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CN103874718B - 产生高压电绝缘体的方法 - Google Patents

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CN103874718B CN201180073346.9A CN201180073346A CN103874718B CN 103874718 B CN103874718 B CN 103874718B CN 201180073346 A CN201180073346 A CN 201180073346A CN 103874718 B CN103874718 B CN 103874718B
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Abstract

本发明提供了产生高压电绝缘体的方法,其中,(i)提供了可紫外辐射固化且可热固化的组合物,包括至少一种可UV固化且可热固化的环氧树脂、至少一种阳离子光引发剂和至少一种阳离子热引发剂,以及(ii)以任何期望的顺序将紫外辐射和热应用至所述可固化组合物并持续足够长的时间直到所述可固化组合物得以完全固化,以及根据所述方法获得的产物。

Description

产生高压电绝缘体的方法
技术领域
本发明涉及一种通过可紫外辐射(UV)固化且可热固化的组合物产生高压电绝缘体的方法,所述组合物包括至少一种可UV固化且可热固化的环氧树脂、至少一种阳离子光引发剂和至少一种阳离子热引发剂。本发明还涉及所述可紫外辐射(UV)固化且可热固化的组合物。
优选地,本发明涉及一种产生纤维增强复合物形式的纤维增强高压电绝缘体的方法,该材料由可紫外辐射(UV)固化且可热固化的组合物制成,该组合物包括至少一种可UV固化且可热固化的环氧树脂、至少一种阳离子光引发剂、至少一种阳离子热引发剂和纤维增强材料,纤维增强材料诸如连续无机或有机纤维,如单纤维,或者以细丝或编织丝的形式,或者如短纤维,或者它们的组合,优选地,通过使用湿法细丝缠绕工艺实施产生所述纤维增强高压电绝缘体的方法。
背景技术
用于产生高压电绝缘体的可热固化的环氧树脂组合物通常基于包括环氧树脂组分和硬化组分的双组分系统。在高温下对这些组合物进行持续若干小时固化,其需要较长的固化和冷却时间以及长时间对模具的占用。而且,诸如酸酐的许多热硬化组分可以产生排放物以及与此有关的健康和环境问题。在一些生产工艺中,如湿法细丝缠绕,这种可热固化组合物的使用具有额外的缺点,如由于滴落的材料损失(其可以多达10%的量),对固化炉内心轴的连续旋转的需要,以及当缠绕时改变浸渍树脂或者增强纤维时难以产生多层结构。
现在已经发现,用于产生高压电绝缘体的可热固化的环氧树脂组合物可以基于阳离子可固化环氧树脂,不使用硬化组分,即,表示为单组分环氧树脂系统,所述系统是可UV固化且可热固化的。通过以可UV固化且可热固化的单组分环氧树脂系统代替可热固化的双组分环氧树脂系统,能够克服上述限制,同时产生以下优点:具有在分钟范围内的较短的固化时间,降低能耗以及几乎没有能够引起健康和环境问题的排放物。
当使用阳离子可固化环氧树脂时,据发现,由于UV光穿过材料的穿透深度受限,难以均匀地固化较厚或高填充的树脂系统。因此,不能够通过UV辐照产生具有若干毫米至厘米(cm)厚度的足够固化的部分,从而使得这些部分可以用作电高压绝缘体。本发明在不限于涂布应用和进一步使用传统脂肪族和/或芳香族环氧树脂(尽管事实上芳香族树脂吸收UV光)的情况下允许产生相对厚的层。
惊人地发现,当使用可UV固化且可热固化的阳离子可固化环氧树脂时,通过应用UV固化以及热固化来固化所述可固化环氧树脂,从而获得优质的高压绝缘体。该方法允许液态树脂的较短的固化时间、在生产工艺中没有材料的滴落和浪费、没有或仅有少量有害排放物、以及较短的模具占用时间和生产工艺的简化,诸如在固化期间不需要旋转烘箱中的心轴。
WO2007/017307公开了用于生产用于潮湿空间中的电子组件的漆的可UV固化且可热固化的环氧树脂配方。所述树脂配方包含诸如乙醇和多元醇的稀释剂。实验表明,这些配方不适合用作高压绝缘体。US7,795,744B2公开了特别的可UV固化且可热固化的环氧树脂配方,该配方生产出对玻璃具有良好的密封和粘接性能的固化产物,当将要附接的两种材料中的至少一种是玻璃时该固化产物作为粘合剂。这些配方也不适合于高压绝缘体的生产。
