件固化3天，測試樣件機械性能，電絕緣性能，耐水解性能。
[0040]實施例2
[0041 ] 本實施例涉及一種高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料；該聚氨酯灌封材料為雙組份；其中，以重量百分比含量計量組成，A組分由45.5%的蓖麻油、3%的聚醚多元醇、1.5%的擴鏈劑，10 %的乾燥劑，39.78 %的填料，0.02 %的催化劑，0.1 %的黃色色漿，0.1 %的消泡劑組成組分為100%的多異氰酸酯。
[0042]本實施例的聚氨酯灌封材料的製備方法具體如下:
[0043]A組份:在150L的攪拌釜中稱取蓖麻油(羥值162mgK0H/g) 45.5kg，聚氧化丙烯三醇(輕值110mgK0H/g) 3kg和1,4 丁二醇1.5kg,在120°C下攪拌1.5h,同時真空脫氣(真空壓力-0.1Mpa);加入消泡劑0.1kg，辛酸亞錫0.02kg攪拌0.5h，再加入4A分子篩IOkg,黃色色漿0.1kg,矽微粉(預烘120 0C 24h後)39.78kg，攪拌lh，同時真空脫氣(真空壓力-0.1Mpa)，出料。
[0044]B組份:選擇碳化二亞胺改性MDI (液化MDI)在10°C~25°C下真空脫氣(真空壓力-0.1Mpa) 0.5h，出料。
[0045]將AB組份按質量比100:20混合，制樣澆注於電纜接頭處或模具內，在常溫(250C )條件固化3天，測試樣件機械性能，電絕緣性能，耐水解性能。
[0046]實施例3
[0047]本實施例涉及一種高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料；該聚氨酯灌封材料為雙組份；其中，以重量百分比含量計量組成，A組分由50%的蓖麻油、2%的聚醚多元醇、2%的擴鏈劑，6.5%的乾燥劑，39.2%的填料，0.1 %的催化劑，0.1 %的黃色色漿，0.1 %的消泡劑組成組分為100%的多異氰酸酯。
[0048]本實施例的聚氨酯灌封材料的製備方法具體如下:
[0049]A組份:在150L的攪拌釜中稱取蓖麻油(羥值162mgK0H/g) 50kg,聚丙二醇(羥值110mgK0H/g)2kg和三羥甲基丙烷2kg，在120°C下攪拌2h，同時真空脫氣(真空壓力-0.1Mpa);加入消泡劑0.1kg,辛酸亞錫0.1kg攪拌0.5h,再加入4A分子篩6.5kg,黃色色漿0.lkg，滑石粉(預烘120°C24h後)39.2kg，攪拌lh，同時真空脫氣(真空壓力-0.1Mpa)，出料。
[0050]B組份:選擇多亞甲基多苯基異氰酸酯(粗MDI)在10°C~25°C下真空脫氣(真空壓力-0.1Mpa) 0.5h,出料。
[0051]將AB組份按質量比100:20混合，制樣澆注於電纜接頭處或模具內，在常溫(250C )條件固化3天，測試樣件機械性能，電絕緣性能，耐水解性能。
[0052]對比例I
[0053]本對比例涉及一種聚氨酯灌封材料，其製備方法同實施例3，所不同之處在於:
[0054]A組份中不包含聚丙二醇等聚醚多元醇。
[0055]A組份:在150L的攪拌爸中稱取蓖麻油(輕值162mgK0H/g) 52kg,三輕甲基丙烷2kg，在120°C下攪拌2h，同時真空脫氣(真空壓力-0.1Mpa);加入消泡劑0.lkg，辛酸亞錫0.1kg攪拌0.5h，再加入4A分子篩6.5kg，黃色色漿0.1kg,滑石粉(預烘120°C 24h後)39.2kg，攪拌lh，同時真空脫氣(真空壓力-0.1`Mpa)，出料。
[0056]B組份:選擇多亞甲基多苯基異氰酸酯(粗MDI)在10°C~25°C下真空脫氣(真空壓力-0.1Mpa) 0.5h,出料。
[0057]將AB組份按質量比100:20混合，制樣澆注於電纜接頭處或模具內，在常溫(250C )條件固化3天，測試樣件機械性能，電絕緣性能，耐水解性能。[0058]對比例2
[0059]本對比例涉及一種聚氨酯灌封材料，其製備方法同實施例3，所不同之處在於:
[0060]A組份中不包含三羥甲基丙烷等擴鏈劑。
[0061]A組份:在150L的攪拌釜中稱取蓖麻油(羥值162mgK0H/g)52kg，聚丙二醇2kg，在120°C下攪拌2h，同時真空脫氣(真空壓力-0.1Mpa);加入消泡劑0.1kg，辛酸亞錫0.1kg攪拌0.5h，再加入4A分子篩6.5kg，黃色色漿0.1kg,滑石粉(預烘120°C 24h後)39.2kg，攪拌lh，同時真空脫氣(真空壓力-0.1Mpa)，出料。
[0062]B組份:選擇多亞甲基多苯基異氰酸酯(粗MDI)在10°C~25°C下真空脫氣(真空壓力-0.1Mpa) 0.5h,出料。
[0063]將AB組份按質量比100:20混合，制樣澆注於電纜接頭處或模具內，在常溫(250C )條件固化3天，測試樣件機械性能，電絕緣性能，耐水解性能。
[0064]實施例1~3和對比例1、2的測試性能結果如表1所示:
[0065]表1
[0066]
【權利要求】
