环氧树脂绝缘浇注料由于其优越的综合性能，在输变电设备绝缘浇注制品的霸主地位尚未看到强有力的挑战者。不论是目前环氧树脂浇注料中占统治地位的双酚A型环氧树脂/酸酐体系，还是随市场需求不断研制开发的新体系，都共同面对一个不可回避的问题，即如何在保留原体系固有优越性能的同时，提高材料的断裂韧性，避免制品在制造和使用过程中，由于应力作用产生的开裂。因为开裂是一个影响绝缘浇注料制品质量及运行安全性的重大问题。

导致环氧树脂浇注料产生开裂的应力主要来自于热应力，尤其是发生在树脂固化物玻璃化温度（Tg）以下的热应力。特别是在绝缘浇注料中包埋有尖锐棱角的钢铁等金属镶嵌件时，由于引发应力集中，更加重了热应力破坏作用。

克服绝缘浇注料内应开裂问题，可从两个方面着手解决，一个使从源头作起，减小内应力，尤其避免应力集中，另一方面是提高绝缘材料自身开裂的能力，也即增加材料的韧性。

对树脂体系所作的改进工作

多年来国内外绝缘作业为解决开裂问题，对树脂改性作了大量的工作，主要办法有以下几种：

添加增塑剂

增塑剂分为活性和非活性两类，例如通常加入的领苯二甲酸二丁酯或二辛脂就属于非活性增塑剂，能使树脂固化物柔化，使材料的HDT则由于增塑剂的加入大幅度下降，而材料的韧性G10升温很小，此外溶解在固化物中的增塑剂还存在迁移渗出的问题，此种技术已相对落后；另一种是添加活性增塑剂，例如瑞士汽车公司进口环氧树脂浇注料的改性使用带有端羚基的低分子量的聚乙二醇醚，它们与非活性增塑剂不同之处在于可通过化学键连接到环氧树脂固化物交联网络之中，韧性另有一定程度的提高，但是耐热性则有大幅度的降低。这些添加剂名为“增韧剂”，实际是其增柔作用，应称为增塑剂（或增柔剂）才合适。

减少固化剂酸酐的用量

目前在互感器行业中，广泛应用的浇注料树脂配方中，酸酐的用量只有理论用量的60%~70%。固化剂酸酐用量的减少必然降低环氧树脂固化物交联的密度，因而固化物的断裂韧性提高。但大大牺牲了材料的耐热性，而且固化物中还存在有过量的未反应的环氧基。

提高环氧树脂的分子量

双酚A型环氧树脂分子的端基为环氧基因，环氧值越低的环氧树脂分子量越大。环氧树脂分子量的增大，断裂韧性GIC有明显的增加，玻璃化温度Tg变化较小。使用分子量大的环氧树脂的缺点是树脂粘度增高带来浇注工艺上的困难。

在浇注料脂中引入玻璃纤维

如目前干变广泛引进的纯树脂短玻纤绝缘技术，有些厂引进的玻璃网格填料薄绝缘，以及玻纤维树脂缠绕等技术都走的这条路线。玻纤虽然可使材料的强度大大提高，但所用的树脂改性技术并没有本质的变化，仍然存在着脆性大，耐疲劳性能差、易开裂等问题。

引进高分子合金技术提高环氧树脂的韧性

高分子合金是由两种或多种不同聚合物组成的多相聚合物材料，其性能上往往显示非线性和协同效应，使其性能提高或具有与其原始组成完全不同的独特而优异的性能，因此称为高分子合金。

高分子合金的形态结构一般可分为三种类型

两种均为非连续相

两种均为连续相

一种是连续相，一种是非连续相，这种形态结构通常称为“海岛结构”。形成“海岛结构”的高分子合金在实际中获得了较多的应用。

环氧合金就是在环氧树脂中加入其它种类聚合物，通过化学的或物理的作用，使固化树脂的微观结构发生变化，由原来的一相态变成多相态，如果组成合适，产生的多相结构尺寸恰当，则这种改性的环氧树脂就会产生新的优越性能。我们称这种高性能的具有多相多组份的环氧树脂为环氧合金。