发明内容
权利要求中限定了本发明。特别地,本发明涉及一种产生高压电绝缘体的方法,其特征在于:(i)提供了可紫外辐射固化且可热固化的组合物,该组合物包括至少一种可UV固化且可热固化的环氧树脂、至少一种阳离子光引发剂和至少一种阳离子热引发剂,以及(ii)以任何期望的顺序将紫外辐射及热应用至所述可固化组合物并持续足够长的时间直到所述可固化组合物得以完全固化。
本发明还涉及用于产生高压电绝缘体的可紫外辐射固化且可热固化的组合物的应用,该组合物包括至少一种可UV固化且可热固化的环氧树脂、至少一种阳离子光引发剂以及至少一种阳离子热引发剂。所述应用包括以任何期望的顺序以紫外辐射及热处理所述可紫外辐射固化且可热固化的组合物,并持续足够长的时间,直到所述可固化组合物得以完全固化。
本发明还涉及一种产生作为纤维增强复合物的纤维增强高压电绝缘体形式的高压电绝缘体的方法,其特征在于:(i)提供了可紫外辐射固化且可热固化的组合物,该组合物包括至少一种可UV固化且可热固化的环氧树脂、至少一种阳离子光引发剂、至少一种阳离子热引发剂以及另外的纤维增强材料,纤维增强材料优选地为连续的无机或有机纤维,如单纤维,或者以细丝或编织丝的形式,或者如短纤维,或者它们的组合,以及(ii)以任何期望的顺序将紫外辐射以及热应用至所述可固化组合物,并持续足够长的时间,直到所述可固化组合物得以完全固化。优选地,通过使用湿法细丝缠绕工艺实施该方法,其中,以可紫外辐射固化且可热固化的组合物预浸渍细丝,且随后以任何期望的顺序以紫外辐射和热处理该组合物。
本发明还涉及所述可紫外辐射固化且可热固化的组合物,其包括至少一种可UV固化且可热固化的环氧树脂、至少一种阳离子光引发剂、至少一种阳离子热引发剂以及可选择的纤维增强材料,纤维增强材料优选地为连续的无机或有机纤维,如单纤维,或者以细丝或编织丝的形式,或者如短纤维,或者它们的组合,纤维增强材料对于产生高压电绝缘体是有用的。
本发明也涉及上文描述的组合物,该组合物包含作为阳离子光引发剂的二芳基碘盐或三芳基锍盐,以及作为阳离子热引发剂的三氟甲烷磺酸镱。
本发明还涉及固化状态的前文所限定的可固化环氧树脂组合物,所述固化的组合物以电绝缘体系统的形式出现且优选地以根据本发明制造的电绝缘体的形式存在。
本发明还涉及电器用品(electrical article),该电器用品包括根据本发明制造的电绝缘体系统。
根据本发明的产生纤维增强高压电绝缘体形式的高压电绝缘体的方法优选地用于高压电涌放电器的生产。使用根据本发明的可UV固化且可热固化的环氧树脂配方允许明显地减少固化和冷却时间,以及省去高固化温度的使用。
根据本发明,可固化组合物包括至少一种可UV固化且可热固化的环氧树脂。这种可UV固化且可热固化的环氧树脂优选地为芳香族和/或脂环族化合物。这些化合物本身是已知的。适合的环氧树脂是每个分子包含至少两个1,2-环氧基团的活性的缩水甘油化合物。可用于本发明的环氧化合物包括未取代的缩水甘油基团和/或以甲基基团取代的缩水甘油基团。这些缩水甘油化合物优选地具有介于200和1200之间的分子量,特别地,介于200和1000之间。环氧值(当量/100g)优选地为至少3,优选地,为至少4,且特别地,为约5,优选地,为约4.9至约5.1。优选的为具有缩水甘油醚基团和/或缩水甘油酯基团的缩水甘油化合物。这种化合物也可以同时包含这两种缩水甘油基团,例如,4-缩水甘油氧-苯甲酸-缩水甘油酯。优选的为具有1-4缩水甘油酯基团的聚缩水甘油酯,特别地为二缩水甘油酯和/或三缩水甘油酯。优选的缩水甘油酯可以衍生自芳香酸、芳烷酸、脂环族酸、杂环酸、二羧酸或者衍生自具有2至10个碳原子的脂肪族二羧酸。
优选的为例如化学式(III)的可选择取代的环氧树脂:
n=0或1
或者为化学式(IV)的可选择取代的环氧树脂:
n=0或1
或者化学式(V):
优选的为衍生自双酚A或双酚F的缩水甘油醚以及衍生自苯酚酚醛清漆树脂(Phenol-Novolak-resins)或甲酚酚醛清漆树脂(Cresol-Novolak-resins)的缩水甘油醚。优选化学式(III)或化学式(IV)的化合物,其中,D是-(CH2)-或[-C(CH3)2-],诸如2,2-双(4-羟苯基)-丙烷的二缩水甘油醚[双酚A的二缩水甘油醚(DGEBA)]。
