CN106366577B - 一种绝缘导热型浮力复合材料 - Google Patents

一种绝缘导热型浮力复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种绝缘导热型浮力复合材料，其质量组份如下：树脂100份；引发剂3份；促进剂1份；分散剂0.5份；偶联剂2份；空心微珠5～150份；氮化铝5～10份；中空氧化铝25～120份。本发明的导热绝缘胶有益效果是：在加入少量纳米氮化铝、适量中空氧化铝情况下，在少量增加浮力材料密度（密度增加4～19%）情况下，大幅提升浮力材料导热率（导热率提升124～443%），并提升浮力材料强度。

Description

一种绝缘导热型浮力复合材料
技术领域
本发明属于复合材料领域。具体来说，本发明涉及一种导热、绝缘性能良好的浮力复合材料。
背景技术
通常高强浮力材料为树脂填充中空轻质微珠，并通过系列脱泡、固化工艺制得，中空微珠和树脂都为绝热绝缘材料，其复合的浮力材料为绝热材料，导热率0.21W/（m*k）。
而在部分场合使用高强浮力材料时，如深海电机导管等，不仅需要有高强度、轻密度、绝缘，还需要有一定导热性能，防止热量堆积，温度过高烧坏部分零部件。
中国专利CN 102532606 B，发明名称为一种改性氮化铝填充环氧树脂复合材料，主要由环氧树脂以及其中夹杂的上述改性氮化铝粉末构成 ； 所述环氧树脂和改性氮化铝的质量比为 ：（2~11）:1。该复合材料热导率 比纯树脂增加 2 ～ 3 倍，热导率可达0.73W/（m*k）。
发明内容
本发明提供一种密度低、强度高、绝缘、良好导热性能的浮力复合材料。
本发明的技术方案是：
一种导热型浮力复合材料，其质量组份如下：
树脂：　　　　　　　　　　　　　　100份；
引发剂：　　　　　　　　　　　　　3份；
促进剂：　　　　　　　　　　　　　1份；
分散剂：　　　　　　　　　　　　　0.5份；
偶联剂：　　　　　　　　　　　　　2份；
空心微珠： 5～150份；
氮化铝： 5～10份
中空氧化铝： 25～120份。
进一步地，上述树脂为低黏度乙烯基酯树脂。
进一步地，上述引发剂为分子量在150～500的低放热型有机过氧化合物。
进一步地，上述促进剂优选环烷酸钴溶液。
进一步地，上述分散剂优选分子量在300～2000范围的不饱和多元羧酯聚合物与有机硅氧烷共聚物的混合物。
进一步地，上述偶联剂优选γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷。
进一步地，上述空心微珠选用玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠或聚合物空心微珠中的一种或几种。
进一步地，上述空心微珠的粒径控制在10～150um，耐压强度控制在0.5～50ＭＰa范围，堆积密度控制在0.02～0.5g/cm3范围。
进一步地，上述氮化铝优选纳米级氮化铝。
进一步地，上述中空氧化铝优选粒径1～3mm，壁厚0.1～0.2mm，堆积密度0.60～0.80g/cm3的中空氧化铝颗粒。
本发明的导热绝缘胶有益效果是：
在加入少量纳米氮化铝、适量中空氧化铝情况下，在少量增加浮力材料密度（密度增加4～19%）情况下，大幅提升浮力材料导热率（导热率提升124～443%），并提升浮力材料强度。
具体实施方式
实施例：
对于该点可以到时以图进行辅助，并通过一定的理论分析进行阐述；
下面结合具体实施例对本发明的浮力材料及其生产方法作进一步详细说明。
表1列举本发明的11种不同配方或工艺浮力材料重量份组分比及工艺。
表1典型配方实例配方表
注：上述表格内乙烯基酯树脂选用常温下黏度小于1500cps低黏度型树脂；固化剂选用叔丁基过氧化氢；促进剂为环烷酸钴溶液；分散剂为BYK-906分散剂；偶联剂为KH-560偶联剂；“A”型号空心微珠为粒径在10-100um，抗压强度0.5MPa，堆积密度为0.02g/cm3的聚合物空心微珠；“B”型号空心微珠为粒径在30～150um，抗压强度1.7MPa，堆积密度为0.07g/cm3的玻璃空心微珠； “C”型号空心微珠为粒径在15-65um，抗压强度70MPa，堆积密度为0.5g/cm3的陶瓷基空心微珠；氮化铝优选纳米级氮化铝；中空氧化铝为粒径1～3mm，壁厚0.1～0.2mm，堆积密度0.6～0.8g/cm3的中空氧化铝颗粒。
