環(huán)氧樹脂絕緣澆注料由于其優(yōu)越的綜合性能，在輸變電設(shè)備絕緣澆注制品的霸主地位尚未看到強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)者。不論是目前環(huán)氧樹脂澆注料中占統(tǒng)治地位的雙酚A型環(huán)氧樹脂/酸酐體系，還是隨市場(chǎng)需求不斷研制開發(fā)的新體系，都共同面對(duì)一個(gè)不可回避的問題，即如何在保留原體系固有優(yōu)越性能的同時(shí)，提高材料的斷裂韌性，避免制品在制造和使用過程中，由于應(yīng)力作用產(chǎn)生的開裂。因?yàn)殚_裂是一個(gè)影響絕緣澆注料制品質(zhì)量及運(yùn)行安全性的重大問題。
導(dǎo)致環(huán)氧樹脂澆注料產(chǎn)生開裂的應(yīng)力主要來(lái)自于熱應(yīng)力，尤其是發(fā)生在樹脂固化物玻璃化溫度（Tg）以下的熱應(yīng)力。特別是在絕緣澆注料中包埋有尖銳棱角的鋼鐵等金屬鑲嵌件時(shí)，由于引發(fā)應(yīng)力集中，更加重了熱應(yīng)力破壞作用。
克服絕緣澆注料內(nèi)應(yīng)開裂問題，可從兩個(gè)方面著手解決，一個(gè)使從源頭作起，減小內(nèi)應(yīng)力，尤其避免應(yīng)力集中，另一方面是提高絕緣材料自身開裂的能力，也即增加材料的韌性。
對(duì)樹脂體系所作的改進(jìn)工作
多年來(lái)國(guó)內(nèi)外絕緣作業(yè)為解決開裂問題，對(duì)樹脂改性作了大量的工作，主要辦法有以下幾種：
添加增塑劑
增塑劑分為活性和非活性兩類，例如通常加入的領(lǐng)苯二甲酸二丁酯或二辛脂就屬于非活性增塑劑，能使樹脂固化物柔化，使材料的HDT則由于增塑劑的加入大幅度下降，而材料的韌性G10升溫很小，此外溶解在固化物中的增塑劑還存在遷移滲出的問題，此種技術(shù)已相對(duì)落后；另一種是添加活性增塑劑，例如瑞士汽車公司進(jìn)口環(huán)氧樹脂澆注料的改性使用帶有端羚基的低分子量的聚乙二醇醚，它們與非活性增塑劑不同之處在于可通過化學(xué)鍵連接到環(huán)氧樹脂固化物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之中，韌性另有一定程度的提高，但是耐熱性則有大幅度的降低。這些添加劑名為“增韌劑”，實(shí)際是其增柔作用，應(yīng)稱為增塑劑（或增柔劑）才合適。
減少固化劑酸酐的用量
目前在互感器行業(yè)中，廣泛應(yīng)用的澆注料樹脂配方中，酸酐的用量只有理論用量的60%~70%。固化劑酸酐用量的減少必然降低環(huán)氧樹脂固化物交聯(lián)的密度，因而固化物的斷裂韌性提高。但大大犧牲了材料的耐熱性，而且固化物中還存在有過量的未反應(yīng)的環(huán)氧基。
提高環(huán)氧樹脂的分子量
雙酚A型環(huán)氧樹脂分子的端基為環(huán)氧基因，環(huán)氧值越低的環(huán)氧樹脂分子量越大。環(huán)氧樹脂分子量的增大，斷裂韌性GIC有明顯的增加，玻璃化溫度Tg變化較小。使用分子量大的環(huán)氧樹脂的缺點(diǎn)是樹脂粘度增高帶來(lái)澆注工藝上的困難。
在澆注料脂中引入玻璃纖維
如目前干變廣泛引進(jìn)的純樹脂短玻纖絕緣技術(shù)，有些廠引進(jìn)的玻璃網(wǎng)格填料薄絕緣，以及玻纖維樹脂纏繞等技術(shù)都走的這條路線。玻纖雖然可使材料的強(qiáng)度大大提高，但所用的樹脂改性技術(shù)并沒有本質(zhì)的變化，仍然存在著脆性大，耐疲勞性能差、易開裂等問題。
引進(jìn)高分子合金技術(shù)提高環(huán)氧樹脂的韌性
高分子合金是由兩種或多種不同聚合物組成的多相聚合物材料，其性能上往往顯示非線性和協(xié)同效應(yīng)，使其性能提高或具有與其原始組成完全不同的獨(dú)特而優(yōu)異的性能，因此稱為高分子合金。
高分子合金的形態(tài)結(jié)構(gòu)一般可分為三種類型
兩種均為非連續(xù)相
兩種均為連續(xù)相
一種是連續(xù)相，一種是非連續(xù)相，這種形態(tài)結(jié)構(gòu)通常稱為“海島結(jié)構(gòu)”。形成“海島結(jié)構(gòu)”的高分子合金在實(shí)際中獲得了較多的應(yīng)用。
環(huán)氧合金就是在環(huán)氧樹脂中加入其它種類聚合物，通過化學(xué)的或物理的作用，使固化樹脂的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，由原來(lái)的一相態(tài)變成多相態(tài)，如果組成合適，產(chǎn)生的多相結(jié)構(gòu)尺寸恰當(dāng)，則這種改性的環(huán)氧樹脂就會(huì)產(chǎn)生新的優(yōu)越性能。我們稱這種高性能的具有多相多組份的環(huán)氧樹脂為環(huán)氧合金。
