一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑及其製備方法與流程

2024-01-23 23:08:15 1

本發明涉及電器絕緣材料
技術領域：
，具體涉及一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑及其製備方法。
背景技術：
：絕緣膠粘劑主要的應用領域有：電機主絕緣雲母帶的膠粘劑；其他絕緣上膠複合材料的膠粘劑、電機及電器設備粘結與灌封。隨著電機電器向著高電壓等級、大功率、大容量、高性能方向發展，絕緣膠粘劑有以下幾個方向發展：1、高耐熱等級及高導熱性；2、高電氣性能；3、高機械強度；4、低介質損耗。環氧樹脂、有機矽樹脂、改型酚醛樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂及聚硫橡膠等為基料的膠粘劑的出現，成功解決了一系列的粘結和絕緣密封等問題。隨著近幾年來電子產品的迅猛發展，電子部件的高密度安裝而帶來的散熱需求增大，使得導熱膠粘劑在電路板印刷、半導體包裝、散熱設計行業中需求增加。而由環氧樹脂組合的固化物因其良好的絕緣性、低收縮率、耐化學品性、膠粘性能優秀而得到大規模應用。環氧樹脂膠粘劑是應用最廣泛的一種膠粘劑，但是單純的環氧樹脂粘度較大、散熱不好，熱量來不及散除，不適用於大功率電機電器設備，故需要研發一種改性環氧樹脂膠粘劑，克服現有環氧膠粘劑的不足之處。另一方面酚醛類膠粘劑是以酚醛樹脂(採用苯酚與甲醛反應製得)主要成分的膠粘劑。由於反應條件不同(含助劑不同)它可以形成熱塑性樹脂或熱固性樹脂。酚醛膠粘劑具有成本較低(低於環氧膠粘劑)、耐熱性能較好的特點，但存在脆性的缺點。而對於高壓電器設備來說，其工作環境溫度高，強腐蝕性，絕緣等級要求高。現有酚醛膠粘劑的性能指標尚不能滿足上述要求，對於不同種金屬之間、金屬與塑料之間的粘接存在粘接強度、韌性及耐老化性能方面有待進一步提高的問題。因此研發新的性能優異的導熱絕緣膠粘劑和製備工藝具有重要的意義。技術實現要素：針對現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑，該導熱絕緣膠粘劑具有具有粘接性能好、導熱係數高、耐腐蝕、耐高溫、絕緣性能和抗老化性能較好的優點，特別適用於高壓電器設備間的粘結，同時本發明的製備方法成本較低、原料易得且工藝簡明，具有較大的實用價值和良好的應用前景。本發明解決技術問題採用如下技術方案：本發明提供了一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑，包括以下重量份的原料：酚醛樹脂40-50份、環氧樹脂60-70份，二氧化矽10-20份、雲母粉35-45份、丁腈膠乳15-25份、環烷酸鋅2-4份、聚醯胺樹脂2-4份、固化劑8-16份、促進劑3-5份、稀釋劑9-15份、偶聯劑4-8份和絕緣導熱劑10-20份。優選地，所述高壓電器用導熱絕緣膠粘劑包括以下重量份的原料：酚醛樹脂45份、環氧樹脂65份，二氧化矽15份、雲母粉40份、丁腈膠乳20份、環烷酸鋅3份、聚醯胺樹脂3份、固化劑12份、促進劑4份、稀釋劑12份、偶聯劑6份和絕緣導熱劑15份。優選地，所述環氧樹脂為雙酚a型環氧樹脂、雙酚f型環氧樹脂和多官能團型環氧樹脂中的一種或幾種。優選地，所述固化劑為胺類固化劑和酸酐類固化劑中的一種或幾種；所述促進劑為乙醇胺、促進劑px中的一種或幾種。優選地，所述稀釋劑為非活性稀釋劑丙酮；所述偶聯劑為矽烷偶聯劑。優選地，所述絕緣導熱劑包括碳化矽、氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、金剛石粉和氮化矽中的一種或多種。