一种导热型耐超高电压绝缘复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种导热型耐超高电压绝缘复合材料及其制备方法。所述方法：将导热绝缘陶瓷粉体与溶剂进行球磨，得到导热绝缘陶瓷分散液；将导热绝缘陶瓷分散液与基体树脂混匀，得到混合物；将混合物进行减压蒸馏，得到导热绝缘陶瓷改性基体树脂；采用短切纤维与导热绝缘陶瓷改性基体树脂制备短切纤维预浸料；采用连续纤维布与导热绝缘陶瓷改性基体树脂制备连续纤维预浸料片；将连续纤维预浸料片与短切纤维预浸料进行交替铺层，直至达到预设厚度，得到交替铺层预浸料；将交替铺层预浸料进行模压固化，得到导热型耐超高电压绝缘复合材料。本发明专利技术得到的导热型耐超高电压绝缘复合材料兼具高机械性能和优良的热疏导能力以及较传统层压板更好的耐电压性能。层压板更好的耐电压性能。

【技术实现步骤摘要】
一种导热型耐超高电压绝缘复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于纤维增强绝缘复合材料
，具体涉及一种导热型耐超高电压绝缘复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]特高压输电工程是清洁能源传输的骨干网架，纤维增强绝缘复合材料是特高压电工装备用关键绝缘材料，对电网工程安全稳定运行至关重要。纤维增强绝缘复合材料作为绝缘结构件，不仅需要具有很好的机械性能，对耐电压性能也有了更高的要求，同时材料要求具有一定的绝缘导热性能，防止热量在材料内部积聚，造成安全隐患。在大功率电力电子器件的封装中或者特高压输电线路中，由于环氧树脂热导率较低，难以将其中的元器件在工作中产生的热量导出，使得环氧树脂本身的温度也难以降低，最终导致环氧树脂的热老化成为制约器件使用寿命和可靠性的主要问题。因此，如何提升环氧树脂材料的导热性能成为一个亟待解决的技术问题。
[0003]为了提高绝缘复合材料的导热性能，可以向绝缘复合材料中掺入导热填料，但是这却会明显降低材料的耐高压能力，对于绝缘复合材料而言同时满足具有高的导热率以及能够耐超高电压的性能在制造工艺上是一个亟待解决的问题。目前，未见有能够制备出同时具有高导热性能和耐超高电压性能的导热型耐超高电压绝缘复合材料的相关报道。
[0004]综上，非常有必要提供一种导热型耐超高电压绝缘复合材料及其制备方法。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本专利技术提供了一种导热型耐超高电压绝缘复合材料及其制备方法。本专利技术得到的导热型耐超高电压绝缘复合材料兼具高机械性能和优良的热疏导能力以及较传统层压板更好的耐电压性能。本专利技术得到的导热型耐超高电压绝缘复合材料具有优良的高导热性能，而且其耐超高电压性能不仅没有降低，反而有所提升。
[0006]本专利技术在第一方面提供了一种导热型耐超高电压绝缘复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0007](1)将导热绝缘陶瓷粉体与溶剂进行球磨，得到导热绝缘陶瓷分散液；
[0008](2)将导热绝缘陶瓷分散液与基体树脂在室温下搅拌2～3小时，得到混合物；所述导热绝缘陶瓷分散液与所述基体树脂的质量比为(50～100)：(20～40)；
[0009](3)将所述混合物进行减压蒸馏去除溶剂，得到导热绝缘陶瓷改性基体树脂；
[0010](4)采用短切纤维与所述导热绝缘陶瓷改性基体树脂制备短切纤维预浸料；
[0011](5)采用连续纤维布与所述导热绝缘陶瓷改性基体树脂制备连续纤维预浸料片；
[0012](6)将步骤(5)制备的连续纤维预浸料片与步骤(4)制备的短切纤维预浸料进行交替铺层，直至达到预设厚度，得到交替铺层预浸料；
[0013](7)将所述交替铺层预浸料进行模压固化，制备得到导热型耐超高电压绝缘复合
材料。
[0014]优选地，所述导热绝缘陶瓷粉体为氮化硼、氮化铝、氮化硅、氧化铝中的一种或者多种，所述导热绝缘陶瓷粉体的平均粒径为1～2μm；所述溶剂为乙醇和/或丙酮；所述基体树脂为环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂中的一种或者多种；所述短切纤维为石英纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维中的一种或者多种；和/或所述连续纤维布中采用的纤维为芳纶纤维、PBO纤维、聚酯纤维中的一种或者多种。
[0015]优选地，在步骤(1)中：所述球磨的转速为300～500r/min，所述球磨时间为12小时以上；和/或所述导热绝缘陶瓷粉体与所述溶剂的质量比为(1～2)：(7～8)。
[0016]优选地，在步骤(1)中：所述导热绝缘陶瓷分散液中含有的导热绝缘陶瓷粉体的质量分数为15～25％。
[0017]优选地，在步骤(3)中：所述减压蒸馏的温度为40～70℃；和/或所述导热绝缘陶瓷改性基体树脂中含有的导热绝缘陶瓷粉体的质量百分含量为30～50％。
