一种高填充超高导热环氧树脂材料及制备方法技术

本发明专利技术属于超高导热填充技术体系下的导热材料技术领域，具体涉及一种高填充超高导热环氧树脂材料及其制备方法。该材料由A组分和B组分制得，A组分为环氧树脂基料与改性导热粉体的混合物；B组分为混合助剂与改性导热粉体的混合物；A组分中环氧树脂基料与改性导热粉体的质量百分比比例为100:（65

【技术实现步骤摘要】
一种高填充超高导热环氧树脂材料及制备方法


[0001]本专利技术属于导热绝缘材料
，尤其涉及一种高填充超高导热环氧树脂材料及制备方法。

技术介绍

[0002]随着玻璃网格布工艺下的干式变压器、干式铁心电抗器，真空拉拔工艺、真空挤压工艺下的干式互感器、盆式绝缘子、干式套管等电工设备对绝缘材料的导热性能的要求越来越高，如何提高材料的导热性能成为当今的研究的重点所在。在环氧树脂中添加高导热粉体填料是一种常用的提高材料导热性能的方法，其中，金属粉末虽然常被用来尝试改善环氧树脂的导热性能，但金属粉末对环氧树脂的绝缘性能会产生明显的负面影响，因此，近年来，各类无机高导热粉体在导热绝缘材料领域的应用逐渐增加，利用无机导热粉体本身具有绝缘性和增加导热性的特点，可以有效解决环氧树脂材料在干式变压器、干式铁心电抗器等电工设备中的应用需求。
[0003]专利CN102515626A公开了一种干式电力变压器用高导热环氧浇注料及其制备方法。该专利技术通过采用高导热无机粉体替代现有技术使用的硅微粉作为填料，提高了浇注料的热导率。除此以外，该专利技术同时优化浇注料配方和混胶脱泡工艺等技术措施，消除了高导热无机粉体由于密度较大容易发生沉降的现象。但是，该专利所使用的高导热无机粉体并未经过改性，且导热粉体并未选择不同粒径的组合配比，高导热无机粉体与环氧树脂基料相容度较差，所制备的环氧浇注材料电气性能和机械强度较差，同时，其热导率只有1.1
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1.3W
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m
‑1·
K
‑1，导热性能尚不能满足高速发展的电工设备的需求。
[0004]专利CN1288914A公开了一种环氧树脂组合物，包括重量份100份的环氧树脂，20
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80份的固化剂酚醛树脂、1
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5份的固化促进剂、735
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1650份的复合无机填料和3
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15份的硅油改性剂，其中复合无机填料为三种不同粒径硅粉的混合物，其中14
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40μm的A部分占总量重量百分比的40
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80%；2
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15μm的B部分占10
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40%；0.05
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2μm的C部分占5
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30%。该专利技术的组合物具有优良的流动性和充填性，同时降低了吸收率，用于封装大规模、超大规模集成电路，其中无机填料在制备前用硅烷偶联剂进行表面处理。但是，该专利技术在高填充情形下重点在提高材料的机械性能而非导热性能，其所制备的材料用于电工设备时的导热性能不能满足使用需求。
[0005]因此，如何在提升环氧树脂基材和无机填料的相容性的同时，增加环氧树脂导热绝缘材料导热性能，使得热导率能够达到2.5W
·
m
‑1·
K
‑1，并且提高材料的机械强度和电气性能成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种高填充超高导热环氧树脂材料及制备方法。
[0007]为此，本专利技术采用如下的技术方案：
一种高填充超高导热环氧树脂材料，由A组分和B组分制得；所述A组分为环氧树脂基料与改性导热粉体的混合物；所述B组分为混合助剂与改性导热粉体的混合物；所述A组分与所述B组分的质量百分比比例为（0.8
‑
1.2）:1；所述A组分中环氧树脂基料与改性导热粉体的质量百分比比例为100:（65
‑
95）；所述B组分中混合助剂与改性导热粉体的质量百分比比例为100:（65
‑
95）；所述改性导热粉体为经过改性剂改性处理的复合导热粉体，所述复合导热粉体与改性剂的质量百分比比例为100：（0.5
‑
2）。导热粉体表面包裹助剂可以有效改善导热粉体与环氧树脂基材的相容度，尤其在高填充的技术下，降低粉体发生团聚的可能，降低粉体的吸水性，降低气泡的附着度，提高混合材料固化后的机械强度和电气性能。适当比例的改性剂且反应完全稳定态可以提高改性导热粉体的性能，但是如果过多残留的改性剂会率先于环氧树脂基料进行反应，反而降低材料的物理、化学性能。如果改性剂比例过少，会导致粉体与改性剂结合不充分，无法达到工艺的理想状态，也会影响粉体沉降与环氧树脂基料的相溶性。
[0008]所述改性剂至少包括钛/铝酸酯偶联剂和脂肪族环氧树脂；所述钛/铝酸酯偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或其混合物。