DGEBA可以通过商业购买,其环氧值(当量/kg)为至少3,优选地,为至少4,且特别地,为约5或更高,优选地,为约5.0至6.1。类似的脂环族环氧树脂化合物也可以通过商业购买,例如,CY184(亨斯迈先进材料有限公司),具有5.80-6.10(当量/kg)的环氧度的脂环族二缩水甘油酯环氧树脂化合物,或者CY5622(亨斯迈先进材料有限公司)。
根据本发明的所使用的环氧树脂的另外的实例是六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯、六氢间苯二甲酸双缩水甘油酯或者六氢对苯二甲酸双缩水甘油酯。脂肪族环氧树脂(例如,1,4-丁二醇二缩水甘油醚)也可以用作本发明的组合物的组分。
优选的环氧树脂化合物在室温下或当加热至高达约65℃的温度时为液体。总组合物中的环氧树脂组分的浓度优选地为介于45%(按重量计算)至99%(按重量计算)的范围内,优选地,介于60%(按重量计算)至80%(按重量计算)的范围内,上述结果均以最终固化的组合物主体的量进行计算。
可固化组合物还包含至少一种阳离子光引发剂。阳离子光引发剂化合物是本领域已知的。优选的为与诸如BF4 -、PF6 -、AsF6 -和SbF6 -的已知的阴离子结合的已知的锍阳离子和/或碘鎓阳离子。优选的锍阳离子是三芳基锍阳离子[(C6H53S+],其可以在一个或多个芳基取代基处进行取代。优选的碘鎓阳离子为二芳基碘鎓阳离子[(C6H52I+],其可以在一个或多个苯环处进行取代。这些阳离子与所述阴离子中的一个结合。优选的阴离子为六氟锑酸根离子(SbF6 -)。优选的为六氟锑酸三芳基锍。
这些阳离子光引发剂在UV光辐照下产生阳离子活性物质,并且阳离子光引发剂在组合物内存在的量优选地介于0.1%(按重量计算)至5.0%(按重量计算)的范围内,优选地,介于0.2%(按重量计算)至3.0%(按重量计算)的范围内,且优选地,为约1%(按重量计算),每次均以存在的环氧树脂组分的重量进行计算。
可固化组合物还包含至少一种阳离子热引发剂。阳离子热引发剂化合物是本领域已知的。优选的实例为具有镱阳离子的盐,如三氟甲烷磺酸镱[Yb(F3CSO33·xH2O]或者三氟甲磺酸(F3CSO3H)的金属盐或者具有六氟阴离子(优选地具有BF4 -、PF6 -、AsF6 -或SbF6 -)的铵盐,诸如NH4 +SbF6 -,或者包含化学式[(R1)(R2)(R3)S+]的锍阳离子的盐,其中,三个取代基的至少一个(优选两个)表示烷基,或者两个取代基与S原子一起形成脂肪环;所述阳离子与诸如BF4 -、PF6 -、AsF6 -和SbF6 -的已知的阴离子结合。
优选的有效作为热引发剂的化学式为[(R1)(R2)(R3)S+]的锍阳离子如下:其中,R1和R2相互独立地为(C1-6)烷基、苄基、烯丙基,或者R1和R2与S原子一起形成环形饱和五元环,即,-(CH2)-残基的两端均结合至S原子。R3优选地为苯基或萘基。
用于阳离子热引发剂化合物的优选的实例为三氟甲磺酸的金属盐。最优选的为三氟甲烷磺酸镱。
这些阳离子热引发剂化合物在加热的条件下形成阳离子活性物质,在约80℃至130℃的温度,优选地在约120℃下,当加热至这些温度并持续约一小时,阳离子活性物质促进环氧树脂组分的交联和固化。
在组合物内存在的阳离子热引发剂化合物优选地在0.01%(按重量计算)至3.0%(按重量计算)的范围内,优选地,在0.05%(按重量计算)至2.0%(按重量计算)的范围内,且优选地,为约1%(按重量计算),每次均以存在的环氧树脂组分的重量进行计算。
当用UV光辐照在前文描述的环氧树脂组合物时,活化光引发剂且引发环氧树脂的光固化,从而至少导致系统的凝胶化。然后,如果需要,在120℃下进行热固化约一小时,通过活化热引发剂,从而实现制造部分的完全固化。
优选的是前文所述的组合物,包含作为阳离子光引发剂的二芳基碘鎓或三芳基锍盐(优选地为具有SbF6 -的盐),以及作为阳离子热引发剂的三氟甲烷磺酸镱。当固化较厚或高填充系统(其难以通过UV辐照固化是公知的)时,这样的配方特别有效。
