CN105062067A - 一种高导热芳香族聚噁二唑沉析纤维云母绝缘材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导热芳香族聚噁二唑沉析纤维云母绝缘材料，按质量百分含量，其原料组成为：5％～30％的香族聚噁二唑沉析纤维，5％～30％的氧化铝，40％～90％的云母。先将芳香族聚噁二唑沉析纤维经盘磨和超声对其表面进行处理，使其打浆度为55～75°SR后再与云母和氧化铝进行充分混合，使氧化铝在纤维和云母间均匀排布，最后应用造纸的方式进行抄造一次成型，得高导热芳香族聚噁二唑沉析纤维云母绝缘材料。高导热纤维云母绝缘材料，产品还积聚了POD与云母的各种特性，产品加工性好，可广泛应用于高端电子、微电子集成领域，以及各种大型电气设备、发动机、民用或其他特殊用途等领域。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种复合绝缘材料，具体涉及一种含芳香族聚噁二唑(简称POD)沉析纤维、云母、球型高纯氧化铝的高导热绝缘材料。本发明还涉及该高导热绝缘材料的制备方法及其应用。
背景技术
随着大功率电气、电子产品的快速发展，产生的热量又会引发产品的绝缘性能下降，功率降低，使用寿命缩短及造成多种事故等问题。采用有效的方法解决结构散热和研究高导热的材料是新型散热绝缘结构和高导热绝缘材料的当务之急。大中型高压发电机，电动机运行过程中的发热、传热、冷却，直接影响到其工作效率、使用寿命和可靠性等重要指标，已成为现代电机技术发展急需解决的问题之一。
高温会导致绝缘的电性能、机械性能和使用寿命降低及绝缘件松动等不良现象，已成为现代电机技术研究的重点方向之一。
高分子材料具有质轻、耐化学腐蚀、易加工成型、电绝缘性能优异、力学及抗疲劳性能优良等特点。然而，绝大多数高分子材料导热率极低，是热绝缘体，若赋予高分子材料一定的导热性，则会拓宽高分子材料的应用领域。导热绝缘高分子材料在绝缘散热及导热场合对于提高电气及微电子器件的精度和寿命具有重要意义。
电子电气材料领域急需导热绝缘材料来散发集成电路中产生的热量，使电子元件在合适的温度下稳定工作、延长使用寿命。导热绝缘材料用于电机行业时，可有效地降低电机绕组的温升，减小电机体积并增大功率输出。到目前为止，还没有一种高分子材料能同时具有导热性和绝缘性，国内外的研究都集中于将某种导热绝缘无机填料掺杂到具有特定要求的高分子材料中，得到高导热绝缘复合材料，但效果不显著。新型的散热绝缘材料已成为现代电机技术研究的重点方向之一。
绝缘导热高分子材料对于高频微电子元器件散热、提高精度、延长寿命具有越来越重要的作用。目前国内外对高导热绝缘材料的研究都颇多，但至今仍未成型技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种以POD沉析纤维、云母、氧化铝作为原材料生产的一种高导热绝缘材料，除了实现高导热绝缘性外，需同时兼备了其他优良的综合性能，质轻、易加工成型、抗冲击、耐化学腐蚀、热疲劳性能优异、优良的电绝缘性能及化学稳定性等。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高导热POD沉析纤维云母绝缘材料，按质量百分含量，其组成为：5％～30％的POD沉析纤维，5％～30％的氧化铝，40％～90％的云母。
所述的氧化铝为球形氧化铝，粒径为3～100μm，具体分布如图1：
所述的云母为非煅烧云母或煅烧型云母；所述的非煅烧云母为金云母、白云母或人工晶体云母。
