CN1865348B - 一种无卤阻燃无溶剂绝缘浸渍树脂制备方法及其产品 - Google Patents
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Abstract
一种无卤阻燃无溶剂绝缘浸渍树脂制备方法及其产品，以不饱和聚酯树脂为基体，通过添加含有膦酸酯类阻燃剂，并进行原位接枝反应，使绝缘浸渍树脂成为具有阻燃性的无卤阻燃绝缘浸渍树脂，所述的无卤阻燃绝缘浸渍树脂的制备工艺流程分为树脂基体合成：将按摩尔量的多元醇、顺酐、饱和多元酸等投入到反应釜内，升温进行酯化反应，合成不饱和聚酯树脂基体；膦酸酯阻燃剂的原位接枝反应：将膦酸酯阻燃剂投入到反应釜内，在催化剂的作用下膦酸酯与不饱和聚酯基体进行反应生成含有磷氧基结构的无卤阻燃绝缘浸渍树脂；无卤阻燃绝缘浸渍树脂调配：将无卤阻燃不饱和聚酯树脂与苯乙烯进行掺合，加入阻聚剂，引发剂，以及其他助剂调制成绝缘用浸渍树脂。
Description
技术领域
本发明涉及一种绝缘浸渍树脂的制备方法，尤其是一种无卤阻燃绝缘浸渍树脂的制备方法；本发明还涉及一种前述方法所生产的树脂产品，尤其是一种无卤阻燃绝缘浸渍树脂产品。
背景技术
绝缘浸渍树脂是绝缘材料的一种，其主体树脂为不饱和聚酯树脂，主要应用于电机、变压器以及散抗绕组线圈的绝缘浸渍处理，主要起电气绝缘和粘结成型作用。然而，以树脂为基体的有机高分子材料，具有一定的可燃性。随着电子、电气产品的应用普及，每年因电子、电气产品火灾所造成的人员伤亡和财产损失相当惊人，为减少火灾损失，需要电子、电气产品具有一定的防火阻燃的性能。阻燃绝缘浸渍树脂就是一种具有防火阻燃功能的绝缘材料。防火阻燃功能的绝缘材料主要是在主体树脂内加有阻燃剂。阻燃剂是一类能阻止聚合物材料引燃或抑制火焰传插的添加剂。最常用的和最重要的阻燃剂是磷、溴、氯、锑和铝的化合物。阻燃剂根据使用方法可分为添加型和反应型两大类。添加型阻燃剂主要包括磷酸酯、卤代烃及氧化锑等，它们是在复合材料加工过程中掺合于复合材料里面，使用方便，适应面大但对复合材料的性能有影响。反应型阻燃剂是在聚合物制备过程中作为一种单体原料加入聚合体系，使之通过化学反应复合到聚合物分子链上，因此对复合材料的性能影响较小，且阻燃性持久。反应型阻燃剂主要包括含磷多元醇及卤代酸酐等。在实际应用中，给予聚合物材料阻燃性的方法，最广泛的是利用引入含卤化合物作为添加剂应用于聚合材料，并已有工业规模生产的，根据资料介绍已约有2300多种化学化合物和混合物。目前市场上阻燃绝缘浸渍树脂使用的助燃剂主要为含卤素的阻燃剂，该阻燃剂在燃烧或高温裂解时会释放出大量的浓烟和有毒气体，且该阻燃剂不容易自然降解或循环回收利用，随阻燃剂的应用给环境造成严重污染。随着人们对环境保护的日益重视以及欧盟2003年出台的“关于在电子电器设备中禁止使用某些有害物质指令”和“关于报废电子电器设备指令”中明令禁止使用含卤元素，因此研究无卤阻燃绝缘浸渍树脂是未来市场的导向。
发明内容
本发明的目的是针对现有含卤素的阻燃绝缘浸渍树脂不能回收利用，以及在燃烧或高温裂解过程中产生毒气和浓烟等问题而研制的一种更加环保，阻燃效率更高，烟量小的高效的阻燃绝缘浸渍树脂生产方法。
本发明的另一个目的在于：提供一种按上述方法所生产的阻燃绝缘浸渍树脂，且该绝缘浸渍树脂主体树脂为无卤阻燃绝缘浸渍树脂。
本发明目的是通过下述技术方案实现的：一种绝缘浸渍树脂的生产方法，以不饱和聚酯树脂为基体，通过添加含有膦酸酯类阻燃剂，并进行原位接枝反应，使绝缘浸渍树脂成为具有阻燃性的无卤阻燃绝缘浸渍树脂，所述的无卤阻燃绝缘浸渍树脂的制备工艺流程如下：
