一种环氧复合绝缘材料及制备方法技术

本发明专利技术属于电子电气功能材料领域，公开了一种环氧复合绝缘材料及制备方法，以质量份数计，包括：1～5份纳米颗粒、80～100份环氧树脂、60～80份酸酐固化剂以及1～2份叔胺促进剂；其中，纳米颗粒为经过硅烷偶联剂表面改性后的纳米氧化铝颗粒。该环氧复合绝缘材料，采用了经过硅烷偶联剂表面改性后的纳米氧化铝颗粒，有效提高了环氧绝缘材料的耐热老化能力，降低了环氧绝缘材料在高温条件下的热氧老化程度，延长其绝缘寿命，可以有效提高以环氧树脂作为绝缘介质的众多电力电子器件的使用安全性和稳定性。同时，工艺简单，普适性强，成本低，适用于工业生产。工业生产。工业生产。

【技术实现步骤摘要】
一种环氧复合绝缘材料及制备方法


[0001]本专利技术属于电子电气功能材料领域，涉及一种环氧复合绝缘材料及制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂是一种广泛应用于电力电子器件的绝缘材料，由于具有较高的击穿强度与体积电阻率、较低的工频介电常数与介电损耗，同时，兼备优良的机械强度，环氧树脂被大量应用于如电力电子变压器绕组以及IGBT封装中作为主绝缘介质，是影响这些电子器件稳定运行以及整个电力系统安全性的关键要素。
[0003]随着越来越多的电力电子产品逐渐朝着大功率、高频率的方向快速发展，以及愈加趋于小型化、高集成度的制作方向，电力电子器件在运行时将会积聚大量热量，从而引起器件内部温度的急剧上升。环氧树脂作为一种高分子聚合物，在长时间的高温暴露下，环氧绝缘材料将会在其表面形成老化层，逐渐发生由表及里的老化，并导致其内部交联网络受到严重的破坏，从而使其电学、力学及热学等诸多方面的性能发生显著的老化，降低其绝缘强度，减小其使用寿命，进而影响到整个电力电子器件的安全、稳定运行。
[0004]目前的研究更多着眼于对于环氧材料初始绝缘性能的提升，如提高击穿场强、热导率以及机械强度等，而对于环氧绝缘长时高温老化的关注较为缺乏，导致现有环氧绝缘材料的耐热老化性能较弱。因此，如何增强环氧树脂绝缘材料在高温条件下的耐热老化能力，延缓其老化速度，对保证电力电子器件的稳定高效运行，提高其使用寿命具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中，现有环氧绝缘材料的耐热老化性能较弱的缺点，提供一种环氧复合绝缘材料及制备方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术第一方面，一种环氧复合绝缘材料，以质量份数计，包括：
[0008]1～5份纳米颗粒、80～100份环氧树脂、60～80份酸酐固化剂以及1～2份叔胺促进剂；
[0009]其中，纳米颗粒为经过硅烷偶联剂表面改性后的纳米氧化铝颗粒。
[0010]可选的，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或多酚型缩水甘油醚环氧树脂。
[0011]可选的，所述酸酐类固化剂包括甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐或邻苯二甲酸酐。
[0012]可选的，所述叔胺促进剂包括2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚、苄基二甲胺、2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑、三乙胺或三乙醇胺。
[0013]可选的，所述纳米颗粒的粒径为30～100nm。
[0014]可选的，所述硅烷偶联剂包括KH
‑
550偶联剂、KH
‑
560偶联剂或KH
‑
570偶联剂。
[0015]本专利技术第二方面，一种上述环氧复合绝缘材料的制备方法，包括：
[0016]以质量份数计，将1～5份经过硅烷偶联剂表面改性后的纳米氧化铝颗粒和80～100份环氧树脂混合、搅拌及超声振荡，得到混合物；
[0017]向混合物中加入60～80份酸酐固化剂和1～2份叔胺促进剂后，进行搅拌、脱泡和固化，得到环氧复合绝缘材料。
[0018]可选的，还包括：
[0019]将纳米氧化铝和过氧化氢制成超声分散液，通过80～100℃油浴加热并搅拌5～8h后进行离心、洗涤和烘干，得到羟基化纳米氧化铝；
[0020]将硅烷偶联剂在乙醇溶液中水解得到水解液，并将羟基化纳米氧化铝加入水解液中，加热至80～100℃后搅拌5～8h后，进行过滤、洗涤和烘干，得到经过硅烷偶联剂表面改性后的纳米氧化铝颗粒。
[0021]可选的，所述将1～5份经过硅烷偶联剂表面改性后的纳米氧化铝颗粒和80～100份环氧树脂混合、搅拌及超声振荡时，搅拌转速为1000～3000r/min，搅拌时间至少15min；超声振荡时间至少15min，超声功率为500～1000W；
