一种包覆型绝缘复合材料及其制备方法技术

一种包覆型绝缘复合材料及其制备方法，涉及材料技术领域，复合材料的主要成分为Nb2O5和BN；其中在Nb2O5和BN的表面均包覆有SiO2纳米层；包覆有SiO2纳米层的Nb2O5在复合材料中的体积百分比为45-85%。一种包覆型绝缘复合材料的制备方法，制备步骤如下：（1）Nb2O5粉体和BN粉体进行化学气相沉积反应；（2）粉体混合研磨；（3）球磨机混合至均匀；（4）混合粉体进行高温煅烧，即制成包覆型绝缘复合材料。本发明专利技术提供的包覆型绝缘复合材料及其制备方法，利用化学气相沉积技术，对上述绝缘物质进行二氧化硅包覆后煅烧，不仅能够有效提高材料的绝缘性能，而且还能保持材料较高的硬度和耐高温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种包覆型绝缘复合材料及其制备方法
本专利技术属于材料
，特别涉及一种具有高绝缘性能和耐热性能的包覆型绝缘复合材料及其制备方法。
技术介绍
绝缘材料，属于电工材料领域，一般是指能够阻止电流通过的材料。绝缘材料的电阻率很高，能够有效阻止电流通过。在电缆线或者其他低压电器设备上使用的绝缘材料，一般对于绝缘材料的耐热等级要求不高，但是对于电机使用的绝缘材料或者高压高温状态下使用的绝缘材料，不仅需要绝缘材料的电阻较高，也需要绝缘材料具有一定的硬度、强度和耐高温性能。Nb2O5为白色粉末，化学性能稳定、电阻率高、漏电流小、介电常数大，是一种非常理想的绝缘材料。氮化硼是一种非常硬的物质，熔点较高，耐腐蚀，是一种非常理想的耐高温材料，同时也具有良好的绝缘性能。但是，在1200℃以上时，氮化硼开始在空气中氧化，其性能受到影响。申请号为201310447870.9的专利文献“一种耐压绝缘材料”，公开了一种绝缘材料及其制备方法，包括耐压玻璃绝缘基体及纳米绝缘涂层，所述耐压玻璃绝缘基体主要成分为石英砂、纯碱、石灰石和长石，所述纳米绝缘涂层包括纳米改性环氧树脂、纳米硅胶和纳米陶瓷纤维，所述耐压玻璃绝缘基体成分中所含二氧化硅不低于85％。由此技术方案可知，该绝缘材料是无机绝缘材料为基体，以有机绝绝缘材料为涂层，构成的一种绝缘复合材料，该复合材料具有一定的绝缘性能，且具有抗老化性能，但是仍具有两方面的问题：一是材料的硬度不够，韧性不强，耐压性能表现一般；二是，涂层与基体之间的缺乏牢固的连接方式，涂层易脱落，影响其绝缘性能。申请号为201310485195.9的专利文献“一种防火绝缘材料”，公开了一种绝缘材料，由下述重量配比的原料按常规方法搅拌混合制成：弹性体20％～25％，阻燃油8％～10％，云母15％～20％，氢氧化镁8％～12％，二氧化硅8％～12％，氢氧化铝3％～5％，陶土3％～8％，高岭土1％～3％，化石粉1％～2％，纳米硅造土8％～10％，分散剂1％～2％，润滑剂1％～2％，抗氧剂1％～2％。该绝缘材料组合物，加入较多的无机绝缘材料，绝缘性能一般，具有一定的耐高温性能，但是组分较多，强度和硬度较差，不能适合在高压情况下使用，而且经过搅拌混合，组合物的质地不均，性能难以发挥，也是造成其绝缘性能不佳的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题：针对现有技术的不足，克服现有技术的不足，本专利技术提供一种包覆型绝缘复合材料及其制备方法。本专利技术的技术方案：一种包覆型绝缘复合材料，复合材料的主要成分为Nb2O5和BN；其中在Nb2O5和BN的表面均包覆有SiO2纳米层；其中在Nb2O5的表面包覆的SiO2纳米层的厚度为50-100nm，在BN表面包覆的SiO2纳米层的厚度为60-120nm；其中包覆有SiO2纳米层的Nb2O5在复合材料中的体积百分比为45-85％。作为优选，BN为立方氮化硼或六方氮化硼。作为优选，Nb2O5的表面包覆的SiO2纳米层的厚度为70-100nm。作为优选，BN表面包覆的SiO2纳米层的厚度为60-100nm。一种包覆型绝缘复合材料的制备方法，制备步骤如下：(1)对Nb2O5粉体和BN粉体分别进行化学气相沉积反应，将Nb2O5粉体或BN粉体放入化学气相沉积反应，预热至500-700℃，控制原料蒸发温度为85-115℃，通入氩气，然后进行化学气相沉积，反应室旋转速率20-60r/min，时间10-45min，结束之后待冷却至室温，取出；(2)将包覆后的Nb2O5和BN粉体混合研磨，其中包覆后Nb2O5在混合粉体中的重量含量为45-80％；(3)将混合物放入球磨机混合至均匀；(4)将混合均匀的混合粉体进行高温煅烧，而后待冷却至室温后取出，即制成包覆型绝缘复合材料。作为优选，步骤(1)中原料为正硅酸乙酯。作为优选，将步骤(1)氩气的气体流量为10-50sccm。作为优选，将步骤(4)中高温煅烧的温度为1150-1500℃。