通过以任何期望的顺序将UV辐射和热应用至可固化组合物从而影响固化。优选地,首先应用UV辐射,且随后将组合物加热至60℃至130℃的温度范围内,优选地,加热至约80℃至120℃。例如,也可以应用UV辐射且同时将组合物加热至60℃至130℃的温度范围内并持续约一小时。
对于以UV辐照固化,优选地,使用约200nm至约800nm的范围内且具有约1200mJ/cm2的辐照能量的UVA光和/或UVB光。可以使用商业购买的灯以作为UV源,诸如包含两个200瓦特/英寸中压汞蒸汽灯的Aetek Model QC1202/N UV处理器或包含一个300瓦特/英寸灯泡的融合系统辐照器。
UV辐照可以和红外(IR)辐照结合使用。在这方面,由于汞蒸汽灯也在IR范围内进行部分地辐照,因此汞蒸汽灯适合于并行结合UV辐照和IR辐照。然而,参考通过加热改进的固化效果,单独的IR源的应用是有用的。
在本发明的进一步的实施例中,通过将纤维增强材料结合入可固化组合物实施产生高压电绝缘体的方法,纤维增强材料优选地为连续的无机或有机纤维,如单纤维,或者以细丝或编织丝的形式,诸如粗纱,或者如短纤维,或者它们的组合。应用于高压电绝缘体的这种无机纤维是玻璃纤维和陶瓷纤维,且它们本身是已知的。这种纤维的实例是氧化铝纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维。有机纤维的实例是芳纶纤维或聚酯纤维。优选的是玻璃纤维。在电绝缘体中所使用的这种纤维的直径和强度是已知的。
优选地,通过使用湿法细丝缠绕工艺实施该方法,其中,使用可紫外辐射固化且可热固化的组合物预浸渍细丝,然后将浸渍的纤维缠绕在心轴上。这种工艺在本领域是已知的。
以任何期望的顺序通过混合所有组分(可选择地在真空下)制备可固化组合物。优选地,将至少一种阳离子光引发剂和至少一种阳离子热引发剂分开存储且在固化之前的短时间内将它们加入到可UV固化且可热固化的环氧树脂中。虽然可以在室温下实施UV辐照时,但是在前文所述的温度范围内实施热固化。
根据将要产生的电绝缘体的类型,可固化组合物还可包含选自填充材料、润湿/分散剂、塑化剂、抗氧化剂、光吸收剂的可选择的添加剂以及用于电器应用的另外的添加剂。
填充材料的实例是为本领域技术人员已知的诸如硅土和三水合铝(ATH)的已知的无机填充物、玻璃粉、短切玻璃纤维、诸如氧化硅(例如,二氧化硅气凝胶、石英、石英细粉)的金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、天然和合成硅酸盐。应用于电高压绝缘体的组合物内存在的这种填充物的平均粒径分布和量也是本领域已知的。优选的填充材料是硅土和三水合铝(ATH)。
填充材料可以与偶联剂结合使用或可以用偶联剂预处理以提高聚合物基体与填充物之间的结合。这种偶联剂优选地选自包括硅烷、硅氧烷、钛酸盐化合物、锆酸盐化合物、铝酸盐化合物、基团化的共聚物和有机酸-氯化铬配位络合物的组。优选的是硅烷和硅氧烷。最优选的是硅烷。本领域中已经描述了这种偶联剂。优选的偶联剂是例如3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷,其可通过商业购买,商标名为Dow Z-6040。基于填充物重量,优选地使用的偶联剂的量为0.5%至1.0%。
塑化剂、抗氧化剂、光吸收剂以及用于电器应用的另外的添加剂在本领域是已知的且不作评论。
根据本发明产生的电绝缘体可以用于绝缘电线圈和用于诸如变压器、套管、绝缘体、开关、传感器、整流器、电缆密封端和高压电涌放电器的电气组件的生产。
根据本发明产生的绝缘体系统的优选的应用也可以是室内和室外使用的高压绝缘体,尤其是用于与高压线相关的室外绝缘体,如长杆绝缘体、复合绝缘体和帽式绝缘体,也用于中压部分中的支座绝缘体,与室外电源开关、测量变换器、导管和过电压保护器相关的绝缘体的生产,用于开关设备建造,用于电源开关、干式变压器和发电机,如用于晶体管和其他半导体元件和/或用于浸渍电子组件的涂覆材料。下文的实例示出了本发明。具体实施方式
实例1
将下面的组分混合在一起(按重量计算份数):
98份环氧树脂:CY225(亨斯迈AG)(双酚A-缩水甘油醚)
1份阳离子光引发剂:艳佳固(Irgacure)(汽巴AG),[(Aryl)2I+](SbF6 -)
1份阳离子热引发剂:三氟甲烷磺酸镱(奥德里奇AG)。
