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一种高导热柔性环氧树脂绝缘材料及其制备方法与应用
2019/11/27 21:45:14 minhong

一、背景

  在电气绝缘领域中,环氧树脂是一种重要的固体绝缘材料,且是常用的电子封装材料。一方面,随着电气工程领域电压等级的提升和电力电子化发展对频率的提升,对绝缘材料的导热能力提出了更高的要求。另一方面,随着柔性电力电子器件的发展,也要求绝缘导热材料具有一定的柔性。在实际使用环境中,环氧树脂绝缘材料面临高场强、高频率的电场环境,产热问题严重,但是纯的环氧树脂本身的热导率低,热传导能力差,长期使用时存在绝缘热老化失效的隐患,对设备的安全稳定运行构成威胁。因此,研制出一种高导热柔性环氧树脂绝缘材料及其制备方法,对于提高电力系统中的绝缘可靠性,提高绝缘材料应用的经济性具有十分重要的意义。

二、实验步骤

聚酰亚胺前驱体电纺液的制备:

 (1)将4 ,4 '-二氨基二苯醚和均苯四甲酸二酐均匀分散在N ,N-二甲基甲酰胺溶液中,在冷冻液保温的条件下搅拌10-12小时,其中4 ,4 '-二氨基二苯醚和均苯四甲酸二酐的分子数比为1:0 .8-1 .2,且每克4 ,4 '-二氨基二苯醚粉末对应N ,N-二甲基甲酰胺15-25毫升,冷冻液温度保持在-5-5℃;反应结束后,将电纺液放置于20-30℃下静置8-10小时;

聚酰亚胺纳米纤维膜的制备:

    将聚酰亚胺前驱体电纺液转移到静电纺丝机的供液装置中,通过输液管与电纺针头相连接;在高压电场中,由电纺针头喷射出来的电纺液形成的纳米纤维,在接收装置上获得由该纳米纤维形成的纳米纤维膜;

对高导热微纳米填料颗粒进行表面修饰:

 (1)将表面修饰剂、无水乙醇、去离子水按照1:20~400:200~1500制成混合溶液,称取一定质量的高导热微纳米填料颗粒(高导热微纳米填料颗粒的质量与所述混合溶液的比为1克:5~50毫升),将其分散于混合溶液中,超声10-30分钟后在20-70℃下磁力搅拌4-8小时,经离心后在40-80℃真空干燥箱中干燥16-32小时,研磨后备用;

    (2)将经过表面修饰的高导热微纳米填料均匀分散在环氧树脂中,其中每毫克经过表面修饰的高导热微纳米填料对应的环氧树脂为5-20毫克,在大功率机械搅拌器下搅拌15-30分钟,其中转速为900-1100转每分钟;

    (3)将经过表面修饰的高导热微纳米填料和环氧树脂的混合物在真空箱中抽真空脱气30-50分钟,即得到掺杂高导热微纳米填料的环氧树脂。

以聚酰亚胺纳米纤维膜为基底,抽滤掺杂经表面修饰的高导热微纳米填料环氧树脂混合物加热固化:

    (1)将聚酰亚胺纳米纤维膜浸泡于表面修饰剂、无水乙醇、去离子水的混合溶液1-5小时;反应结束后,取出浸泡后的聚酰亚胺纳米纤维膜置于真空干燥箱干燥3-9小时,其中真空干燥箱温度为40-70℃;

    (2)将干燥后的聚酰亚胺纤维薄膜为基底,在真空泵作用下抽滤所得到的掺杂高导热微纳米填料的环氧树脂;

    (3)将处理的掺杂高导热微纳米填料经固化反应,即得到高导热柔性环氧树脂绝缘材料。

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