(一)树脂基体的合成：将按摩尔量的多元醇、顺酐、饱和多元酸等投入到反应釜内，升温进行酯化反应，合成不饱和聚酯树脂基体。
(二)膦酸酯阻燃剂的原位接枝反应：在高温下将膦酸酯阻燃剂投入到反应釜内，在催化剂的作用下膦酸酯与不饱和聚酯基体进行反应生成含有磷氧基结构的无卤阻燃绝缘浸渍树脂。
(三)无卤阻燃绝缘浸渍树脂的调配：将无卤阻燃不饱和聚酯树脂与苯乙烯进行掺合，加入阻聚剂，引发剂，以及其他助剂调制成绝缘用浸渍树脂。
按照上述方法所生产的无卤阻燃绝缘浸渍树脂的主体树脂为无卤阻燃不饱和聚酯树脂，其特征在于：在主体树脂中含有磷氧基结构，且含有膦酸酯类阻燃剂。膦酸酯类阻燃剂用量为不饱和聚酯树脂重量的1～50％。所述的膦酸酯类阻燃剂主要为采用含多个官能团的磷系阻燃剂与高分子材料的树脂机体进行接枝反应构成，其结构式表示为：
R1、R2中含有-OH、-COOH以及-NH2等官能团
本发明由于采用膦酸酯类物质作为树脂的阻燃剂，膦酸酯类物质更加环保，阻燃效率更高，烟量较原含卤素阻燃剂的阻燃绝缘浸渍树脂要小得多。通过几个实施例进行得阻燃性分析结果如下：
表1
| 序号 | 阻燃性 | 氧指数(％) |
| 实例一 | 自熄 | 29 |
| 实例二 | 自熄 | 29 |
| 实例三 | 自熄 | 28 |
| 实例四 | 自熄 | 26 |
注：阻燃绝缘浸渍树脂要求氧指数大于或等于25％，试验方法GB2406-1993。
用该法制备的无卤阻燃绝缘浸渍树脂具有自熄性能，氧指数满足阻燃绝缘浸渍树脂的要求。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明作进一步的描述。
实例一：
一种绝缘浸渍树脂的生产方法，通过添加含有膦酸酯类阻燃剂使绝缘浸渍树脂成为具有阻燃性的无卤阻燃绝缘浸渍树脂，所述的无卤阻燃绝缘浸渍树脂的制备工艺流程如下：
(一)树脂基体的合成：将按摩尔量的多元醇、顺酐、饱和多元酸等投入到反应釜内，升温进行酯化反应，合成不饱和聚酯树脂基体。取200份新戊二醇、125份赛克、108份顺酐、29份己二酸以及34份甲基六氢苯酐分别投入到反应釜内，逐步升温至190±5℃下反应，当反应馏分为30份且酸值低于20mgKOH/g时停止反应，即得不饱和聚酯树脂。
(二)膦酸酯阻燃剂的原位接枝反应：在高温下将膦酸酯阻燃剂投入到反应釜内，在催化剂的作用下膦酸酯与不饱和聚酯基体进行反应生成含有磷氧基结构的无卤阻燃绝缘浸渍树脂。取上述不饱和聚酯树脂300份，加入70份3-羟基苯基磷氧基丙酸以及对甲苯磺酸0.3份，逐步升温至200±5℃下反应，酸值低于25mgKOH/g时抽真空，当出馏分量为12份时停止抽真空，即得无卤阻燃不饱和聚酯树脂。
(三)无卤阻燃绝缘浸渍树脂的调配：将无卤阻燃不饱和聚酯树脂与苯乙烯进行掺合，加入阻聚剂，引发剂，以及其他助剂调制成绝缘用浸渍树脂。取上述无卤阻燃不饱和聚酯树脂280份，加入25份环氧树脂、10份氨基树脂固化剂和5份过氧化二异丙苯，与180份苯乙烯(含有0.4份阻聚剂)调配成绝缘浸渍树脂。
实例二：
(一)、树脂基体的合成：取200份新戊二醇、125份赛克、118份顺酐、30份癸二酸以及23份四氢苯酐分别投入到反应釜内，逐步升温至190±5℃下反应，当反应馏分为29份且酸值低于20mgKOH/g时停止反应，即得不饱和聚酯树脂。
(二)、膦酸酯阻燃剂的原位接枝反应：取上述不饱和聚酯树脂300份，加入70份3-羟基苯基磷氧基丙酸以及对甲苯磺酸0.3份，逐步升温至2004±5℃下反应，酸值低于25mgKOH/g时抽真空，当出馏分量为12份时停止抽真空，即得无卤阻燃不饱和聚酯树脂。
