[发明专利]一种绝缘复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种绝缘复合材料及该复合材料的制备方法。

背景技术

二氧化锆是锆的主要氧化物，通常状况下为白色无臭无味晶体，难溶于水、盐酸和稀硫酸。其化学性质不活泼，且高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质，使它成为重要的性能材料。

二氧化锆在陶瓷材料和涂层材料中使用较为广泛，在功能陶瓷中，二氧化锆作为陶瓷原料，和其他组分在高温下煅烧，即可制备出含有二氧化硅的绝缘耐高温材料，在陶瓷材料中，二氧化锆的存在形式是与其他金属氧化物及者非金属碳化（和）或氮化物结合，形成一种稳定的结构；在涂层材料中，一般作为涂层组分，通过主体树脂和其他组分的交联固化作用，存在于形成的薄膜之中，以发挥其性能，其存在形式是单一的或者和高分子材料形成并不稳固的交联结构。

经研究，二氧化锆的存在形态对于材料的性能，尤其是绝缘性能，影响较大。在陶瓷材料中和涂层材料中使用，其性能相差较大，一般在陶瓷材料中，其陶瓷材料的优良性能，其性能也得到提升。即使在陶瓷材料中，二氧化锆存在的形态的不同，也会对其性能造成影响。

发明内容    

本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种绝缘复合材料及其制备方法。

本发明的技术方案：一种绝缘复合材料，包括基体材料和表面涂层，

其中基体材料的主要成分为氮化硅陶瓷粉，在陶瓷粉表面包覆有氧化锆纳米粒子层，厚度为50-200nm；

其中，表面涂层由以下质量份数的各个组分构成：有机硅树脂40-65份、玻璃纤维5-10份、硅烷偶联剂5-10份和固化剂4-10份。

作为优选，氮化硅陶瓷粉的平均粒径为2-5um。

作为优选，固化剂为三乙烯四胺或聚酰胺。

一种绝缘复合材料的制备方法，制备步骤如下：

（1）取平均粒径为2-5um的陶瓷微粉，研磨分散之后进行干燥；

（2）将陶瓷微粉放入化学气相沉积反应室，抽真空，真空度为5-80Pa，调整反应温度为800-1250℃，以四烷氧基锆为前驱体，控制前驱体蒸发温度为350-450℃，通入氢气和氩气，调整反应室的旋转速率为15-60r/min，反应时间15-45min，反应结束后，冷却取出；

（3）将包覆有二氧化锆层的陶瓷微粉取出后过200目筛，然后放入高温炉中进行煅烧，温度1300-1500℃，时间2-5h，煅烧结束之后，冷却取出，得到块状材料；

（4）根据表面涂层各个组分均匀混合之后，超声震荡5-10min，然后将通过喷射法涂覆与块状材料表面，即制备得到绝缘复合材料。

作为优选，步骤（2）中通入的氩气的气体流量为10-50sccm。

作为优选，步骤（2）中通入的氢气的气体流量为20-50sccm。

有益效果：本发明提供的绝缘复合材料，是以陶瓷为基体材料，以树脂为表面涂层的陶瓷-树脂复合材料。其中，在陶瓷基体材料中，不同于以往直接添加纳米级二氧化锆，通过高温固相的方法制备陶瓷材料的方法，而是，将氮化硅陶瓷材料，制成微粉，利用化学气相沉积技术在微粉表面沉积一层二氧化锆纳米粒子层，形成的纳米粒子层再通过高温固相的方法将粉体结合在一起，形成一种稳定的材料，不仅充分利用了二氧化锆的性能，而且也保证了材料的强度和韧性。在制备的陶瓷基体材料表面通过喷射法涂覆树脂层，能够有效提高材料的稳定性，有效延长材料的使用寿命。

本发明提供的绝缘复合材料，具有非常高的绝缘性能，同时材料的硬度和韧性较好，稳定性较高，可广泛适用于电气、电力等领域。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解， 这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例 1：

一种绝缘复合材料，包括基体材料和表面涂层，

其中基体材料的主要成分为氮化硅陶瓷粉，氮化硅陶瓷粉的平均粒径为3um；在陶瓷粉表面包覆有氧化锆纳米粒子层；

表面涂层由以下质量份数的各个组分构成：有机硅树脂40份、玻璃纤维5份、硅烷偶联剂5份和三乙烯四胺固化剂4份。

根据本发明提供的制备方法制备上述绝缘复合材料，步骤如下：

（1）取平均粒径为3um的陶瓷微粉，研磨分散之后进行干燥；