[0009]所述钛/铝酸酯偶联剂和脂肪族环氧树脂的质量百分比比例为（1.5
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2.5）:1。钛/铝酸酯偶联剂增加了环氧胶连结构强度，脂肪族环氧树脂增加了环氧胶连结构的数量，两者共同作用提高了在高填充状态下导热粉体与环氧树脂基料的相容度，钛/铝酸酯偶联剂和脂肪族环氧树脂的合理复配使用对粉体表面进行改性，能够显著提升导热粉体与环氧树脂基料的相容度。
[0010]改性剂还包括硅烷偶联剂、马来酸酐相容剂中的一种或两种，硅烷偶联剂和马来酸酐相容剂的质量百分比总和不超过改性剂总量的10%。
[0011]进一步，环氧树脂基料为四溴双酚A型环氧树脂或氢化双酚A型环氧树脂中的一种或两种；超高导热环氧树脂电工应用领域会有极高的电气绝缘要求，在生产过程中要严格关注环氧树脂基料中酸离子的含量，本专利技术环氧树脂基料的氯离子含量小于等于1.0%，防止环氧树脂基料中氯离子腐蚀绝缘材料和金属材料，影响材料的机械性能和电气性能。
[0012]进一步，混合助剂包括固化剂、促进剂和增韧剂；所述固化剂、促进剂和增韧剂的质量百分比比例为（1.5
‑
2.5）:（1.5
‑
2）:1。
[0013]进一步，固化剂为酸酐类固化剂，为甲基六氢酸酐、甲基四氢酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或多种；促进剂为咪唑类聚合物、络合物阳离子中的一种或两种。
[0014]进一步，增韧剂为活性增韧剂；所述活性增韧剂至少包括预聚体聚氨酯；本专利技术中导热粉体的填充量极高，导热粉体在加入环氧树脂基料的过程中会导致环氧树脂基料韧性降低，因此本专利技术中增韧剂具有至关重要的作用。
[0015]本申请中所使用的预聚体聚氨酯为端异氰酸酯预聚体聚氨酯。
[0016]端二甲氨基聚乙二醇溶解于无水乙酸乙酯中，缓慢滴加含有5
‑
氯甲基水杨醛的无水乙酸乙酯溶液，于15
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35℃反应1
‑
3h后，静置分出上清液，后用体积比为（1
‑
2）:1四氢呋喃与甲苯混合液洗涤，剩余膏状物于60
‑
90℃真空干燥箱干燥3
‑
6ｈ。在氮气保护下，将膏状物溶于N,N
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二甲基甲酰胺中，缓慢滴加到含有甲苯二异氰酸酯的丙酮溶液中，反应温度保持
60
‑
100℃，反应1
‑
4h，制备得到端异氰酸酯预聚体聚氨酯。
[0017]制备得到端异氰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高填充超高导热环氧树脂材料，其特征在于，由A组分和B组分制得；所述A组分为环氧树脂基料与改性导热粉体的混合物；所述B组分为混合助剂与改性导热粉体的混合物；所述A组分与所述B组分的质量百分比比例为（0.8
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1.2）:1；所述A组分中环氧树脂基料与改性导热粉体的质量百分比比例为100:（65
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95）；所述B组分中混合助剂与改性导热粉体的质量百分比比例为100:（65
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95）；所述改性导热粉体为经过改性剂改性处理的复合导热粉体，所述复合导热粉体与改性剂的质量百分比比例为100：（0.5
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2）；所述改性剂至少包括钛/铝酸酯偶联剂和脂肪族环氧树脂；所述钛/铝酸酯偶联剂和脂肪族环氧树脂的质量百分比比例为（1.5
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2.5）:1。2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述环氧树脂基料为四溴双酚A型环氧树脂或氢化双酚A型环氧树脂中的一种或两种。3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述混合助剂包括固化剂、促进剂和增韧剂；所述固化剂、促进剂和增韧剂的质量百分比比例为（1.5
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2.5）:（1.5
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2）:1。4.根据权利要求3所述的材料，其特征在于，所述固化剂为酸酐类固化剂，为甲基六氢酸酐、甲基四氢酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或多种；所述促进剂为咪唑类聚合物、络合物阳离子中的一种或两种。5.根据权利要求3所述的材料，其特征在于，所述增韧剂为活性增韧剂；所述活性增韧剂至少包括预聚体聚氨酯。6.根据权利要求5所述的材料，其特征在于，按质量百分比计，所述复合导热粉体包括粒径30
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70nm的氮化硼、粒径80
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120μm的大粒径型三氧化二铝、粒径40
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【专利技术属性】
技术研发人员：舒孚，
申请(专利权)人：北京高科宏烽电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：