其余部分同实例一。
实例三：
(一)、树脂基体的合成：取150份丙二醇、115份赛克、108份顺酐、40份己二酸以及34份甲基六氢苯酐分别投入到反应釜内，逐步升温至190±5℃下反应，当反应馏分为33份且酸值低于20mgKOH/g时停止反应，即得不饱和聚酯树脂。
(二)、膦酸酯阻燃剂的原位接枝反应：取上述不饱和聚酯树脂300份，加入80份双(4-羧基苯基)苯基氧化膦以及对甲苯磺酸0.3份，逐步升温至200±5℃下反应，酸值低于25mgKOH/g时抽真空，当出馏分量为8份时停止抽真空，即得无卤阻燃不饱和聚酯树脂。
其余部分同实例一。
实例四：
(一)、树脂基体的合成：取200份新戊二醇、60份三羟甲基丙烷、118份顺酐、40份癸二酸以及30份四氢苯酐分别投入到反应釜内，逐步升温至190±5℃下反应，当反应馏分为32份且酸值低于20mgKOH/g时停止反应，即得不饱和聚酯树脂。
(二)、膦酸酯阻燃剂的原位接枝反应：取上述不饱和聚酯树脂300份，加入80份双(4-羧基苯基)苯基氧化膦以及对甲苯磺酸0.3份，逐步升温至200±5℃下反应，酸值低于25mgKOH/g时抽真空，当出馏分量为8份时停止抽真空，即得无卤阻燃不饱和聚酯树脂。
其余部分同实例一。
Claims (4)
1.一种无卤阻燃绝缘浸渍树脂制备方法，以不饱和聚酯树脂为基体，通过添加含有膦酸酯阻燃剂，并进行原位接枝反应，使绝缘浸渍树脂成为具有阻燃性的无卤阻燃绝缘浸渍树脂，且含有膦酸酯阻燃剂，在树脂有膦酸酯阻燃剂的主链中含有膦氧基结构；其特征在于：在高温下将膦酸酯阻燃剂投入到反应釜内，在催化剂的作用下膦酸酯与不饱和聚酯基体进行反应生成含有膦氧基结构的无卤阻燃绝缘浸渍树脂；
所述的无卤阻燃绝缘浸渍树脂的制备工艺流程如下：
(一)树脂基体的合成：按摩尔量取200份新戊二醇、125份赛克、108份顺酐、29份己二酸以及34份甲基六氢苯酐分别投入到反应釜内，逐步升温至190±5℃下反应，当反应馏分为30份且酸值低于20mgKOH/g时停止反应，即得不饱和聚酯树脂；
(二)膦酸酯阻燃剂的原位接枝反应：在高温下将膦酸酯阻燃剂投入到反应釜内，在催化剂的作用下膦酸酯与不饱和聚酯基体进行反应生成含有膦氧基结构的无卤阻燃绝缘浸渍树脂；取上述不饱和聚酯树脂300份，加入70份3-羟基苯基膦氧基丙酸以及对甲苯磺酸0.3份，逐步升温至200±5℃下反应，酸值低于25mgKOH/g时抽真空，当出馏分量为12份时停止抽真空，即得无卤阻燃不饱和聚酯树脂；
(三)无卤阻燃绝缘浸渍树脂的调配：将无卤阻燃不饱和聚酯树脂与苯乙烯进行掺合，加入阻聚剂，引发剂，以及其他助剂调制成绝缘用浸渍树脂；取上述无卤阻燃不饱和聚酯树脂280份，加入25份环氧树脂、10份氨基树脂固化剂和5份过氧化二异丙苯，与180份含有0.4份阻聚剂的苯乙烯调配成绝缘浸渍树脂。
2.一种无卤阻燃绝缘浸渍树脂制备方法，以不饱和聚酯树脂为基体，通过添加含有膦酸酯阻燃剂，并进行原位接枝反应，使绝缘浸渍树脂成为具有阻燃性的无卤阻燃绝缘浸渍树脂，且含有膦酸酯阻燃剂，在树脂有膦酸酯阻燃剂的主链中含有膦氧基结构；其特征在于：在高温下将膦酸酯阻燃剂投入到反应釜内，在催化剂的作用下膦酸酯与不饱和聚酯基体进行反应生成含有膦氧基结构的无卤阻燃绝缘浸渍树脂；
所述无卤阻燃绝缘浸渍树脂的制备工艺流程如下：
(一)树脂基体的合成为：按摩尔量取200份新戊二醇、125份赛克、118份顺酐、30份癸二酸以及23份四氢苯酐分别投入到反应釜内，逐步升温至190±5℃下反应，当反应馏分为29份且酸值低于20mgKOH/g时停止反应，即得不饱和聚酯树脂；
