CN108912596B - 一种导热抗击穿绝缘复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导热抗击穿绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺、聚砜树脂、顺丁橡胶、乙丙橡胶、聚乙烯蜡、蒙脱土、聚酰亚胺、短切玻璃纤维、六方氮化硼、聚四氟乙烯、2，6‑三级丁基‑4‑甲基苯酚、乙烯基三乙氧基硅烷和双十二碳醇酯；六方氮化硼具有良好的润湿性，形成较多的有效导热网链，乙烯基三乙氧基硅烷可有效降低界面热阻，从而提高其热导率；聚四氟乙烯具有减摩和润滑作用，聚乙烯蜡具有流动改性作用，抑制界面脱粘合微细空气通道的形成，提升抗击穿能力；2，6‑三级丁基‑4‑甲基苯酚可以有效地捕获氧化自由基或过氧自由基,这时双十二碳醇酯能够供给氢原子,使其再生,保持长久的抗氧效能。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种导热抗击穿绝缘复合材料及其制备方法。
背景技术
随着大功率电气、电子产品的快速发展,必然出现越来越多的发热问题,产生的热量又会引发产品的功效降低,使用寿命缩短及造成多种事故等问题。因此采用有效的方法解决结构散热和研制高导热的材料成为当务之急。电力工业是关系到国际民生的大事。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。电机的冷却方式分为两种:一是直接冷却,使用氢气或水等介质通过空心导体进行,对绝缘的导热性能要求不高；二是间接冷却,导体热量由绝缘层传出,使用氢气或空气对定子铁心进行冷却,对绝缘的导热性能要求较高。绝缘材料作为电机结构的最关键材料，对其性能要求较高，但是现在大多数绝缘材料的导热性能较差，抗击穿能力较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有良好导热性能、抗击穿性能和抗老化性能的绝缘复合材料。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是：
一种导热抗击穿绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：酚醛树脂50-60份、聚酰亚胺树脂20-30份、双马来酰亚胺20-26份、聚砜树脂18-24份、顺丁橡胶18-20份、乙丙橡胶16-20份、聚乙烯蜡12-18份、蒙脱土12-16份、聚酰亚胺12-16份、短切玻璃纤维12-14份、六方氮化硼10-14份、聚四氟乙烯8-14份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚4-8份、乙烯基三乙氧基硅烷4-8份和双十二碳醇酯4-8份。
进一步的，所述一种导热抗击穿绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：酚醛树脂60份、聚酰亚胺树脂20份、双马来酰亚胺20份、聚砜树脂184份、顺丁橡胶18份、乙丙橡胶16份、聚乙烯蜡12份、蒙脱土12份、聚酰亚胺12份、短切玻璃纤维12份、六方氮化硼10份、聚四氟乙烯8份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚4份、乙烯基三乙氧基硅烷4份和双十二碳醇酯4份。
进一步的，所述一种导热抗击穿绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：酚醛树脂50份、聚酰亚胺树脂30份、双马来酰亚胺26份、聚砜树脂24份、顺丁橡胶20份、乙丙橡胶20份、聚乙烯蜡18份、蒙脱土16份、聚酰亚胺16份、短切玻璃纤维14份、六方氮化硼14份、聚四氟乙烯14份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚8份、乙烯基三乙氧基硅烷8份和双十二碳醇酯8份。
进一步的，所述一种导热抗击穿绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：酚醛树脂55份、聚酰亚胺树脂25份、双马来酰亚胺23份、聚砜树脂21份、顺丁橡胶19份、乙丙橡胶18份、聚乙烯蜡15份、蒙脱土14份、聚酰亚胺14份、短切玻璃纤维13份、六方氮化硼12份、聚四氟乙烯11份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚6份、乙烯基三乙氧基硅烷6份和双十二碳醇酯6份。
