树脂中的接枝和非接枝颗粒的混合物制造技术

在一种应用中，本发明专利技术的接枝颗粒和非接枝颗粒混合物提供了高导热率树脂，所述树脂包含具有与主树脂基质接枝的第一类接枝３１高导热率颗粒的主树脂基质３２。还具有不直接与主树脂基质３２接枝的第二类非接枝３０高导热率颗粒。第一类颗粒和第二类颗粒占高导热率树脂为约２－６０％体积。第一类接枝颗粒和第二类非接枝颗粒为高导热率填料，长度为１－１０００ｎｍ，长宽比为３－１００。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利
涉及浸渍到树脂中的具有表面接枝官能团的高导热率材料。
技术介绍
就使用任何形式的电气设备而言，都需要电绝缘导体。在不断降低尺寸和使所有电气和电子系统简单化的推动下，相应地需要找到更好和更紧凑的绝缘体和绝缘体系。各种环氧树脂材料已广泛用于电绝缘体系，因为其为可轻易粘接于表面的坚韧和柔性电绝缘材料这些实际有益效果。传统的电绝缘材料，例如云母片和玻璃纤维，可表面涂布这些环氧树脂和与这些环氧树脂结合，以制备具有高机械强度、耐化学品性和电绝缘性能的复合材料。在许多情况下，环氧树脂已取代传统清漆，虽然这些材料在某些高电压电气设备中仍在不断使用。良好的电绝缘体本质上也通常是良好的热绝缘体，而良好的热绝缘性是不希望的。热绝缘性，尤其是对空气冷却的电气设备和部件而言，会降低所述部件以及整个设备的效率和耐久性。需要制备具有最大电绝缘性和最'J、热绝缘性的电绝缘体系。电绝缘通常以绝缘带形式出现，绝缘带本身具有多个层。这些类型的绝缘带共有的是在一个界面与纤维层结合的纸层，常用树脂浸渍纤维层和纸层。绝缘材料的优选类型为云母带。云母带的改进包括如美国专利6,103,882教导的催化云母带。可将云母带缠绕在导体上以提供非常好的电绝缘性。附图说明图1示出了这种情况的一个实例。所示为线圈13,所述线圈包括许多圏导体14，其在所示实例中^f皮装配成电木圈。线匝绝缘体15由纤维材料制备，例如玻璃或者玻璃和热处理过的Dacron。通过将一或多层复合云母带16缠绕在电木圈14上使所述线圏对地绝缘。这种复合带可为与柔软的背衬片材18(例如玻璃纤维布或聚对苯二曱酸乙二醇酯垫)结合的小云母薄片纸或毡，云母层20通过液体树脂粘合剂与其结合。 一般而言，依据电压要求将多层复合带16缠绕在所述线圈上。可将坚韧的纤维材料外带21的包层，例如玻璃纤维，用于所述线圈。—般而言，将多层云母带16缠绕在所述线圈上，十六或更多层云母带通常用于高压线圈。然后使树脂浸入所述带层。树脂甚至可独立于绝缘带用作绝缘体。遗憾的是，这种绝缘性只是进一步增加了散热的复杂性。所需要的是以下电绝缘体可较传统方法更有效地导热，但不会损害电绝缘性和包括机械和热性能在内的其他性能因素。现有技术还存在其他问题，某些问题将通过进一步阅读下文变得明显。专利技术概述考虑到上述内容，本专利技术方法和装置特别有助于声子转移，通过高导热率(HTC)浸渍介质，将HTC材料间的平均距离降低至声子平均自由程长度以下。这降低了声子散射，并产生更大的远离热源的声子净流。然后可将树脂浸入主基质介质中，例如多层绝缘带。高导热率(HTC)有机无机混合材料可由不连续的两相有机无机复合物形成、由基于分子合金的有机无机连续相材料形成和由其中在树状物芯皮结构中有机无机界面非不连续的不连续有机树状物6复合物形成。可形成连续相材料结构，该结构通过确保结构组件长度大小小于或相当于造成热传递的声子分布，提高声子转移和降低声子散射，和/或例如通过提高基质整体结构有序性和/或通过有效消除或降低复合物中界面声子散射而减少声子散射中心的数量。连续的有机-无机杂合物可通过将无机、有机或有机-无机杂合物纳米颗粒结合到线性或交联聚合物(包括热塑性塑料)和热固性树脂中形成，其中纳米颗粒的尺寸与聚合物或网络链段长度(通常为1-50 nm或更大)相比为同一数量级或更小。这些多种纳米颗粒可包含活性表面以形成紧密共价结合的杂合有机无机均匀材料。对于无机有机树状物存在类似要求，其可一起反应或者与基质聚合物或活性树脂反应形成连续材料。在不连续和连续的有机无机杂合物的情况，有可能使用溶l交凝胶化学以形成连续的分子合金。