[发明专利]绝缘材料

说明书

技术领域

本发明涉及包含环氧树脂的电绝缘材料，其中填充材料或填充剂已分散于该环氧树脂中。

背景技术

迄今为止，已知绝缘材料可包括注塑料，所述注塑料包括例如，其中已分散由硅胶组成填充材料的环氧树脂。由于注塑料有环氧树脂作为树脂组分，所以除具有绝缘特性之外，它还可显示出环氧树脂的特性，从而确保它能提供优良的耐热特性。因此，注塑料已用于包括如汽车的点火线圈以及其它应用中(见日本公开特许公报(特开)号11-111547)。在这种注塑料中，其绝缘特性可随着所加填充材料量的增加而提高。

另一方面，近来，已经注意到包含树脂材料的复合材料，其中该树脂材料中已分散粘土经有机处理得到的有机化粘土。更具体地讲，已开发了含分散于环氧树脂中的有机化粘土的复合树脂材料(见The Journal of Adhesion Society of Japan，the Adhesion Society of Japan，No.11，Vol.40，2004，p.532-535)。在这种复合树脂材料中，与环氧树脂本身相比，有机化粘土的分散有效地改善所得复合树脂材料的机械特性。

然而，在上述注塑料中存在问题，即当增加所加填充材料的量以改善耐热特性时，源自环氧树脂的特性可被变质，从而导致耐热特性损失和其它问题。此外，电力长时间应用易引起电介质击穿问题。而且，在上述其中已分散有机化粘土的树脂材料中，尽管它可改善机械特性如拉伸强度等，但没有涉及绝缘特性的描述。

发明内容

本发明目的是提供能具有优良电绝缘特性，而基本上不会引起树脂本身特性损失的绝缘材料。

本发明涉及包含环氧树脂、固化剂和纳米填充材料的绝缘材料，该纳米填充材料即具有纳米级尺寸的填充材料，厚度不大于2nm且其长径比不大于40，其特征在于：

1)纳米填充材料或纳米尺寸填充材料，该材料包含分散于环氧树脂中的有机化粘土，且

2)该有机化粘土包含用有机仲、叔或季铵离子有机处理的具有层状结构的粘土矿物质，该铵离子具有与两个、三个或四个有机改性基团键合的氮原子。

本发明绝缘材料包含纳米填充材料、环氧树脂和固化剂，其中该纳米填充材料包含分散于环氧树脂中的有机化粘土，所述有机化粘土通过用特定有机铵离子将粘土矿物质有机化或有机处理制备。在该绝缘材料中，当有机化粘土分散于环氧树脂中时，有机化粘土的层状结构被破坏，因此纳米填充材料以如在厚度不大于2nm且长径比不大于40的板分散于环氧树脂中。

因此，本发明绝缘材料可提供优良的绝缘特性。此外，与由二氧化硅组成的先有技术填充材料比较，本发明绝缘材料即使仅含少量纳米填充材料，也可提供令人满意的绝缘特性。结果，所述绝缘材料可具有优良的耐热特性，不会降低环氧树脂内在的特性如耐热性和其他特性。

此外，在将绝缘材料固化之后，本发明绝缘材料仍可具有优良的绝缘特性。

在下文中，将结合图1-5，描述本发明绝缘材料可显示出上述优良绝缘特性的原因。

图1图示先有技术绝缘材料9，其通过向环氧树脂90中加入由二氧化硅组成的填充材料95而制备。如该图所示，绝缘材料9为矩形模塑产品。矩形绝缘材料9的一个表面具有通过烘培导电糊膏而得到的导电表面98，当电极针9从导电表面98的背面插入至绝缘材料9，持续应用高于预定水平电压时，在绝缘材料9中引起电介质击穿。图1图示在先有技术绝缘材料9中引起电介质击穿时，电介质击穿的发展(图1中粗箭状线表示)。

如图1中所示，因避开环氧树脂90中的填充材料95，绝缘材料9中电介质击穿一般迂回前进。因此，如同一图中所示，在向环氧树脂90中加入填充材料95的情况中，电介质击穿的前进长度(图1中粗箭状线的长度)使迂回路线的长度伸长，从而使电介质击穿变得困难。从该图可认识到，由二氧化硅和其他组分组成的先有技术填充材料具有大体积，加入少量该先有技术填充材料难以增加迂回路线的长度。

与此相反，如图5中所示，在本发明绝缘材料1中，环氧树脂2包含分散于该环氧树脂2中的非常小的纳米填充材料3，在厚度为2nm或更小时，其长径比为40或更小。因此，前进路线的长度(图5中的粗箭状线)可随加入相对少量的填充材料1而容易地增加。结果，认为电介质击穿难以发生，从而提供高度增加的绝缘特性。注意，在图5中，图解了当电极针8插入绝缘材料1中，将电压施加至绝缘材料1时，在具有已形成导电表面10的矩形绝缘材料1中引起的电介质击穿发展。

如上所述，即使含少量纳米填充材料，本发明绝缘材料也难以发生电介质击穿，从而提供优良的绝缘特性。