用机械搅拌器混合这些组分,直到获得均匀的液体混合物。然后将这个混合物放在真空下,之后倒入缠绕机(从McClean Anderson购买的Super Hornet细丝缠绕机)的浸渍槽中。拉动具有连续的玻璃纤维的方格布(从AGY有限公司购买)穿过浸渍槽以便用可固化环氧树脂组合物浸渍玻璃纤维,然后将浸渍的纤维缠绕在旋转的心轴上,借此为可固化绝缘体组合物提供电绝缘体的形式。然后通过应用UV辐照和加热来固化这个组合物。
当进行缠绕操作时,在室温下用包含两个200瓦特/英寸中压汞蒸汽灯的AetekModel QC1202/N UV处理器实施UV辐照。然后将获得的产物加热至110℃的温度并持续3小时。获得的固化的产物具有约130℃的Tg。其机械性能可与在使用的标准环氧复合物的机械性能相比。

Claims (23)

1.根据以下方法产生的组合物在产生高压电绝缘体系统中的应用,其特征在于,
(i)提供可紫外辐射固化且可热固化的组合物,所述组合物包括(a)至(c):
(a)至少一种可UV固化且可热固化的环氧树脂;
(b)至少一种阳离子光引发剂;
(c)至少一种阳离子热引发剂,以及
(ii)以任何期望的顺序将紫外辐射和热应用至所述可固化组合物并持续足够长的时间直到所述可固化的组合物得以完全固化;
其中,所述可UV固化且可热固化的环氧树脂是每个分子包含至少两个1,2-环氧基团的芳香族和/或脂环族活性缩水甘油化合物;
其中,所述阳离子热引发剂代表以下(1)至(3)中的至少一种:
(1)具有镱阳离子的盐,
(2)三氟甲磺酸的金属盐,
(3)具有六氟阴离子的铵盐。
2.根据权利要求1所述的应用,其中,所述可UV固化且可热固化的环氧树脂代表每个分子包含至少两个1,2-环氧基团的芳香族和/或脂环族活性缩水甘油化合物,所述化合物的分子量介于200和1200之间,且环氧度(当量/1000g)至少为3。
3.根据权利要求2所述的应用,其中,所述可UV固化且可热固化的环氧树脂在室温下或当加热至高达65℃的温度时为液态。
4.根据权利要求1所述的应用,其中,所述阳离子光引发剂是阳离子光引发剂化合物,所述阳离子光引发剂化合物由结合有阴离子的锍阳离子和/或碘鎓阳离子组成。
5.根据权利要求4所述的应用,其中,所述锍阳离子是三芳基锍阳离子[(C6H5)3S+],在所述三芳基锍阳离子的一个或多个芳基取代基处可选择地进行取代,且所述碘鎓阳离子为二芳基碘鎓阳离子[(C6H5)2I+],在所述二芳基碘鎓阳离子的一个或多个苯环处可选择地进行取代。
6.根据权利要求5所述的应用,其中,阳离子与六氟锑酸根离子(SbF6 -)结合。
7.根据权利要求6所述的应用,其中,所述阳离子光引发剂为六氟锑酸三芳基锍。
8.根据权利要求7所述的应用,其中,在组合物内存在的所述阳离子光引发剂的量介于0.1%(按重量计算)至5.0%(按重量计算)的范围内,每次均通过存在的环氧树脂组分的重量进行计算。
9.根据权利要求1所述的应用,其中,在组合物内存在的所述阳离子热引发剂化合物的量介于0.01%(按重量计算)至3.0%(按重量计算)的范围内,每次均通过存在的环氧树脂组分的重量进行计算。
10.根据权利要求1所述的应用,其中,
(d)将所述可固化组合物加热至80℃至130℃的温度。
11.根据权利要求1所述的应用,其中,
(e)首先对所述组合物应用UV辐射,随后将所述组合物加热至60℃至130℃的范围内的温度。
12.根据权利要求1所述的应用,其中,
(f)使用200nm至800nm的范围内且辐照能量为1200mJ/cm2的UVA和/或UVB光实施UV辐照。
13.根据权利要求1所述的应用,其中,所述组合物用于产生至少一种高压电绝缘体系统,以及用于电气组件的生产。
14.根据权利要求1所述的应用,其中,所述组合物用于以下的至少一种:
-室内和室外使用的高压绝缘体的产生,所述高压绝缘体为长杆绝缘体、复合绝缘体或帽式绝缘体,以及
-中压部分中的支座绝缘体,
-与室外电源开关、测量变换器、导管和过电压保护器相关的绝缘体的产生,用于开关设备建造,用于电源开关、干式变压器和发电机,
-用于晶体管和其他半导体元件的涂层材料,以及
-浸渍电气组件。
15.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,通过将纤维增强材料结合到所述可固化组合物中产生所述组合物。