(二)膦酸酯阻燃剂的原位接枝反应为：取上述不饱和聚酯树脂300份，加入70份3-羟基苯基膦氧基丙酸以及对甲苯磺酸0.3份，逐步升温至200±5℃下反应，酸值低于25mgKOH/g时抽真空，当出馏分量为12份时停止抽真空，即得无卤阻燃不饱和聚酯树脂；
(三)无卤阻燃绝缘浸渍树脂的调配：将无卤阻燃不饱和聚酯树脂与苯乙烯进行掺合，加入阻聚剂，引发剂，以及其他助剂调制成绝缘用浸渍树脂；取上述无卤阻燃不饱和聚酯树脂280份，加入25份环氧树脂、10份氨基树脂固化剂和5份过氧化二异丙苯，与180份含有0.4份阻聚剂的苯乙烯调配成绝缘浸渍树脂。
3.一种无卤阻燃绝缘浸渍树脂制备方法，以不饱和聚酯树脂为基体，通过添加含有膦酸酯阻燃剂，并进行原位接枝反应，使绝缘浸渍树脂成为具有阻燃性的无卤阻燃绝缘浸渍树脂，且含有膦酸酯阻燃剂，在树脂有膦酸酯阻燃剂的主链中含有膦氧基结构；其特征在于：在高温下将膦酸酯阻燃剂投入到反应釜内，在催化剂的作用下膦酸酯与不饱和聚酯基体进行反应生成含有膦氧基结构的无卤阻燃绝缘浸渍树脂；
所述无卤阻燃绝缘浸渍树脂的制备工艺流程如下：
(一)树脂基体的合成为：按摩尔量取150份丙二醇、115份赛克、108份顺酐、40份己二酸以及34份甲基六氢苯酐分别投入到反应釜内，逐步升温至190±5℃下反应，当反应馏分为33份且酸值低于20mgKOH/g时停止反应，即得不饱和聚酯树脂；
(二)膦酸酯阻燃剂的原位接枝反应为：取上述不饱和聚酯树脂300份，加入80份双(4-羧基苯基)苯基氧化膦以及对甲苯磺酸0.3份，逐步升温至200±5℃下反应，酸值低于25mgKOH/g时抽真空，当出馏分量为8份时停止抽真空，即得无卤阻燃不饱和聚酯树脂；
(三)无卤阻燃绝缘浸渍树脂的调配：将无卤阻燃不饱和聚酯树脂与苯乙烯进行掺合，加入阻聚剂，引发剂，以及其他助剂调制成绝缘用浸渍树脂；取上述无卤阻燃不饱和聚酯树脂280份，加入25份环氧树脂、10份氨基树脂固化剂和5份过氧化二异丙苯，与180份含有0.4份阻聚剂的苯乙烯调配成绝缘浸渍树脂。
4.一种无卤阻燃绝缘浸渍树脂制备方法，以不饱和聚酯树脂为基体，通过添加含有膦酸酯阻燃剂，并进行原位接枝反应，使绝缘浸渍树脂成为具有阻燃性的无卤阻燃绝缘浸渍树脂，且含有膦酸酯阻燃剂，在树脂有膦酸酯阻燃剂的主链中含有膦氧基结构；其特征在于：在高温下将膦酸酯阻燃剂投入到反应釜内，在催化剂的作用下膦酸酯与不饱和聚酯基体进行反应生成含有膦氧基结构的无卤阻燃绝缘浸渍树脂；
所述无卤阻燃绝缘浸渍树脂的制备工艺流程如下：
(一)树脂基体的合成为：按摩尔量取200份新戊二醇、60份三羟甲基丙烷、118份顺酐、40份癸二酸以及30份四氢苯酐分别投入到反应釜内，逐步升温至190±5℃下反应，当反应馏分为32份且酸值低于20mgKOH/g时停止反应，即得不饱和聚酯树脂；
(二)膦酸酯阻燃剂的原位接枝反应为：取上述不饱和聚酯树脂300份，加入80份双(4-羧基苯基)苯基氧化膦以及对甲苯磺酸0.3份，逐步升温至200±5℃下反应，酸值低于25mgKOH/g时抽真空，当出馏分量为8份时停止抽真空，即得无卤阻燃不饱和聚酯树脂；
(三)无卤阻燃绝缘浸渍树脂的调配：将无卤阻燃不饱和聚酯树脂与苯乙烯进行掺合，加入阻聚剂，引发剂，以及其他助剂调制成绝缘用浸渍树脂；取上述无卤阻燃不饱和聚酯树脂280份，加入25份环氧树脂、10份氨基树脂固化剂和5份过氧化二异丙苯，与180份含有0.4份阻聚剂的苯乙烯调配成绝缘浸渍树脂。
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