1.一種高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料，其特徵在於，所述聚氨酯灌封材料為雙組份；以重量百分比含量計量組成，A組分由40%~50%的蓖麻油、3%~5.5%的聚醚多元醇、0.5 %~2 %的擴鏈劑，5 %~12 %的乾燥劑，37 %~44 %的填料，0.02 %~0.1 %的催化劑，0.1 %的黃色色漿，0.1 %的消泡劑組成；B組分為100%的多異氰酸酯。
2.如權利要求1所述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料，其特徵在於，所述蓖麻油為一級精煉蓖麻油，其羥值為160~170mgK0Hg。
3.如權利要求1所述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料，其特徵在於，所述聚醚多元醇選自聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氫呋喃醚、聚乙二醇、聚丙二醇。
4.如權利要求3所述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料，其特徵在於，所述聚醚多元醇的羥值為100~120mgK0H/g。
5.如權利要求1所述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料，其特徵在於，所述擴鏈劑為小分子醇類擴鏈劑、胺類擴鏈劑中的一種或幾種。
6.如權利要求5所述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料，其特徵在於，所述擴鏈劑選自1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、三羥甲基丙烷、丙三醇、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三異丙醇胺。
7.如權利要求1所述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料，其特徵在於，所述乾燥劑選自沸石粉、3A型分子篩、4A型分子篩、5A型分子篩。
8.如權利要求1所述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料，其特徵在於，所述填料選自碳酸鈣、石英粉、鈦白粉、陶土、重晶石、滑石粉、玻璃微珠。
9.如權利要求8所述的高絕緣性 耐水解的聚氨酯灌封材料，其特徵在於，所述填料的顆粒大小為5~25 μ m。
10.如權利要求1所述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料，其特徵在於，所述催化劑選自三亞乙基二胺、三乙胺、辛酸亞錫、二丁基錫二月矽酸酯。
11.如權利要求1所述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料，其特徵在於，所述消泡劑選自聚矽氧烷、改性聚矽氧烷。
12.如權利要求1所述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料，其特徵在於，所述黃色色漿為鈦黃系類的色漿。
13.如權利要求1所述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料，其特徵在於，所述多異氰酸酯選自二苯基甲烷二異氰酸酯、多亞甲基多苯基異氰酸酯、碳化二亞胺改性MDI。
14.如權利要求1所述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料，其特徵在於，所述A、B組份的質量比為100: (10~30)。
15.—種如權利要求1所述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料的製備方法，其特徵在於，所述方法包括如下步驟: A組份製備:將所述填料在120°C下預烘24h以上；將所述蓖麻油、聚醚多元醇、擴鏈劑加入反應容器中，80°C~110°C抽真空脫水I~2h，再加入所述催化劑、填料、乾燥劑、黃色色漿、消泡劑混合均勻，抽真空脫泡，出料，即可； B組份製備:在10°C~25°C下，所述多異氰酸酯真空攪拌0.5~lh，出料。
16.一種如權利要求1所述的高絕緣性耐水解的聚氨酯灌封材料在製備用於灌封保護電纜接頭的灌封材料中的用途。
17.如權利要求16所述的用途，其特徵在於，所述電纜接頭為在高溫高溼環境下使用的高壓電 纜接頭。
【文檔編號】C08G18/48GK103881047SQ201410080983
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月6日 優先權日:2014年3月6日
【發明者】陳長青, 黃榮, 馬培培 申請人:上海賽沃化工材料有限公司