所述的云母，其云母鳞片大小及质量百分含量为：16～20目的云母鳞片8～15％、20～40目的云母鳞片28～40％、40～60目的云母鳞片15～25％、60～80目的云母鳞片10～20％、80～100目的云母鳞片3～6％、100～120目的云母鳞片1～3％、120～140目的云母鳞片1～3％。
本发明的第二个主要目的是提供一种高导热POD沉析纤维云母绝缘材料的制备方法。
为解决第二个技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高导热POD沉析纤维云母绝缘材料的制备方法，其步骤为：先将POD沉析纤维经过盘磨处理，然后通过超声处理使其分散均匀(表面电荷增加，电动电位(Zeta电位)由处理前的-48mV增加到82mV)，使其打浆度为55～75°SR后再与云母和氧化铝进行充分混合(在机械力的作用下沉析纤维自身所带的电荷将云母和氧化铝完全吸附)，使氧化铝在纤维和云母间均匀排布，通过1092圆网纸机应用造纸的方式进行抄造一次成型，得高导热POD沉析纤维云母绝缘材料。
所述的高导热POD沉析纤维云母绝缘材料应用于高端电子、微电子集成领域、大型电气设备、发动机。
所述的POD沉析纤维是由芳香族聚噁二唑树脂制备而成(Poly-1，3，4-oxadiazole，简称POD沉析纤维)；云母为非煅烧云母(包括金云母、白云母、人工晶体云母)或煅烧型云母(经高温煅烧脱去云母结构中的部分结晶水，使云母碎片沿垂直于解理面的方向膨胀，质地变软)；高导热材料为球形氧化铝(粒径3～100μm)。
本申请技术方案的有益效果：在POD沉析纤维与云母、氧化铝混合成型过程中，是通过1092圆网纸机应用造纸的方式进行抄造一次成型。根据需求可采用不同配比，满足下游产品的制造工艺要求。在该工艺要求范围内制造出的产品，具有高导热性、绝缘性以及高物理性、耐化学性等特点，可在高端绝缘复合材料方面使用。
本申请公开的高导热纤维云母绝缘材料，革新了导电导热、绝缘绝热的常规产品理论，而是真正做到了导热绝缘，实现了理论上的导热通道，而且产品还积聚了POD与云母的各种特性，产品加工性好，可广泛应用于高端电子、微电子集成领域，以及各种大型电气设备、发动机、民用或其他特殊用途等领域。
附图说明
图1是氧化铝粒径分布图；
图2是高导热POD沉析纤维云母绝缘材料的制备工艺流程图。
具体实施方式
以上是对本发明的一般性描述，下面将通过具体实施方式对本发明的权利要求作进一步解释。
材料来源：
POD沉析纤维：江苏宝德新材料有限公司；
云母：雅安兴美公司；
氧化铝：上海百图高新材料公司。
为实现上述目的，本发明的具体技术方案是：首先制备浆料，将5％～30％重量份的POD沉析纤维经过盘磨和超声处理；再将5％～30％重量份的氧化铝(图1的配比)和40％～90％重量份的云母按表1的配比比例进行配料，最后按重量份加入去离子水中，使用强水力搅拌机充分搅拌均匀。
POD沉析纤维和导热材料都是非极性材料，不溶于水。云母比重大，易沉底。若直接将POD沉析纤维、云母、氧化铝混合是分散不均匀的。必须先将POD沉析纤维在外力的作用下进行处理，使POD沉析纤维表面电荷增强，在静电和范德华力的作用下，氧化铝与POD沉析纤维和云母紧密结合，形成导热通道。整个工艺流程采用物理方式处理，不添加任何化学物品，使各种原料均匀分散于水中。
将分散处理的浆料送入稳浆箱，再送向抄造系统，然后通过1092圆网纸机抄造成型，干燥，生产出合格的产品。根据不同用途采用不同原料配比，导热性、绝缘性、机械性能等突出，满足下游产品的工艺要求，加工性强。对电子、电气产品的迅速发展具有重要意义。
实施例1
按下述比例配制高导热纤维云母绝缘材料：
POD沉析纤维5重量份
白云母70重量份
氧化铝25重量份
