国产精品不卡在线,精品国产_亚洲人成在线高清,色亚洲一区,91激情网

隨著人們對可再生資源利用以及環(huán)境保護意識的不斷提高，電工材料環(huán)?；壳耙言絹碓绞艿窖芯咳藛T及使用人員的重視。國內(nèi)外研究人員目前已經(jīng)在植物油變壓器（利用植物油替代礦物油）、環(huán)保型氣體絕緣全封閉組合電器（Gas Insulated Switchgear, GIS）絕緣氣體、環(huán)保型可回收電力電纜等方面開展了深入研究，部分研究成果已經(jīng)投入生產(chǎn)應用，為國家創(chuàng)造了巨大的環(huán)境效益及經(jīng)濟效益。

環(huán)氧樹脂憑借其較好的力學性能、耐高溫性能以及良好的絕緣性能，被廣泛應用于絕緣子芯棒、干式變壓器、互感器等電工設(shè)備絕緣。目前應用最廣泛的電工環(huán)氧樹脂為雙酚A二縮水甘油醚（Diglycidyl Ether of Bisphenol A, DGEBA），占據(jù)環(huán)氧樹脂市場的90%以上。

但DGEBA的原料幾乎全部來源于石油化工，而石化原料作為一種不可再生資源，存儲數(shù)量非常有限，且我國75%以上的石油資源嚴重依賴進口，存在較大的“石油危機”。此外其主要成分雙酚A（Bisphenol A, BPA）具有生物毒性，對環(huán)境污染嚴重。

利用可再生資源開發(fā)綠色、低碳、原料可再生的環(huán)氧樹脂（生物基環(huán)氧樹脂），部分替代現(xiàn)有石油基環(huán)氧樹脂，是實現(xiàn)電工材料環(huán)?；挠行緩街唬哂泄?jié)約石油資源和保護環(huán)境的雙重功效，符合國家建設(shè)節(jié)能環(huán)保型電網(wǎng)的戰(zhàn)略定位，并為國家邁向碳達峰和碳中和打下基礎(chǔ)。

生物基環(huán)氧樹脂是指以可再生資源為原料，通過環(huán)氧化手段制備的環(huán)氧樹脂或固化劑，此類生物基環(huán)氧樹脂在減少高分子行業(yè)對石油化工依賴的同時也減少了CO2的排放。國內(nèi)外研究人員利用可再生資源開發(fā)多種生物基環(huán)氧樹脂或生物基固化劑，這些生物質(zhì)資源包括單寧、香蘭素、松香、多元醇、液化生物質(zhì)和木質(zhì)素等。

木質(zhì)素基環(huán)氧樹脂由于大分子物質(zhì)和復雜結(jié)構(gòu)的低遷移率，導致固化速度緩慢和性能不穩(wěn)定。通常松香基環(huán)氧樹脂顯示出令人滿意的熱穩(wěn)定性，但稠環(huán)結(jié)構(gòu)的引入在提高松香基環(huán)氧樹脂耐熱性能和結(jié)構(gòu)剛度的同時，也會導致其脆性增大，韌性不足，綜合力學性能降低。

在生物基環(huán)氧樹脂領(lǐng)域，衣康酸（Itaconic Acid, IA）是一種通過生物發(fā)酵技術(shù)制備得到的生物基原料，應用前景廣泛，價格低廉，被美國能源部評選為最具發(fā)展?jié)摿Φ?2種生物基平臺化合物之一。衣康酸作為含有不飽和雙鍵的二元羧酸，化學性質(zhì)活躍，除可本體聚合外，也能與其他烯烴類單體進行共聚合反應，以及進行各種酯化反應，加成反應和聚合反應，從而制備各種新型高分子材料。

環(huán)氧樹脂是電力系統(tǒng)中應用最為廣泛的固體絕緣材料之一，前期研究人員更多致力于其綜合性能的提升，在電工環(huán)氧樹脂環(huán)?；矫娴难芯肯鄬^少；而目前衣康酸基環(huán)氧樹脂或生物基樹脂尚未在電工材料中有所應用，且也未見針對生物基環(huán)氧樹脂電氣性能的研究報道。

