[发明专利]一种高纯度电熔刚玉氧化铝环氧浇注填料制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于电气、电子领域绝缘封装材料，涉及一种高纯度电熔刚玉氧化铝环氧浇注填料制备方法。

背景技术：

环氧树脂具有优异的电气绝缘性能，高的机械强度、耐热、耐化学腐蚀和良好的工艺性能，已成为电子、电气工业中优质经济的电工绝缘材料，广泛应用于电子、电气元器件绝缘封装及高压开关、干式变压器、高压电流互感器等高压电器中绝缘件制备。近年来，随着SF₆电器产品，特别是全封闭SF₆组合电器(GIS)的发展，对环氧浇注件的要求更加严格。要求环氧树脂浇注件不仅具有高的电气绝缘性能及高的机械强度，还需具有优良的耐SF₆分解气体腐蚀的特性。

为降低环氧树脂固化收缩率，防止环氧树脂固化开裂，需在环氧树脂浇注料中填加的无机填料。常用的是硅微粉和氧化铝两种填料。硅微粉填料的浇注工艺比较成熟，浇注质量易保证，浇注制品的废品率低。但是在充有SF₆气体的高压设备中，SF₆气体在电弧放电时离解产生HF气体，易与浇注件中SiO₂填料发生反应，生成SiF₄气体后逸出，使浇注件表面发生腐蚀，影响环氧浇注件绝缘性能，故SiO₂不能直接用作GIS中接触SF₆气体的绝缘部件的填料。而氧化铝(Al₂O₃)在酸性介质中稳定，不与HF及其他酸性分解物作用，在电弧放电中，仍具有良好的绝缘性能和机械性能，是用作GIS中绝缘部件的理想的填料。

环氧浇注料中，氧化铝填料的填充量是一个十分重要的指标，氧化铝填充量越大，热传导率越大，固化反应的放热越少，固化收缩越小，固化物的膨胀系数越小，环氧浇注件刚性强，尺寸稳定。早期我国环氧浇注使用的是普通工业氧化铝，γ-Al₂O₃不但填充量低，而且环氧浇注料起始粘度高，粘度增长快，浇注困难，固化物的收缩性大，造成固化物的机械性能降低。α-Al₂O₃属三方晶系，结构最紧密，活性低，高温稳定。具有很好的介电性能及耐热、耐腐蚀性能。采用α-Al₂O₃作环氧浇注填料，其填充量大，浇注制品收缩小，强度高，性能稳定。所以在SF₆高压电器中，绝缘件广泛采用α-Al₂O₃作为环氧树脂浇注件填料。

α-Al₂O₃(氧化铝)填料的生产方法有两种，采用工业氧化铝煅烧的烧结法及采用电熔刚玉法制造氧化铝填料。

烧结法Al₂O₃填料和电熔法Al₂O₃填料组织上最明显的差别是结晶形态和颗粒球形度。烧结法Al₂O₃填料颗粒小于6μm颗粒大多为单晶，形状对称好，球形度高；而粒度较大的填料颗粒图为多晶粒团聚构成，颗粒表面粗糙、晶粒间存在气孔，球形度差，浸润填料所需环氧树脂多，填充量低，难以形成大小合适的粒级配合。电熔法Al₂O₃填料颗粒均为单晶体，填料颗粒表面光滑平整，颗粒内无气泡，填料颗粒的比表面积小，浸润颗粒表面所需环氧树脂量也少，可以采用多种粒级搭配，增加填料加入量。但电熔刚玉的品种较多，其主要来源于磨料工业，其中氧化铝纯度最高的是电熔白刚玉。电熔白刚玉的中Al₂O₃含量在99％以上，但磨料工业电熔刚玉中主要Na₂O杂质量太高，达到0.5％以上，远高于环氧浇注氧化铝填料Na₂O含量的标准，造成氧化铝填料填加入量少，环氧浇注料的起始粘度高，可使用时间短，难以用于绝缘浇注材料。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种高纯度电熔刚玉氧化铝环氧浇注填料制备方法，该制备方法简单、且材料纯度高，含Na₂O杂质量少。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明在传统磨料工业电熔刚玉制造方法基础上，通过在刚玉冶炼过程加入可以和氧化铝原料中Na₂O杂质形成挥发物的添加剂的方法，除去Na₂O。工业化获得高纯度、低成本的电熔刚玉型氧化铝填料。