先将上述含量的POD沉析纤维经盘磨和超声对其表面进行处理，使其打浆度为55～75°SR后与上述含量的云母和氧化铝一并加入配浆罐中，然后用水力搅拌机充分搅拌8～20分钟直到原料分散均匀。然后将分散均匀的浆料流入稳浆箱，调节稳浆箱上网阀门，使浆料均匀分布到圆网纸机的成型网上。当浆料沿成型网运行时，利用伏辊的压力，将多余水分从浆料中滤出，通过毛毯带动纸胚经过表面温度75℃～90℃的烘缸进一步脱去水分，通过收卷机一次成型。最后形成表面平整、匀度均匀、特性突出的高导热绝缘纸。性能指标见表1，导热系数见表5。
表1产品实测指标
实施例2
按下述比例配制高导热纤维云母绝缘材料：
POD沉析纤维5重量份
煅烧云母70重量份
氧化铝25重量份
制备方法与实施例1相同，性能指标见表2，得到导热系数测试结果见表5。
表2产品实测指标
实施例3
按下述比例配制高导热纤维云母绝缘材料：
POD沉析纤维7重量份
白云母83重量份
氧化铝10重量份
制备方法与实施例1相同，性能指标见表3，得到导热系数测试结果见表5。
表3产品实测指标
实施例4
按下述比例配制高导热纤维云母绝缘材料：
POD沉析纤维7重量份
煅烧云母78重量份
氧化铝15重量份
制备方法与实施例1相同，性能指标见表4，得到导热系数测试结果见表5。
表4产品实测指标
表5导热系数测试
表5中测试条件是将产品浸润环氧树脂后，经过200度高温后测试的对比结果，本发明的测试的导热系数结果高出现有产品近一倍，而且在200度高温后导热性能稳定，导热性能非常突出。
本发明不限于以上实施方式，可根据客户要求改变材料配比，本领域技术人员可根据本发明做出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。
Claims (7)
1.一种高导热芳香族聚噁二唑沉析纤维云母绝缘材料，按质量百分含量，其原料组成为：5％～30％的香族聚噁二唑沉析纤维，5％～30％的氧化铝，40％～90％的云母。
2.根据权利要求1所述的一种高导热芳香族聚噁二唑沉析纤维云母绝缘材料，其特征在于：所述的氧化铝为球形氧化铝，粒径为3～100μm。
3.根据权利要求1所述的一种高导热芳香族聚噁二唑沉析纤维云母绝缘材料，其特征在于：所述的云母为非煅烧云母或煅烧型云母。
4.根据权利要求3所述的一种高导热芳香族聚噁二唑沉析纤维云母绝缘材料，其特征在于：所述的非煅烧云母为金云母、白云母或人工晶体云母。
5.根据权利要求3或4所述的一种高导热芳香族聚噁二唑沉析纤维云母绝缘材料，其特征在于：所述的云母，其组成，按云母鳞片大小及质量百分含量为：16～20目的云母鳞片8～15％、20～40目的云母鳞片28～40％、40～60目的云母鳞片15～25％、60～80目的云母鳞片10～20％、80～100目的云母鳞片3～6％、100～120目的云母鳞片1～3％、120～140目的云母鳞片1～3％。
6.权利要求1所述的一种高导热芳香族聚噁二唑沉析纤维云母绝缘材料的制备方法，其步骤为：先将芳香族聚噁二唑沉析纤维经盘磨和超声对其表面进行处理，使其打浆度为55～75°SR后再与云母和氧化铝进行充分混合，使氧化铝在纤维和云母间均匀排布，最后应用造纸的方式进行抄造一次成型，得高导热芳香族聚噁二唑沉析纤维云母绝缘材料。
7.权利要求1所述的高导热芳香族聚噁二唑沉析纤维云母绝缘材料在电子、微电子、大型电气设备、发动机中的应用。
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| CN105062067B (zh) | 2017-07-07 |
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