16.根据权利要求15所述的应用,通过将连续的无机或有机纤维结合到所述可固化组合物中产生所述组合物。
17.根据权利要求16所述的应用,其中,所述无机或有机纤维为单纤维或者以细丝或编织丝的形式。
18.根据权利要求16所述的应用,其中,所述无机或有机纤维为粗纱、短纤维或者它们的组合。
19.根据权利要求15所述的应用,其中,通过使用湿法细丝缠绕工艺实施所述方法,其中,用可紫外辐射固化且可热固化的组合物预浸渍细丝,然后将浸渍的纤维缠绕在心轴上。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的应用,其中,所述可固化组合物还包含选自填充材料、润湿剂、分散剂、塑化剂、抗氧化剂、光吸收剂的添加剂,以及用于电器应用的另外的添加剂。
21.根据权利要求1至19中任一项所述的应用,其中,所述可UV固化和可热固化的环氧树脂通过以下化学式(III)-(V)之一表示:
D=-O-,-SO2-,-CO-,-CH2-,-C(CH3)2-,-C(CF3)2-;
n=0或1;
D=-O-,-SO2-,-CO-,-CH2-,-C(CH3)2-,-C(CF3)2-;
n=0或1;
22.一种产生用于根据权利要求1所述的应用的高压电绝缘体的方法,以作为纤维增强复合物的纤维增强高压电绝缘体的形式,其特征在于,
(i)提供可紫外辐射固化且可热固化的组合物,所述组合物包括至少一种可UV固化且可热固化的环氧树脂、至少一种阳离子光引发剂、至少一种阳离子热引发剂和另外的纤维增强材料,以及
(ii)以任何期望的顺序将紫外辐射和热应用至所述可固化组合物并持续足够长的时间直到所述可固化组合物得以完全固化,其中,所述可UV固化且可热固化的环氧树脂是每个分子包含至少两个1,2-环氧基团的芳香族和/或脂环族活性缩水甘油化合物;
其中,所述阳离子热引发剂代表以下(1)至(3)中的至少一种:
(1)具有镱阳离子的盐,
(2)三氟甲磺酸的金属盐,
(3)具有六氟阴离子的铵盐。
23.包括根据权利要求22制造的电绝缘体系统的电器用品。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2531539A (en) * 2014-10-21 2016-04-27 Hexcel Composites Ltd A process for producing a composite article
CN104403268A (zh) * 2014-11-05 2015-03-11 赵培仲 紫外光固化树脂组合物及其纤维增强树脂基复合材料
DE102015213535A1 (de) * 2015-07-17 2017-01-19 Siemens Aktiengesellschaft Fester Isolationswerkstoff, Verwendung dazu und damit hergestelltes Isolationssystem
CN106751455B (zh) * 2015-11-19 2019-08-06 常州强力电子新材料股份有限公司 阳离子光固化复合材料的制备方法
CN108291012A (zh) * 2015-12-02 2018-07-17 三键有限公司 阳离子固化性树脂组合物
JP6724389B2 (ja) * 2016-01-28 2020-07-15 東洋インキScホールディングス株式会社 圧力容器の製造方法
EP3484939B1 (en) * 2016-07-12 2021-06-02 ABB Power Grids Switzerland AG Use of an epoxy resin composition and power product with epoxy resin composition
EP4003954A1 (de) 2019-09-04 2022-06-01 Siemens Aktiengesellschaft Bandbeschleuniger und verwendung davon, fester isolationswerkstoff und anhydrid-freies isolationssystem