所得材料具有较传统电绝缘材料更高的导热率，当用作未反应真空压力浸渍树脂时，可在传统云母玻璃带结构中用作粘合树脂，以及可用作单独的材料，以实现在转动和静态发电站以及高压(约大于5 kV)和低压(约小于5 kV)电气设备、部件和产品中的电绝缘应用。基于使用纳米级至微米级无机填料和在有机主材料存在下，具有指定物理性质和性能特性的经设计的电绝缘材料的形成需要制备可与有机主体形成紧密界面的颗粒表面。这可通过接枝化学基团至填料表面实现，从而使所述表面与主基质化学和物理相容，或者所述表面可包含与有机主体反应在颗粒和主体间形成共价键的化学活性官能团。在有机主材料存在下，使用纳米级至微米级无机填料需要制备具有确定表面化学以及整体介电性质和电性质及导热率的颗粒。大部分无机材料不允许独立选择结构特性，例如其形状、大小和性质以适于不同电绝缘应用，或获得具有性质和性能的适当平衡的复合物。这可通过以下方式实现选择具有合适的堆积性质和形状和大小特性的颗粒，然后改变表面和界面性质和其他特性以获得对电绝缘应用所需的复合物性质和性能的额外控制。这可通过所述颗粒的合适表面涂层实现，这可能包括制备金属和非金属无机氧化物、氮化物、碳化物及混合体系以及有机涂层，其中所述有机涂层包含能与作为电绝缘体系中的主材料的合适有机基质反应的活性表面基团。所得未反应或部分反应形式的杂合材料和复合物可在云母玻璃带结构中用作粘合树脂，在其他玻璃纤维、碳纤维以及层型和纺织复合物中用作用于传统云母带结构的未反应真空压力和总真空压力浸渍树脂，以及用作单独的材料，以实现在转动和静态发电站以及高压和低压电气设备、部件和产品中的电绝缘应用。除利用接枝HTC颗粒外，本专利技术还在最终载荷树脂中使用接枝HTC颗粒和非接枝HTC颗粒的混合物。接枝类颗粒和非接枝类颗粒可分别包含所讨论的全部种类HTC颗粒，尽管某些应用可能偏好于不同类别中的不同颗粒。两类颗粒也可具有其他表面处理以产生不同效果。在接枝颗粒和非接枝颗粒混合物的一种应用中，本专利技术提供了高导热率树脂，所述树脂包含具有与主树脂基质接枝的第一类接枝高导热率颗粒的主树脂基质。此外，还有不直接与主树脂基质接枝的第二类非接枝高导热率颗粒。第 一类颗粒和第二类颗粒占高导热率树脂为约2-60%体积。第一类接枝颗粒和第二类非接枝颗粒为高导热率填料，长度为1-1000 nm,长宽比为3-100。在具体实施方案中，第一类颗粒和第二类颗粒占约25-40%。可对第二类非"t妄枝颗粒进行表面处理以使其不与其类中的其他颗粒反应。同时，可对第二类非接枝颗粒进行表面处理以使其与其类中的其他颗粒反应，在主树脂基质中形成聚集体。可对笫一类接枝颗粒进行表面处理以使其与笫二类非接枝颗粒反应。在其他具体实施方案中，第一类接枝颗粒的平均长度分布比第二类非接枝颗粒大至少十倍。主树脂网络包括环氧树脂、聚酰亚胺环氧树脂、液晶环氧树脂、氰酸酯、聚丁二烯以及前述化合物的合8适混合物。使高导热率树脂浸入复合带中，使高导热率树脂浸入复合带后可将第二类非接枝颗粒结合到高导热率树脂中。在其他实施方案中，通过应用高温和紫外光中的至少一种使非接枝颗粒与主树脂接枝。导热率颗粒为氧化物、氮化物和碳化物中的至少一种。在接枝颗粒和非接枝颗粒混合物的另一种应用中，本专利技术提供了高导热率树脂，所述树脂包含主树脂基质，与主树脂基质接枝的第一类接枝高导热率颗粒，以及不与主树脂基质接枝的笫二类非接枝高导热率颗粒。虽然第一类颗粒可提供某些导热率益处，^旦其没有必要必须是本文所述的HTC类颗粒。第一类颗粒和第二类颗粒占高导热率树脂为约4-60%体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高导热率树脂，所述树脂包含：　主树脂基质；　与所述主树脂基质接枝的第一类接枝高导热率颗粒；和　不直接与所述主树脂基质接枝的第二类非接枝高导热率颗粒；　其中所述第一类颗粒和所述第二类颗粒占所述高导热率树脂约２－６０ ％体积；　其中所述第一类接枝颗粒和所述第二类非接枝颗粒为高导热率填料，长度为１－１０００ｎｍ，长宽比为３－１００。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G斯蒂芬斯，JDB史密斯，JW伍德，
申请(专利权)人：西门子发电公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]