[发明专利]一种高导热芳香族聚噁二唑沉析纤维云母绝缘材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种复合绝缘材料，具体涉及一种含芳香族聚噁二唑(简称POD)沉析纤维、云母、球型高纯氧化铝的高导热绝缘材料。本发明还涉及该高导热绝缘材料的制备方法及其应用。

背景技术

随着大功率电气、电子产品的快速发展，产生的热量又会引发产品的绝缘性能下降，功率降低，使用寿命缩短及造成多种事故等问题。采用有效的方法解决结构散热和研究高导热的材料是新型散热绝缘结构和高导热绝缘材料的当务之急。大中型高压发电机，电动机运行过程中的发热、传热、冷却，直接影响到其工作效率、使用寿命和可靠性等重要指标，已成为现代电机技术发展急需解决的问题之一。

高温会导致绝缘的电性能、机械性能和使用寿命降低及绝缘件松动等不良现象，已成为现代电机技术研究的重点方向之一。

高分子材料具有质轻、耐化学腐蚀、易加工成型、电绝缘性能优异、力学及抗疲劳性能优良等特点。然而，绝大多数高分子材料导热率极低，是热绝缘体，若赋予高分子材料一定的导热性，则会拓宽高分子材料的应用领域。导热绝缘高分子材料在绝缘散热及导热场合对于提高电气及微电子器件的精度和寿命具有重要意义。

电子电气材料领域急需导热绝缘材料来散发集成电路中产生的热量，使电子元件在合适的温度下稳定工作、延长使用寿命。导热绝缘材料用于电机行业时，可有效地降低电机绕组的温升，减小电机体积并增大功率输出。到目前为止，还没有一种高分子材料能同时具有导热性和绝缘性，国内外的研究都集中于将某种导热绝缘无机填料掺杂到具有特定要求的高分子材料中，得到高导热绝缘复合材料，但效果不显著。新型的散热绝缘材料已成为现代电机技术研究的重点方向之一。

绝缘导热高分子材料对于高频微电子元器件散热、提高精度、延长寿命具有越来越重要的作用。目前国内外对高导热绝缘材料的研究都颇多，但至今仍未成型技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种以POD沉析纤维、云母、氧化铝作为原材料生产的一种高导热绝缘材料，除了实现高导热绝缘性外，需同时兼备了其他优良的综合性能，质轻、易加工成型、抗冲击、耐化学腐蚀、热疲劳性能优异、优良的电绝缘性能及化学稳定性等。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高导热POD沉析纤维云母绝缘材料，按质量百分含量，其组成为：5％～30％的POD沉析纤维，5％～30％的氧化铝，40％～90％的云母。

所述的氧化铝为球形氧化铝，粒径为3～100μm，具体分布如图1：

所述的云母为非煅烧云母或煅烧型云母；所述的非煅烧云母为金云母、白云母或人工晶体云母。

所述的云母，其云母鳞片大小及质量百分含量为：16～20目的云母鳞片8～15％、20～40目的云母鳞片28～40％、40～60目的云母鳞片15～25％、60～80目的云母鳞片10～20％、80～100目的云母鳞片3～6％、100～120目的云母鳞片1～3％、120～140目的云母鳞片1～3％。

本发明的第二个主要目的是提供一种高导热POD沉析纤维云母绝缘材料的制备方法。

为解决第二个技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高导热POD沉析纤维云母绝缘材料的制备方法，其步骤为：先将POD沉析纤维经过盘磨处理，然后通过超声处理使其分散均匀(表面电荷增加，电动电位(Zeta电位)由处理前的-48mV增加到82mV)，使其打浆度为55～75°SR后再与云母和氧化铝进行充分混合(在机械力的作用下沉析纤维自身所带的电荷将云母和氧化铝完全吸附)，使氧化铝在纤维和云母间均匀排布，通过1092圆网纸机应用造纸的方式进行抄造一次成型，得高导热POD沉析纤维云母绝缘材料。

所述的高导热POD沉析纤维云母绝缘材料应用于高端电子、微电子集成领域、大型电气设备、发动机。

所述的POD沉析纤维是由芳香族聚噁二唑树脂制备而成(Poly-1，3，4-oxadiazole，简称POD沉析纤维)；云母为非煅烧云母(包括金云母、白云母、人工晶体云母)或煅烧型云母(经高温煅烧脱去云母结构中的部分结晶水，使云母碎片沿垂直于解理面的方向膨胀，质地变软)；高导热材料为球形氧化铝(粒径3～100μm)。

本申请技术方案的有益效果：在POD沉析纤维与云母、氧化铝混合成型过 程中，是通过1092圆网纸机应用造纸的方式进行抄造一次成型。根据需求可采用不同配比，满足下游产品的制造工艺要求。在该工艺要求范围内制造出的产品，具有高导热性、绝缘性以及高物理性、耐化学性等特点，可在高端绝缘复合材料方面使用。