[0022]向混合物中加入60～80份酸酐固化剂和1～2份叔胺促进剂后，进行搅拌、脱泡和固化时，所述搅拌是在1000～3000r/min的转速下搅拌至少15min，所述脱泡是在1000～3000r/min的转速下搅拌至少15min；所述固化是依次在60℃～80℃温度下处理1～3h，100℃～110℃温度下处理1～3h以及120℃～140℃温度下处理3～5h。
[0023]可选的，还包括原料预处理步骤；所述原料预处理步骤包括：
[0024]将环氧树脂和酸酐类固化剂于50～70℃温度下干燥1～3h，将纳米颗粒于50～70℃温度下干燥12～24h。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]本专利技术环氧复合绝缘材料，将经过硅烷偶联剂表面改性后的纳米氧化铝颗粒掺入到环氧树脂基体中，在偶联剂的桥接作用下，纳米粒子表面能通过形成共价键、氢键的方式与环氧基体的分子链形成键合，在较强的颗粒
‑
基体相互作用力下，环氧树脂的分子链间的交联程度得到了提高，因此降低了整个材料体系内部的自由体积，当自由体积降低时，在高温条件下，氧气在材料内部的扩散能力将会受到限制，因此在相同的老化时长内，复合材料的表面老化将会被减缓。综上，本专利技术环氧复合绝缘材料在高温条件下具有较强的耐热老化能力，延缓高温老化速度，对保证电力电子器件的稳定高效运行、提高其使用寿命具有重要的意义。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例1环氧复合绝缘材料老化前的动态热机械测试结果图；
[0028]图2为本专利技术实施例1环氧复合绝缘材料老化后的动态热机械测试结果图；
[0029]图3为本专利技术对比例老化前的动态热机械测试结果；
[0030]图4为本专利技术对比例老化后的动态热机械测试结果。
具体实施方式
[0031]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是
本专利技术一部分的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0032]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0033]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0034]本专利技术一实施例中，提供一种环氧复合绝缘材料，以质量份数计，包括：1～5份纳米颗粒、80～100份环氧树本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环氧复合绝缘材料，其特征在于，以质量份数计，包括：1～5份纳米颗粒、80～100份环氧树脂、60～80份酸酐固化剂以及1～2份叔胺促进剂；其中，纳米颗粒为经过硅烷偶联剂表面改性后的纳米氧化铝颗粒。2.根据权利要求1所述的环氧复合绝缘材料，其特征在于，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或多酚型缩水甘油醚环氧树脂。3.根据权利要求1所述的环氧复合绝缘材料，其特征在于，所述酸酐类固化剂包括甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐或邻苯二甲酸酐。4.根据权利要求1所述的环氧复合绝缘材料，其特征在于，所述叔胺促进剂包括2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚、苄基二甲胺、2
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乙基
‑4‑
甲基咪唑、三乙胺或三乙醇胺。5.根据权利要求1所述的环氧复合绝缘材料，其特征在于，所述纳米颗粒的粒径为30～100nm。6.根据权利要求1所述的环氧复合绝缘材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括KH
‑
550偶联剂、KH
‑
560偶联剂或KH
‑
570偶联剂。7.一种权利要求1至6任一项所述环氧复合绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括：以质量份数计，将1～5份经过硅烷偶联剂表面改性后的纳米氧化铝颗粒和80～100份环氧树脂混合、搅拌及超声振荡，得到混合物；向混合物中加入60～80份酸酐固化剂和1～2份叔胺促进剂后，进行搅拌、脱泡和固化，...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东旭，武康宁，杨威，田野，王琨，陈赟，尹立，龙一苇，查孝鹏，李建英，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：