将表1中各实施例的配比材料分别于反应釜中搅拌均匀，并真空脱泡，再注料于需要填充胶液处。
对实表1的各实施例产品进行力学性能检测，检测结果如表2。
表2为表1中各实施例的力学性能：
从表2可以看出，例1- 11，强度、绝缘性能均优。加入纳米氮化铝和中空氧化铝后，胶液在强度有少量提升情况下，密度仅少量增加情况下,导热率大幅提升，密度提升4-19%，导热率提升124～443%；仅仅加入纳米氮化铝或中空氧化铝时，同等密度条件下（例4、5与例3对比），同时加入纳米氮化铝和中空氧化铝导热率提升248%，而仅加入纳米氮化铝或中空氧化铝时，导热率仅分别对应提升105%、138%，可见同时加入两种导热填料互补，导热率提升明显高于只加1种导热填料。
上述实施例中制备的导热浮力材料密度密度0.53～0.74 g/cm3，绝缘性能优异；耐水压均远超过1000米(10MPa水压)，导热率0.47～1.14W/（m·K）。
导热率大幅提升原理：
氮化铝导热率高至300 W/（m·K）以上，密度较大4g/cm3，绝缘性优良，氧化铝导热率高至30 W/（m·K），绝缘性优良，价格低廉，加工性较优，能加工成中空微珠，降低密度至0.6～0.8g/cm3,单一采用其中一种填料加入浮力材料中增加导热率时，在保证密度增幅不大情况下，氮化铝加入量较小，效果不明显，而中空氧化铝单一加入时，其颗粒较大（微米级），且加入量不大时，在基体中分散时无法全部相连，浮力材料其它基体将导热氧化铝颗粒隔开，形成大量“孤岛结构”，而其它基体为绝热材料，无法形成有效导热。
而同时加入纳米氮化铝和中空氧化铝时，加入少量纳米氮化铝，在重量/密度提升较小情况下，由于纳米氮化铝微粒小，充分分散于基体中，一定程度提升基体导热率，中空氧化铝颗粒较大的加入，由于其本身堆积密度较小，对浮力材料密度提升影响也较小，其在基体中嵌入大量导热颗粒，又进一步提升导热率，通过两种填料互补导热提升，从而保证浮力材料导热率大幅提升。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种绝缘导热型浮力复合材料，其特征在于，其质量组份如下：
树脂：　　　　　　　　　　　　　　100份；
引发剂：　　　　　　　　　　　　　3份；
促进剂：　　　　　　　　　　　　　1份；
分散剂：　　　　　　　　　　　　　0.5份；
偶联剂：　　　　　　　　　　　　　2份；
空心微珠： 5～150份；
氮化铝： 5～10份；
中空氧化铝： 25～120份；
所述氮化铝为纳米级氮化铝；
所述中空氧化铝为粒径1～3mm，壁厚0.1～0.2mm，堆积密度0.60～0.80g/cm3的中空氧化铝颗粒。
2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述树脂为低黏度乙烯基酯树脂。
3.如权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述引发剂为分子量在150～500的低放热型有机过氧化合物。
4.如权利要求1或2所述复合材料，其特征在于，所述促进剂优选环烷酸钴溶液。
5.如权利要求1或2所述所述复合材料，其特征在于，所述分散剂优选分子量在300～2000范围的不饱和多元羧酯聚合物与有机硅氧烷共聚物的混合物。
6.如权利要求1或2所述所述复合材料，其特征在于，所述偶联剂优选γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷。
7.如权利要求1或2所述复合材料，其特征在于，所述空心微珠选用玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠或聚合物空心微珠中的一种或几种。
8.如权利要求1或2所述复合材料，其特征在于，所述空心微珠的粒径控制在10～150um，耐压强度控制在0.5～50ＭＰa范围，堆积密度控制在0.02～0.5g/cm3范围。
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