采用环氧树脂橡胶合金技术将使绝缘浇注料产生下列新的优越性能，这将解决环氧树脂中的诸多矛盾，实现技术突破。这些性能包括：

①降低环氧树脂固化收缩。这将使得制品尺寸精确性得到保证并提高表面光洁度。

②产生海岛结构，有利于减少内应力。

③产生海岛结构，使环氧合金各组份（特别是环氧树脂）所蕴藏的抗折开裂的潜在能力得到空前的发挥，大大提高材料的断裂韧性，使材料产生裂纹的可能性变小，并使产生的微小裂纹不容易扩展。

④以上性能是在环氧树脂固化物的机械性能、耐热性能、电气性能损失较小的前提下获得的。

综上所述，可以看出，采用环氧树脂合金技术路线与以往的改性方法不同之处在于从改变树脂微观结构入手，提高材料自身抵抗开裂的能力，而不仅靠玻璃纤维增强。但环氧合金并不排斥玻纤增强，环氧合金与玻纤增强相结合，得到的是高性能耐开裂耐疲劳的玻璃钢材料。

2.3 环氧合金技术早已在我国航天、航空领域中得到了广泛应用，10年前为了将这一高新技术引入急需增韧的环氧树脂绝缘领域，我们研制了一类具有新型化学性，性能优良、价格适宜的的专用于环氧树脂/酸酐固化体系的增韧剂。用增韧剂制备的能够形成“海岛结构”的环氧树脂合金绝缘浇注料已在许多输变电设备中私用，并在输变电线路中运行多年，取得了较为良好的效果。可以说，环氧树脂的合金技术是当前制造高性能环氧树脂绝缘浇注料的特殊手段，在这一技术领域，中国有着领先的优势。

3 降低内应力防止开裂

既然热应力是开裂的主要根源，减少热应力就能减少开裂，当制品所处的温度为T时，影响热应力的因素可用下式表示：

从中可以看出，降低ER、αR、Tg都可以直接降低热应力。

树脂固化物的热膨胀系数要比金属大几倍，无机填料的热膨胀系数比金属小一个数量级。表1列出了一些材料的热膨胀系数

表1  一些材料的热膨胀系数

很早就把无机填料如二氧化硅等用作降低热膨胀系数的添充料，从而降低热应力。但是随着填料的增加，固化物的模量会迅速增加，见表2，这将增大热应力，所以填料的用量有个限度，这个限度在20%（体积）左右，超过时热应力比不加填料时还要大。

表2  二氧化硅粒子填充环氧体系各种性能测试结果

降低热变形温度Tg，显然会使得应力下降。但Tg是不能任意降低的。因为环氧树脂固化物的所有性能都在Tg上下发生了不连续的变化。环氧树脂浇注料的剪切模量在Tg前后发生了巨大的变化。

树脂在Tg以下是刚硬的玻璃台，Tg以上则进入橡胶态。绝缘材料的使用温度大都要求在Tg以下，所以Tg经常是由设备的使用条件所决定的，不可任意下调。不仅如此，随着对耐热性要求的提高，反而需要绝缘材料的Tg更高。显然，用Tg下降来减小热应力这条路是不易走通的。实际上降低热应力的可行办法只有从降低树脂固化物的弹性模量ER，制备一个模量较低，而Tg尚可的材料入手，使其即有利于热应力的减小，同时又具有较高的Tg。显然这个目标是很吸引人的，但是很不容易做到，需要深入研究环氧树脂材料不同温度下的松弛现象，并且深刻地认识松弛的归属：也就是从分子角度看，它属于分子内哪些不同化学基因的运动，并将这些松弛与材料的重要的宏观性能（如Tg、ER、冲击强度、断裂韧性、断裂伸长率等）相互联系。得到结构与性能关系的渗入认识并用于研制新材料体系。