DE102020133830B3 (de) 2020-12-16 2022-03-31 TRIDELTA Meidensha GmbH Überspannungsableiter mit Wickeldesign und Verfahren zu seiner Herstellung
CN117316559B (zh) * 2023-12-01 2024-03-19 清华大学深圳国际研究生院 一种光纤绝缘子及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101092504A (zh) * 2007-06-08 2007-12-26 苏州巨峰绝缘材料有限公司 一种应用于高压电机真空压力浸渍工艺的无溶剂树脂
CN101103062A (zh) * 2005-01-19 2008-01-09 大赛璐化学工业株式会社 固化性树脂组合物和层间绝缘膜
WO2011043288A1 (ja) * 2009-10-08 2011-04-14 三菱重工業株式会社 連鎖硬化性樹脂組成物および繊維強化複合材料

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19705027C2 (de) * 1997-02-10 2002-09-19 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Verkleben eines Bauelements mit einer Oberfläche
US6439698B1 (en) * 2000-01-14 2002-08-27 Lexmark International, Inc Dual curable encapsulating material
SE0102153D0 (sv) * 2001-06-14 2001-06-14 Abb Ab Stolphuvud för luftledning
JP5302496B2 (ja) 2003-12-19 2013-10-02 ヘンケル コーポレイション カチオン硬化型エポキシ樹脂組成物
EP1766473B1 (en) * 2004-06-28 2015-09-09 Canon Kabushiki Kaisha Cationic photopolymerizable epoxy resin composition, minute structural member using the same and method for manufacturing minute structural member
WO2007017307A1 (de) 2005-08-08 2007-02-15 Siemens Aktiengesellschaft Uv- und thermisch härtbarer epoxidharzlack für elektronische baugruppen in feuchträumen
US7701641B2 (en) * 2006-03-20 2010-04-20 Ophthonix, Inc. Materials and methods for producing lenses
EP3033391B1 (en) 2013-08-12 2019-07-31 NKT HV Cables GmbH Thermoplastic blend formulations for cable insulations

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101103062A (zh) * 2005-01-19 2008-01-09 大赛璐化学工业株式会社 固化性树脂组合物和层间绝缘膜
CN101092504A (zh) * 2007-06-08 2007-12-26 苏州巨峰绝缘材料有限公司 一种应用于高压电机真空压力浸渍工艺的无溶剂树脂
WO2011043288A1 (ja) * 2009-10-08 2011-04-14 三菱重工業株式会社 連鎖硬化性樹脂組成物および繊維強化複合材料

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