[0018]优选地，在步骤(4)中：所述短切纤维的长度为3～20mm。
[0019]优选地，在步骤(4)中：所述短切纤维与所述导热绝缘陶瓷改性基体树脂的质量比为(10～40)：(40～60)。
[0020]优选地，在步骤(5)中：所述连续纤维布的厚度为0.1～0.3mm；和/或所述连续纤维布的编织方式为平纹编织或者缎纹编织。
[0021]优选地，在步骤(5)中：在制备连续纤维预浸料片时，每平米连续纤维布上刷涂有所述导热绝缘陶瓷改性基体树脂300～600g。
[0022]优选地，在步骤(6)中：在交替铺层中，每层短切纤维预浸料的铺层厚度为5～10mm。
[0023]优选地，在步骤(7)中：所述模压固化的压力为8～12MPa，所述模压固化的温度为：依次在60℃保温保压1h，90℃保温保压1h，120℃保温保压2h，160℃保温保压2h，180℃保温保压2h。
[0024]本专利技术在第二方面提供了由本专利技术在第一方面所述的制备方法制备得到的导热型耐超高电压绝缘复合材料。
[0025]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0026](1)本专利技术先将导热绝缘陶瓷粉体与溶剂进行球磨，得到合适的导热绝缘陶瓷粉体含量的导热绝缘陶瓷分散液后再与基体树脂按照合适的质量配比在室温下搅拌2小时～3小时混合均匀，可以大大提高导热绝缘陶瓷粉体在基体树脂中的分散性和相容性，从而有利于保证最终制得的绝缘复合材料兼具有优异的导热性能以及耐超高电压性能。
[0027](2)本专利技术得到的导热绝缘陶瓷改性基体树脂中含有的导热绝缘陶瓷粉体的质量百分含量控制为30～50％，如此有利于得到含有合适导热绝缘陶瓷粉体的短切纤维预浸料和连续纤维预浸料片，有利于保证最终制得的绝缘复合材料兼具有优异的导热性能以及耐超高电压性能。
[0028](3)本专利技术通过采用预浸有导热绝缘陶瓷改性基体树脂的短切纤维预浸料和连续纤维预浸料片交替铺层的方式，有效解决了绝缘复合材料难以同时满足具有高的导热率以及能够耐超高电压的性能的问题，本专利技术制备得到的导热型耐超高电压绝缘复合材料兼具高机械性能和优良的热疏导能力以及较传统层压板更好的耐电压性能。
[0029](4)采用本专利技术中的导热型耐超高电压绝缘复合材料制成的特高压GIS开关设备用板型绝缘拉杆可以通过1100kV/1min的工频耐压试验，762kV下局放量＜3pC，抗拉强度≥200MPa。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]本专利技术在第一方面提供了一种导热型耐超高电压绝缘复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0032](1)将导热绝缘陶瓷粉体与溶剂进行球磨，得到导热绝缘陶瓷分散液；本专利技术对所述导热绝缘陶瓷粉体的粒径没有特别的限制，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导热型耐超高电压绝缘复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将导热绝缘陶瓷粉体与溶剂进行球磨，得到导热绝缘陶瓷分散液；(2)将导热绝缘陶瓷分散液与基体树脂在室温下搅拌2～3小时，得到混合物；所述导热绝缘陶瓷分散液与所述基体树脂的质量比为(50～100)：(20～40)；(3)将所述混合物进行减压蒸馏去除溶剂，得到导热绝缘陶瓷改性基体树脂；(4)采用短切纤维与所述导热绝缘陶瓷改性基体树脂制备短切纤维预浸料；(5)采用连续纤维布与所述导热绝缘陶瓷改性基体树脂制备连续纤维预浸料片；(6)将步骤(5)制备的连续纤维预浸料片与步骤(4)制备的短切纤维预浸料进行交替铺层，直至达到预设厚度，得到交替铺层预浸料；(7)将所述交替铺层预浸料进行模压固化，制备得到导热型耐超高电压绝缘复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述导热绝缘陶瓷粉体为氮化硼、氮化铝、氮化硅、氧化铝中的一种或者多种，所述导热绝缘陶瓷粉体的平均粒径为1～2μm；所述溶剂为乙醇和/或丙酮；所述基体树脂为环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂中的一种或者多种；所述短切纤维为石英纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维中的一种或者多种；和/或所述连续纤维布中采用的纤维为芳纶纤维、PBO纤维、聚酯纤维中的一种或者多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中：所述球磨的转速为300～500r/min，所述球磨时间为12小时以上；和/或所述导热绝缘陶瓷粉体与所述溶剂的质量比为(1～2)：(7～8)。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶金蕊，
申请(专利权)人：叶金蕊，
类型：发明
国别省市：