采用環(huán)氧樹脂橡膠合金技術(shù)將使絕緣澆注料產(chǎn)生下列新的優(yōu)越性能，這將解決環(huán)氧樹脂中的諸多矛盾，實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。這些性能包括：
①降低環(huán)氧樹脂固化收縮。這將使得制品尺寸精確性得到保證并提高表面光潔度。
②產(chǎn)生海島結(jié)構(gòu)，有利于減少內(nèi)應(yīng)力。
③產(chǎn)生海島結(jié)構(gòu)，使環(huán)氧合金各組份（特別是環(huán)氧樹脂）所蘊(yùn)藏的抗折開裂的潛在能力得到空前的發(fā)揮，大大提高材料的斷裂韌性，使材料產(chǎn)生裂紋的可能性變小，并使產(chǎn)生的微小裂紋不容易擴(kuò)展。
④以上性能是在環(huán)氧樹脂固化物的機(jī)械性能、耐熱性能、電氣性能損失較小的前提下獲得的。
綜上所述，可以看出，采用環(huán)氧樹脂合金技術(shù)路線與以往的改性方法不同之處在于從改變樹脂微觀結(jié)構(gòu)入手，提高材料自身抵抗開裂的能力，而不僅靠玻璃纖維增強(qiáng)。但環(huán)氧合金并不排斥玻纖增強(qiáng)，環(huán)氧合金與玻纖增強(qiáng)相結(jié)合，得到的是高性能耐開裂耐疲勞的玻璃鋼材料。
2.3 環(huán)氧合金技術(shù)早已在我國(guó)航天、航空領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，10年前為了將這一高新技術(shù)引入急需增韌的環(huán)氧樹脂絕緣領(lǐng)域，我們研制了一類具有新型化學(xué)性，性能優(yōu)良、價(jià)格適宜的的專用于環(huán)氧樹脂/酸酐固化體系的增韌劑。用增韌劑制備的能夠形成“海島結(jié)構(gòu)”的環(huán)氧樹脂合金絕緣澆注料已在許多輸變電設(shè)備中私用，并在輸變電線路中運(yùn)行多年，取得了較為良好的效果�？梢哉f(shuō)，環(huán)氧樹脂的合金技術(shù)是當(dāng)前制造高性能環(huán)氧樹脂絕緣澆注料的特殊手段，在這一技術(shù)領(lǐng)域，中國(guó)有著領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)。
3 降低內(nèi)應(yīng)力防止開裂
既然熱應(yīng)力是開裂的主要根源，減少熱應(yīng)力就能減少開裂，當(dāng)制品所處的溫度為T時(shí)，影響熱應(yīng)力的因素可用下式表示：
從中可以看出，降低ER、αR、Tg都可以直接降低熱應(yīng)力。
樹脂固化物的熱膨脹系數(shù)要比金屬大幾倍，無(wú)機(jī)填料的熱膨脹系數(shù)比金屬小一個(gè)數(shù)量級(jí)。表1列出了一些材料的熱膨脹系數(shù)
表1 一些材料的熱膨脹系數(shù)
很早就把無(wú)機(jī)填料如二氧化硅等用作降低熱膨脹系數(shù)的添充料，從而降低熱應(yīng)力。但是隨著填料的增加，固化物的模量會(huì)迅速增加，見表2，這將增大熱應(yīng)力，所以填料的用量有個(gè)限度，這個(gè)限度在20%（體積）左右，超過時(shí)熱應(yīng)力比不加填料時(shí)還要大。
表2 二氧化硅粒子填充環(huán)氧體系各種性能測(cè)試結(jié)果
降低熱變形溫度Tg，顯然會(huì)使得應(yīng)力下降。但Tg是不能任意降低的。因?yàn)榄h(huán)氧樹脂固化物的所有性能都在Tg上下發(fā)生了不連續(xù)的變化。環(huán)氧樹脂澆注料的剪切模量在Tg前后發(fā)生了巨大的變化。
樹脂在Tg以下是剛硬的玻璃臺(tái)，Tg以上則進(jìn)入橡膠態(tài)。絕緣材料的使用溫度大都要求在Tg以下，所以Tg經(jīng)常是由設(shè)備的使用條件所決定的，不可任意下調(diào)。不僅如此，隨著對(duì)耐熱性要求的提高，反而需要絕緣材料的Tg更高。顯然，用Tg下降來(lái)減小熱應(yīng)力這條路是不易走通的。實(shí)際上降低熱應(yīng)力的可行辦法只有從降低樹脂固化物的彈性模量ER，制備一個(gè)模量較低，而Tg尚可的材料入手，使其即有利于熱應(yīng)力的減小，同時(shí)又具有較高的Tg。顯然這個(gè)目標(biāo)是很吸引人的，但是很不容易做到，需要深入研究環(huán)氧樹脂材料不同溫度下的松弛現(xiàn)象，并且深刻地認(rèn)識(shí)松弛的歸屬：也就是從分子角度看，它屬于分子內(nèi)哪些不同化學(xué)基因的運(yùn)動(dòng)，并將這些松弛與材料的重要的宏觀性能（如Tg、ER、沖擊強(qiáng)度、斷裂韌性、斷裂伸長(zhǎng)率等）相互聯(lián)系。得到結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的滲入認(rèn)識(shí)并用于研制新材料體系。