本發明還提供了一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑的製備方法，包括以下步驟：步驟一，按要求稱量各組分備用；步驟二，將偶聯劑、稀釋劑混合加入高速攪拌機中，在攪拌轉速300-400r/min下攪拌5-10分鐘，再加入二氧化矽、雲母粉、環烷酸鋅和絕緣導熱劑，繼續攪拌25-35分鐘，送入烘乾箱中烘乾得到混合物a；步驟三，將酚醛樹脂、環氧樹脂、聚醯胺樹脂加入高速攪拌機中，在攪拌轉速200-300r/min下攪拌20-30分鐘時，再加入丁腈膠乳、固化劑、促進劑和步驟二製得的混合物a，以250-350r/min的攪拌轉速繼續攪拌15-25分鐘，製得發明的高壓電器用導熱絕緣膠粘劑。優選地，所述高壓電器用導熱絕緣膠粘劑的製備步驟為：步驟一，按要求稱量各組分備用；步驟二，將偶聯劑、稀釋劑混合加入高速攪拌機中，在攪拌轉速350r/min下攪拌8分鐘，再加入二氧化矽、雲母粉、環烷酸鋅和絕緣導熱劑，繼續攪拌30分鐘，送入烘乾箱中烘乾得到混合物a；步驟三，將酚醛樹脂、環氧樹脂、聚醯胺樹脂加入高速攪拌機中，在攪拌轉速250r/min下攪拌25分鐘時，再加入丁腈膠乳、固化劑、促進劑和步驟二製得的混合物a，以300r/min的攪拌轉速繼續攪拌20分鐘，製得發明的高壓電器用導熱絕緣膠粘劑。與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：（1）本發明的一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑添加的絕緣導熱劑主要為碳化矽、氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、金剛石粉和氮化矽中的一種或幾種，能夠有效提高製備的膠黏劑的導熱性能，同時不影響其絕緣性。（2）本發明的一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑通過添加的雲母粉和二氧化矽能夠有效增強膠粘劑的絕緣性能，同時還能夠提高膠粘劑的溫度穩定性。（3）本發明的一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑主料採用了酚醛樹脂和環氧樹脂相結合，並添加了聚醯胺樹脂作為改性劑，大大提高了發明的膠粘劑的粘結性能和機械性能。（4）本發明的一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑添加的固化劑、促進劑、環烷酸鋅能大幅提高製備的導熱絕緣膠粘劑的機械性能和耐老化耐腐蝕性能。（5）本發明的一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑的製備方法，其材料成本較低、原料易得且工藝簡明，具有較大的實用價值和良好的應用前景。具體實施方式下面結合具體實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。實施例1.本實施例的一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑，包括以下重量份的原料：酚醛樹脂40份、環氧樹脂60份，二氧化矽10份、雲母粉35份、丁腈膠乳15份、環烷酸鋅2份、聚醯胺樹脂2份、固化劑8份、促進劑3份、稀釋劑9份、偶聯劑4份和絕緣導熱劑10份。本實施例中環氧樹脂為雙酚a型環氧樹脂。本實施例中固化劑為胺類固化劑；所述促進劑為乙醇胺。本實施例中稀釋劑為非活性稀釋劑丙酮；所述偶聯劑為矽烷偶聯劑。本實施例中絕緣導熱劑為碳化矽。