本发明的有益效果:六方氮化硼具有良好的润湿性，能够与小颗粒实现较好的混合填充，形成较多的有效导热网链，乙烯基三乙氧基硅烷可有效降低界面热阻，六方氮化硼和乙烯基三乙氧基硅烷可以协同提高复合材料的热导率；聚四氟乙烯具有减摩和润滑作用，聚乙烯蜡具有流动改性作用，有利于减少空隙的数量，抑制界面脱粘合微细空气通道的形成，聚四氟乙烯和聚乙烯蜡协同提升抗击穿能力；2，6-三级丁基-4-甲基苯酚可以有效地捕获氧化自由基或过氧自由基,这时双十二碳醇酯能够供给氢原子,使2，6-三级丁基-4-甲基苯酚再生,即能保持长久的抗氧效能。
具体实施方法
实施例1
一种导热抗击穿绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：酚醛树脂60份、聚酰亚胺树脂20份、双马来酰亚胺20份、聚砜树脂184份、顺丁橡胶18份、乙丙橡胶16份、聚乙烯蜡12份、蒙脱土12份、聚酰亚胺12份、短切玻璃纤维12份、六方氮化硼10份、聚四氟乙烯8份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚4份、乙烯基三乙氧基硅烷4份和双十二碳醇酯4份。
一种导热抗击穿绝缘复合材料的制备方法，包括以下步骤:
1)取蒙脱土12份、聚酰亚胺12份、六方氮化硼10份和乙烯基三乙氧基硅烷4份，使用球磨机进行粉碎，球磨机转速率应为80％，粉末大小为3um，将粉碎好的粉末使用搅拌机进行搅拌混合，搅拌速度为70rpm，时间为12min，制得第一混合粉末，备用；
2)将步骤1)制得第一混合粉末进行热压处理，热压处理温度为130℃，压力为0.8MPa,时间为10min，制得第一热压混合料，备用；
3)取酚醛树脂60份、聚酰亚胺树脂20份、双马来酰亚胺20份、聚砜树脂18份、顺丁橡胶18份和乙丙橡胶16份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为120rpm，时间为16min，搅拌完后放进容器内加热，温度为100℃，时间为50min，制得第一加热混合料，备用；
4)取聚乙烯蜡12份、短切玻璃纤维12份、聚四氟乙烯8份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚4份和双十二碳醇酯4份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为50rpm，时间为40min，搅拌完后使用水浴加热，温度为90℃，时间为30min，制得第二加热混合料，备用；
5)取步骤2)制得第一热压混合料、步骤3)制得第一加热混合料和步骤4)制得第二加热混合料放进容器内密封，进行烘烤固化，固化温度为120℃，10min，再升到150℃，时间为16min，最后使用70℃的温度进行缩紧，时间为5min，制得烘烤混合料，备用；
6)将步骤5)制得烘烤混合料，使用球磨机进行粉碎，球磨机转速率应为70％，粉末大小为3um，将粉碎好的粉末使用搅拌机进行搅拌混合，搅拌速度为150rpm，时间为20min，制得第二混合粉末，备用；
7)将步骤6)制得第二混合粉末进行热压处理，热压处理温度为150℃，压力为1.2MPa,时间为50min，制得第二热压混合料，备用；
8)将步骤7)制得的第二热压混合料放进双螺杆挤出机塑化、熔融、挤出、拉条、冷却和切粒，得到粒料，将粒料进行融合制得。
实施例2
一种导热抗击穿绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：酚醛树脂50份、聚酰亚胺树脂30份、双马来酰亚胺26份、聚砜树脂24份、顺丁橡胶20份、乙丙橡胶20份、聚乙烯蜡18份、蒙脱土16份、聚酰亚胺16份、短切玻璃纤维14份、六方氮化硼14份、聚四氟乙烯14份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚8份、乙烯基三乙氧基硅烷8份和双十二碳醇酯8份。
一种导热抗击穿绝缘复合材料的制备方法，包括以下步骤:
1)取蒙脱土16份、聚酰亚胺16份、六方氮化硼14份和乙烯基三乙氧基硅烷8份，使用球磨机进行粉碎，球磨机转速率应为70％，粉末大小为1um，将粉碎好的粉末使用搅拌机进行搅拌混合，搅拌速度为50rpm，时间为8min，制得第一混合粉末，备用；
2)将步骤1)制得第一混合粉末进行热压处理，热压处理温度为110℃，压力为0.6MPa,时间为6min，制得第一热压混合料，备用；
3)取酚醛树脂50份、聚酰亚胺树脂30份、双马来酰亚胺26份、聚砜树脂24份、顺丁橡胶20份和乙丙橡胶20份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为100rpm，时间为10min，搅拌完后放进容器内加热，温度为80℃，时间为30min，制得第一加热混合料，备用；