作为优选，将步骤(4)中高温煅烧的时间为2-4h。有益效果：本专利技术提供的包覆型绝缘复合材料及其制备方法，是对两种绝缘性能较好的物质Nb2O5和氮化硼进行包覆，而且高温烧结制成。Nb2O5化学性能稳定、电阻率高、漏电流小、介电常数大，是一种非常理想的绝缘材料；氮化硼质地坚硬，熔点较高，耐腐蚀，也具有良好的绝缘性能，但是，在1200℃以上时，氮化硼开始在空气中氧化，其性能受到影响。二氧化硅是用途较为广泛的材料，不仅具有绝缘性能还能提高材料的耐高温等级，因此利用化学气相沉积技术，对上述两种绝缘物质进行二氧化硅包覆，控制二氧化硅层的厚度，不仅能够有效提高材料的绝缘性能，而且还能保持材料较高的硬度和耐高温性能。故，专利技术提供的包覆型绝缘复合材料能够在高温高压的环境下使用，且性能持久，持续有效的达到绝缘性能，还可作为绝缘材料添加剂广泛用于其他场合。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。以下实施例中选用的BN为cBN和hBN，Nb2O5、cBN和hBN粉体的纯度都为99.999％，Nb2O5、cBN和hBN粉体的平均粒径为2-5um。实施例1：根据本专利技术提供的包覆型绝缘复合材料的制备方法制备包覆型绝缘复合材料，制备步骤如下：(1)对Nb2O5粉体和cBN粉体分别进行化学气相沉积反应，将Nb2O5粉体或cBN粉体放入化学气相沉积反应，预热至500℃，以正硅酸乙酯为原料，控制原料蒸发温度为85℃，通入氩气，氩气的气体流量为20sccm，然后进行化学气相沉积，反应室旋转速率30r/min，时间30min，结束之后待冷却至室温，取出；(2)将包覆后的Nb2O5和cBN粉体混合研磨，其中包覆后Nb2O5在混合粉体中的重量含量为45％；(3)将混合物放入球磨机混合至均匀；(4)将混合均匀的混合粉体进行高温煅烧，温度为1350℃，时间3h，而后待冷却至室温后取出，即制成包覆型绝缘复合材料。对制备的包覆型绝缘复合材料进行检测：在Nb2O5的表面包覆的SiO2纳米层的厚度为60nm，；在cBN表面包覆的SiO2纳米层的厚度为60nm；其中包覆有SiO2纳米层的Nb2O5在复合材料中的体积百分比为55％。实施例2：根据本专利技术提供的包覆型绝缘复合材料的制备方法制备包覆型绝缘复合材料，制备步骤如下：(1)对Nb2O5粉体和cBN粉体分别进行化学气相沉积反应，将Nb2O5粉体或cBN粉体放入化学气相沉积反应，预热至700℃，以正硅酸乙酯为原料，控制原料蒸发温度为115℃，通入氩气，氩气的气体流量为50sccm，然后进行化学气相沉积，反应室旋转速率50r/min，时间25min，结束之后待冷却至室温，取出；(2)将包覆后的Nb2O5和cBN粉体混合研磨，其中包覆后Nb2O5在混合粉体中的重量含量为80％；(3)将混合物放入球磨机混合至均匀；(4)将混合均匀的混合粉体进行高温煅烧，温度为1300℃，时间4h，而后待冷却至室温后取出，即制成包覆型绝缘复合材料。对制备的包覆型绝缘复合材料进行检测：在Nb2O5的表面包覆的SiO2纳米层的厚度为100nm，；在cBN表面包覆的SiO2纳米层的厚度为100nm；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包覆型绝缘复合材料，其特征在于：复合材料的主要成分为 Nb2O5和BN；其中在 Nb2O5和BN的表面均包覆有SiO2纳米层；其中在Nb2O5的表面包覆的SiO2纳米层的厚度为50‑100 nm，在BN表面包覆的SiO2纳米层的厚度为60‑120nm；其中包覆有SiO2纳米层的Nb2O5在复合材料中的体积百分比为45‑85%。

【技术特征摘要】
1.一种包覆型绝缘复合材料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：（1）对Nb2O5粉体和BN粉体分别进行化学气相沉积反应，将Nb2O5粉体和BN粉体分别放入化学气相沉积反应室，预热至500-700℃，控制原料蒸发温度为85-115℃，通入氩气，然后进行化学气相沉积，反应室旋转速率20-60r/min，时间10-45min，结束之后待冷却至室温，取出；其中，步骤（1）中原料为正硅酸乙酯；（2）将包覆后的Nb2O5和BN粉体混合研磨，其中包覆后Nb2O5在混合粉体中的重量含量为45-80%；（3）将混合物放入球磨机混合至均匀；（4）将混合均匀的混合粉体进...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟红波，杨振枢，韦洪屹，
申请(专利权)人：苏州博利迈新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32