本實施例的一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑的製備方法，包括以下步驟：步驟一，按要求稱量各組分備用；步驟二，將偶聯劑、稀釋劑混合加入高速攪拌機中，在攪拌轉速300r/min下攪拌10分鐘，再加入二氧化矽、雲母粉、環烷酸鋅和絕緣導熱劑，繼續攪拌35分鐘，送入烘乾箱中烘乾得到混合物a；步驟三，將酚醛樹脂、環氧樹脂、聚醯胺樹脂加入高速攪拌機中，在攪拌轉速200r/min下攪拌30分鐘時，再加入丁腈膠乳、固化劑、促進劑和步驟二製得的混合物a，以250r/min的攪拌轉速繼續攪拌25分鐘，製得發明的高壓電器用導熱絕緣膠粘劑。實施例2.本實施例的一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑，包括以下重量份的原料：酚醛樹脂50份、環氧樹脂70份，二氧化矽20份、雲母粉45份、丁腈膠乳25份、環烷酸鋅4份、聚醯胺樹脂4份、固化劑16份、促進劑5份、稀釋劑15份、偶聯劑8份和絕緣導熱劑20份。本實施例中環氧樹脂為雙酚f型環氧樹脂。本實施例中固化劑為酸酐類固化劑；所述促進劑為促進劑px。本實施例中稀釋劑為非活性稀釋劑丙酮；所述偶聯劑為矽烷偶聯劑。本實施例中絕緣導熱劑為氮化硼。本實施例的一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑的製備方法，包括以下步驟：步驟一，按要求稱量各組分備用；步驟二，將偶聯劑、稀釋劑混合加入高速攪拌機中，在攪拌轉速400r/min下攪拌5分鐘，再加入二氧化矽、雲母粉、環烷酸鋅和絕緣導熱劑，繼續攪拌25分鐘，送入烘乾箱中烘乾得到混合物a；步驟三，將酚醛樹脂、環氧樹脂、聚醯胺樹脂加入高速攪拌機中，在攪拌轉速300r/min下攪拌20分鐘時，再加入丁腈膠乳、固化劑、促進劑和步驟二製得的混合物a，以350r/min的攪拌轉速繼續攪拌15分鐘，製得發明的高壓電器用導熱絕緣膠粘劑。實施例3.本實施例的一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑，包括以下重量份的原料：酚醛樹脂45份、環氧樹脂65份，二氧化矽15份、雲母粉40份、丁腈膠乳20份、環烷酸鋅3份、聚醯胺樹脂3份、固化劑12份、促進劑4份、稀釋劑12份、偶聯劑6份和絕緣導熱劑15份。本實施例中多官能團型環氧樹脂。本實施例中固化劑為胺類固化劑；所述促進劑為乙醇胺。本實施例中稀釋劑為非活性稀釋劑丙酮；所述偶聯劑為矽烷偶聯劑。本實施例中絕緣導熱劑包括氮化矽。本實施例的一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑的製備方法，包括以下步驟：步驟一，按要求稱量各組分備用；步驟二，將偶聯劑、稀釋劑混合加入高速攪拌機中，在攪拌轉速350r/min下攪拌8分鐘，再加入二氧化矽、雲母粉、環烷酸鋅和絕緣導熱劑，繼續攪拌30分鐘，送入烘乾箱中烘乾得到混合物a；步驟三，將酚醛樹脂、環氧樹脂、聚醯胺樹脂加入高速攪拌機中，在攪拌轉速250r/min下攪拌25分鐘時，再加入丁腈膠乳、固化劑、促進劑和步驟二製得的混合物a，以300r/min的攪拌轉速繼續攪拌20分鐘，製得發明的高壓電器用導熱絕緣膠粘劑。以上各實施例製備的高壓電器用導熱絕緣膠粘劑的性能測試結果如下：測試項目實施例1實施例2實施例3對比例熱導率（w/m·k）2.132.242.181.41電阻率（ω·cm）6×10135×10135.5×10133×1013粘結剪切強度（mpa）9.358.278.967.86本發明的一種高壓電器用導熱絕緣膠粘劑具有粘接性能好、導熱係數高、耐腐蝕、耐高溫、絕緣性能和抗老化性能較好的優點，特別適用於高壓電器設備間的粘結，同時本發明的製備方法成本較低、原料易得且工藝簡明，具有較大的實用價值和良好的應用前景。對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。當前第1頁12