一種導熱絕緣膠及製備方法與流程
2023-05-24 01:33:56 3
本發明屬於複合材料領域。具體來說，本發明涉及一種導熱、絕緣性能良好的改性 氮化鋁填充環氧樹脂複合材料。
背景技術：
電機線圈密封膠，對深海水下電機轉子線圈進行密封，固化後需要能承1000米水壓強度和密封，且應具有良好的絕緣性，防止線圈破損短路，同時電機工作時會放出大量熱量，該膠黏劑需要耐熱，同時有良好導熱性能，能及時將熱量傳導，降溫材料溫度。
中國專利CN 102532606 B，發明名稱為一種改性氮化鋁填充環氧樹脂複合材料，主要由環氧樹脂以及其中夾雜的上述改性氮化鋁粉末構成 ； 所述環氧樹脂和改性氮化鋁的質量比為 ：（2~11）:1。該複合材料熱導率 比純樹脂增加 2 ～ 3 倍，熱導率可達 0.73W·m-1·K-1。
技術實現要素：
本發明提供一種耐熱、良好導熱性能的導熱絕緣膠。
本發明的技術方案是：一種導熱絕緣膠，導熱絕緣膠由耐溫型環氧樹脂內填充氮化鋁，氮化鋁由粒徑大小不同且呈圓球形顆粒組成；其中氮化鋁為納米級氮化鋁、微米級氮化鋁、毫米級氮化鋁。
進一步地，上述氮化鋁質量份數比為：（納米級氮化鋁+微米級氮化鋁）∶毫米級氮化鋁=（120～150）∶（100～320）。
進一步地，上述環氧樹脂和氮化鋁質量份數比100∶（250～440）。
進一步地，上述環氧樹脂、（納米級氮化鋁+微米級氮化鋁）、毫米級氮化鋁的質量份數比為：100∶（120～150）∶（100～320）。
進一步地，上述導熱複合材料的膠液固化前黏度為4000～5000cps。
上述任意一種導熱絕緣膠的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟 ：
①將上述材料按比例混合後，升溫降低材料體系黏度；
②攪拌3-4小時機械攪拌混勻微粒，再通過超聲波震蕩1小時進一步充分混勻微料；出料前真空攪拌脫泡；倒入需要灌注處，真空震動脫泡，並升溫固化。
進一步地，上述步驟①升溫溫度為40-50℃，步驟②固化升溫步驟為：80-90℃，4小時，120℃，2小時固化。
本發明的創新點是：
1）材料配方組合 採用特種高性能環氧與高導熱絕緣填料組合；
2）為提升導熱率，通過添加各種粒徑氮化鋁，能進一步進行互補優化填充；
3）採用毫米級氮化鋁顆粒，大幅提升氮化鋁加入量，且採用球形氮化鋁顆粒(微米級氮化鋁粉末，經燒結配方造粒，離心力作用下快速凝結，再經高溫燒制製得)，增加導熱膠的流動性，方便其隨料倒出，大幅提升導熱率。
說明：加氮化鋁粉粒（微米級及更小粒徑），現有技術100份樹脂加入氮化鋁量超過150份，膠液黏度就很大了，膠液黏度大，流動性差，不利於操作和脫泡，且絕熱性能樹脂對導電填料都形成包覆，大大降低其導熱性，而不同粒徑的氮化鋁同時加入時，在樹脂黏度並不太高情況下，能加入250-440份氮化鋁，且大顆粒氮化鋁直接相連，能大幅度提升其導熱率。
本發明的導熱絕緣膠有益效果是：
熱導率可達 3～5 W/（m·K）；絕緣性優，表面電阻：6.4×1011Ω，體積電阻：7.5×1014Ω/cm。
耐溫性好：測試膠液固化後玻璃化溫度高於300℃，強度高、粘接力強、密封性好，模擬小電機試驗，封電圈後15MPA水壓試驗（滿足1000米水壓要求），能密封。
膠液固化前黏度低（約4000-5000cps），易操作，易脫泡。
具體實施方式
實施例：
對於該點可以到時以圖進行輔助，並通過一定的理論分析進行闡述；
從上表可以看出，只加入氮化鋁微粒（納米、微米級）時，最多加入到150份左右（再多加粘度大，不利於脫泡、注膠），而在該料中再加入一定量大粒徑氮化鋁（毫米級顆粒），幾乎不會造成其流動性變差，而當氮化鋁微粒量減小時，大粒徑氮化鋁仍能再略提高加入量，如上表幾個典型配方。
下表是本發明的優選方案
導熱率大幅提升原理：
1、為保證絕緣導熱膠導熱率提升，所選原材料首先應都具備絕緣性，樹脂為絕熱材料（導熱率低至0.2 W/（m·K）），在樹脂中添加絕緣但導熱率優異的氮化鋁填料（導熱率高至320 W/（m·K））；
2、為提高膠液導熱率，應最大幅度提升導熱填料氮化鋁的加入量，一般方法採用添加氮化鋁微粒（納米級至微米級氮化鋁），本發明中，氮化鋁微粒與毫米級氮化鋁顆粒混合添加，通過大顆粒氮化鋁間隙填充小顆粒氮化鋁間隙，大幅提升氮化鋁填入量，從而大幅提升膠液整體導熱率；
3、氮化鋁微粒表層被樹脂包覆，全部被隔絕成各個「孤島」，而樹脂是絕熱的，整體導熱性不佳，而在填入大顆粒球形氮化鋁後，由於氮化鋁密度（3.2g/cm3）遠大於樹脂密度（1-1.1 g/cm3），氮化鋁顆粒密度比樹脂/氮化鋁膠液密度大，其會因重力下沉，導致很多氮化鋁大顆粒直接相挨，在材料裡面直接形成氮化鋁導熱網絡線，大大提升了其導熱率；
4、氮化鋁顆粒選用球形狀，增大其流動性。本方明方案初期也選用不規則毫米級氮化鋁顆粒，發現其加入後沉底部堆積，無法流動。
以上結合表格詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。