華北電力大學河北省輸變電設(shè)備安全防御重點實驗室、中國電力科學研究院有限公司的研究人員以電工裝備用環(huán)氧樹脂的應用為背景，選擇了一種重要的生物基樹脂——衣康酸基環(huán)氧樹脂，除了對其固化體系的物理、熱學和力學同目前電工材料中常用的雙酚A環(huán)氧樹脂展開對比研究，更進一步將其工頻擊穿強度、泄漏電流、寬頻介電譜等電氣特性同雙酚A環(huán)氧樹脂進行了比較，進而確定其優(yōu)缺點及在電工領(lǐng)域的潛在應用前景，并通過后續(xù)系列研究使其達到滿足電工材料應用的要求，最終實現(xiàn)電工環(huán)氧樹脂環(huán)?；哪康?。

研究人員表示，EIA環(huán)氧樹脂的各項性能與DGEBA接近，但略低于DGEBA，其原因可能與二者的結(jié)構(gòu)和交聯(lián)密度等有關(guān)系。DGEBA樹脂雙酚A骨架中的苯環(huán)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，交聯(lián)后固化物的交聯(lián)密度更高，賦予其較好的力學強度、熱穩(wěn)定性及電氣強度；同時，DGEBA中的醚鍵結(jié)構(gòu)賦予其較好的耐水解性能。

他們分析認為，EIA樹脂為鏈狀結(jié)構(gòu)，其固化物交聯(lián)密度也略低于DGEBA，一定程度上影響了其力學強度、熱穩(wěn)定性及電氣強度；另外，EIA中環(huán)氧基通過酯鍵與骨架相連（縮水甘油酯型環(huán)氧樹脂），其耐水解性能較醚鍵結(jié)構(gòu)較差，但賦予了其較好的降解性能，為后期可降解樹脂的研制奠定結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；此外，試驗所用的EIA樹脂實測環(huán)氧值為0.5，低于理論值的0.68，表明其內(nèi)部存在雜質(zhì)，也一定程度上影響了其性能。

此外，雖然試驗所研究EIA性能略低于DGEBA，但差異不大，可通過適當改進滿足電工材料的應用需求。因此，EIA中存在的碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)為其帶來了更好的結(jié)構(gòu)的可編輯性。針對其熱-力-電性能略低于DGEBA的情況，可通過引入共聚單體調(diào)節(jié)樹脂的性能，如可通過加入含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的二乙烯基苯（Divinylbenzene, DVB）調(diào)節(jié)其固化體系剛?cè)嵝?，進而改進其熱-力-電性能；同時也可通過該雙鍵結(jié)構(gòu)上引入磷、溴等阻燃結(jié)構(gòu)，提高樹脂的阻燃性。

EIA及DGEBA固化物高溫水解后的試樣對比

研究人員最后總結(jié)了相關(guān)試驗結(jié)論：

1）EIA交聯(lián)密度較低，且受分子中酯基對孔隙的擴展作用以及酯鍵水解的影響，固化體系的吸水性更高；EIA和DGEBA樹脂均具有典型的粘度-溫度特性，且兩者粘度近似，流變性能相當。

2）熱分析結(jié)果表明，EIA固化體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度接近DGEBA，分別為112℃和124℃，耐熱性能較好；TGA測試與水熱老化實驗表明，EIA聚合物分子中的酯鍵易于斷裂，使得EIA易于熱分解，證實EIA具有良好的可降解特性，但同時也說明其熱穩(wěn)定性和耐高溫水解性能有所不足，限制了EIA的應用范圍。

3）EIA固化體系的平均抗拉強度和彎曲強度相比DGEBA固化體系分別低了15.3%和28.5%。EIA分子的柔性長鏈結(jié)構(gòu)和純度導致EIA交聯(lián)不充分，后期可通過制備高純度EIA以及引入苯環(huán)結(jié)構(gòu)等來提升EIA的熱-力-電性能。

4）受交聯(lián)不充分以及吸水性的影響，EIA固化體系的電氣強度相比于DGEBA有所降低；分子內(nèi)酯鍵等強極性基團在增大EIA材料介電常數(shù)的同時也增大了介電損耗。

本文編自2022年第9期《電工技術(shù)學報》，論文標題為“衣康酸基環(huán)氧樹脂和雙酚A環(huán)氧樹脂性能對比研究”。本課題得到了國家自然科學基金和中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助項目的支持。