4)取聚乙烯蜡18份、短切玻璃纤维14份、聚四氟乙烯14份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚8份和双十二碳醇酯8份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为30rpm，时间为20min，搅拌完后使用水浴加热，温度为70℃，时间为20min，制得第二加热混合料，备用；
5)取步骤2)制得第一热压混合料、步骤3)制得第一加热混合料和步骤4)制得第二加热混合料放进容器内密封，进行烘烤固化，固化温度为100℃，6min，再升到130℃，时间为10min，最后使用60℃的温度进行缩紧，时间为3min，制得烘烤混合料，备用；
6)将步骤5)制得烘烤混合料，使用球磨机进行粉碎，球磨机转速率应为50％，粉末大小为1um，将粉碎好的粉末使用搅拌机进行搅拌混合，搅拌速度为130rpm，时间为16min，制得第二混合粉末，备用；
7)将步骤6)制得第二混合粉末进行热压处理，热压处理温度为130℃，压力为1.0MPa,时间为30min，制得第二热压混合料，备用；
8)将步骤7)制得的第二热压混合料放进双螺杆挤出机塑化、熔融、挤出、拉条、冷却和切粒，得到粒料，将粒料进行融合制得。
实施例3
一种导热抗击穿绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：酚醛树脂55份、聚酰亚胺树脂25份、双马来酰亚胺23份、聚砜树脂21份、顺丁橡胶19份、乙丙橡胶18份、聚乙烯蜡15份、蒙脱土14份、聚酰亚胺14份、短切玻璃纤维13份、六方氮化硼12份、聚四氟乙烯11份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚6份、乙烯基三乙氧基硅烷6份和双十二碳醇酯6份。
一种导热抗击穿绝缘复合材料的制备方法，包括以下步骤:
1)取蒙脱土14份、聚酰亚胺14份、六方氮化硼12份和乙烯基三乙氧基硅烷6份，使用球磨机进行粉碎，球磨机转速率应为75％，粉末大小为2um，将粉碎好的粉末使用搅拌机进行搅拌混合，搅拌速度为60rpm，时间为10min，制得第一混合粉末，备用；
2)将步骤1)制得第一混合粉末进行热压处理，热压处理温度为120℃，压力为0.7MPa,时间为8min，制得第一热压混合料，备用；
3)取酚醛树脂55份、聚酰亚胺树脂25份、双马来酰亚胺23份、聚砜树脂21份、顺丁橡胶19份和乙丙橡胶18份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为110rpm，时间为13min，搅拌完后放进容器内加热，温度为90℃，时间为40min，制得第一加热混合料，备用；
4)取聚乙烯蜡15份、短切玻璃纤维13份、聚四氟乙烯11份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚6份和双十二碳醇酯6份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为40rpm，时间为30min，搅拌完后使用水浴加热，温度为80℃，时间为25min，制得第二加热混合料，备用；
5)取步骤2)制得第一热压混合料、步骤3)制得第一加热混合料和步骤4)制得第二加热混合料放进容器内密封，进行烘烤固化，固化温度为110℃，8min，再升到140℃，时间为13min，最后使用65℃的温度进行缩紧，时间为4min，制得烘烤混合料，备用；
6)将步骤5)制得烘烤混合料，使用球磨机进行粉碎，球磨机转速率应为60％，粉末大小为2um，将粉碎好的粉末使用搅拌机进行搅拌混合，搅拌速度为140rpm，时间为18min，制得第二混合粉末，备用；
7)将步骤6)制得第二混合粉末进行热压处理，热压处理温度为140℃，压力为1.1MPa,时间为40min，制得第二热压混合料，备用；
8)将步骤7)制得的第二热压混合料放进双螺杆挤出机塑化、熔融、挤出、拉条、冷却和切粒，得到粒料，将粒料进行融合制得。
实验例：
选取以酚醛树脂为主料制备的绝缘复合材料为对照组，选取本发明实施例三制备的导热抗击穿绝缘复合材料为实验组。
实验对象，酚醛树脂为主料制备的绝缘复合材料和本发明实施例三制备的导热抗击穿绝缘复合材料。
实验要求，对酚醛树脂为主料制备的绝缘复合材料和本发明实施例三制备的导热抗击穿绝缘复合材料进行性能测试。
表1为对实验对象性能测试信息采集所得结果
表1
结合表格1，对比酚醛树脂为主料制备的绝缘复合材料和本发明实施例三制备的导热抗击穿绝缘复合材料，可以看出本发明一种导热抗击穿绝缘复合材料不仅具有良好导热性能、抗击穿性能和抗氧化性能，还具有良好的绝缘性能和耐热性能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种导热抗击穿绝缘复合材料，其特征在于：由以下重量份配比的材料制成：酚醛树脂50-60份、聚酰亚胺树脂20-30份、双马来酰亚胺20-26份、聚砜树脂18-24份、顺丁橡胶18-20份、乙丙橡胶16-20份、聚乙烯蜡12-18份、蒙脱土12-16份、聚酰亚胺12-16份、短切玻璃纤维12-14份、六方氮化硼10-14份、聚四氟乙烯8-14份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚4-8份、乙烯基三乙氧基硅烷4-8份和双十二碳醇酯4-8份；所述导热抗击穿绝缘复合材料的制备方法，包括以下步骤:
1)取蒙脱土、聚酰亚胺、六方氮化硼和乙烯基三乙氧基硅烷，使用球磨机进行粉碎，球磨机转速率应为80％，粉末大小为3um，将粉碎好的粉末使用搅拌机进行搅拌混合，搅拌速度为70rpm，时间为12min，制得第一混合粉末，备用；
2)将步骤1)制得第一混合粉末进行热压处理，热压处理温度为130℃，压力为0.8MPa,时间为10min，制得第一热压混合料，备用；
3)取酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺、聚砜树脂、顺丁橡胶和乙丙橡胶，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为120rpm，时间为16min，搅拌完后放进容器内加热，温度为100℃，时间为50min，制得第一加热混合料，备用；
4)取聚乙烯蜡、短切玻璃纤维、聚四氟乙烯、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚和双十二碳醇酯，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为50rpm，时间为40min，搅拌完后使用水浴加热，温度为90℃，时间为30min，制得第二加热混合料，备用；
5)取步骤2)制得第一热压混合料、步骤3)制得第一加热混合料和步骤4)制得第二加热混合料放进容器内密封，进行烘烤固化，固化温度为120℃，10min，再升到150℃，时间为16min，最后使用70℃的温度进行缩紧，时间为5min，制得烘烤混合料，备用；
6)将步骤5)制得烘烤混合料，使用球磨机进行粉碎，球磨机转速率应为70％，粉末大小为3um，将粉碎好的粉末使用搅拌机进行搅拌混合，搅拌速度为150rpm，时间为20min，制得第二混合粉末，备用；
7)将步骤6)制得第二混合粉末进行热压处理，热压处理温度为150℃，压力为1.2MPa,时间为50min，制得第二热压混合料，备用；
8)将步骤7)制得的第二热压混合料放进双螺杆挤出机塑化、熔融、挤出、拉条、冷却和切粒，得到粒料，将粒料进行融合制得。
2.如权利要求1所述一种导热抗击穿绝缘复合材料，其特征在于：由以下重量份配比的材料制成：酚醛树脂60份、聚酰亚胺树脂20份、双马来酰亚胺20份、聚砜树脂18份、顺丁橡胶18份、乙丙橡胶16份、聚乙烯蜡12份、蒙脱土12份、聚酰亚胺12份、短切玻璃纤维12份、六方氮化硼10份、聚四氟乙烯8份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚4份、乙烯基三乙氧基硅烷4份和双十二碳醇酯4份。
3.如权利要求1所述一种导热抗击穿绝缘复合材料，其特征在于：由以下重量份配比的材料制成：酚醛树脂50份、聚酰亚胺树脂30份、双马来酰亚胺26份、聚砜树脂24份、顺丁橡胶20份、乙丙橡胶20份、聚乙烯蜡18份、蒙脱土16份、聚酰亚胺16份、短切玻璃纤维14份、六方氮化硼14份、聚四氟乙烯14份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚8份、乙烯基三乙氧基硅烷8份和双十二碳醇酯8份。
4.如权利要求1所述一种导热抗击穿绝缘复合材料，其特征在于：由以下重量份配比的材料制成：酚醛树脂55份、聚酰亚胺树脂25份、双马来酰亚胺23份、聚砜树脂21份、顺丁橡胶19份、乙丙橡胶18份、聚乙烯蜡15份、蒙脱土14份、聚酰亚胺14份、短切玻璃纤维13份、六方氮化硼12份、聚四氟乙烯11份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚6份、乙烯基三乙氧基硅烷6份和双十二碳醇酯6份。
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