[发明专利]一种基于电场诱导排序的环氧/无机纳米复合高导热绝缘材料及其制备方法

说明书

本发明属于绝缘材料制备技术领域，尤其涉及一种基于电场诱导排序的环氧/无机纳米复合高导热绝缘材料及其制备方法。所述高导热绝缘材料的组分包括无机纳米填料与环氧树脂，所述无机纳米填料由纳米铁磁颗粒外包覆纳米氧化锌制成，将环氧树脂、无机纳米填料和丙酮制成混悬液，经搅拌使无机纳米填料均匀分散于混悬液，降压搅拌排出丙酮，将混悬液置于电场中进行梯度升温固化，无机纳米填料在电场作用下在环氧体系中形成均匀有序的导热通道，制得高导热绝缘材料。本发明解决了少量无机填料在环氧绝缘体系中无法形成连续导热通道的问题，既保证了绝缘材料的电学性能和力学性能，又能够显著提升其导热性能，从而提高了电机主绝缘的安全系数和使用寿命。

技术领域

本发明属于绝缘材料制备技术领域，尤其涉及一种基于电场诱导排序的环氧/无机纳米复合高导热绝缘材料及其制备方法。

背景技术

环氧树脂作为电机主绝缘中的主要粘合剂，具有良好的电学性能和力学性能，但其导热性能较差，影响电机容量的提升，因此制备具有高导热系数和优良绝缘性的环氧改性材料成为国际上关注的热点课题。目前，提高环氧树脂基材料导热系数的主要方法是向环氧基材料中填加具有高导热系数的无机填料，但无机填料添加过多会使绝缘材料的电学性能和力学性能下降；而少量无机填料在环氧绝缘体系中无法形成连续导热通道，不能有效的提高绝缘材料的热导率。

发明内容

为解决少量无机填料无法在环氧绝缘体系中形成连续导热通道的问题，本发明提供了一种基于电场诱导排序的环氧/无机纳米复合高导热绝缘材料及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种基于电场诱导排序的环氧/无机纳米复合高导热绝缘材料，包括如下质量份的组分：3～30份无机纳米填料与100份环氧树脂，所述无机纳米填料由纳米铁磁颗粒外包覆纳米氧化锌制成。

一种基于电场诱导排序的环氧/无机纳米复合高导热绝缘材料的制备方法，称取质量分为3～30份无机纳米填料与100份环氧树脂，所述无机纳米填料由纳米铁磁颗粒外包覆纳米氧化锌制成，将环氧树脂、无机纳米填料和丙酮混合制成混悬液，经搅拌使无机纳米填料均匀分散于混悬液中，降压搅拌排出丙酮，将排尽丙酮的混悬液置于一定强度电场中，梯度升温固化，制得环氧/无机纳米复合高导热绝缘材料。

进一步的，所述无机纳米填料的粒径为100～500nm。

进一步的，所述纳米铁磁颗粒为纳米四氧化三铁颗粒。

进一步的，所述无机纳米填料的制备方法为：按质量比1:5～10称取纳米铁磁颗粒与纳米氧化锌，将纳米铁磁颗粒浸泡在酸液中处理1～2h，纳米氧化锌与丙酮制成悬浊液，再向所述悬浊液中加入已酸化的纳米铁磁颗粒，经充分搅拌制得纳米铁磁颗粒外包覆纳米氧化锌的无机纳米填料。

进一步的，所述混悬液降压排出丙酮之前，对混悬液进行超声振荡处理，所述超声振荡处理的频率为20kHz，功率为450W，振荡时间为1～2h。

进一步的，所述降压搅拌的温度为60℃，搅拌速度为300～400r/min，搅拌时间为1h。

进一步的，所述电场强度为500V/mm。

进一步的，所述梯度升温固化为120℃固化2h后，升至140℃固化2h，在升温至160℃固化4h。

本发明的有益效果：

一、本发明提供的环氧/无机纳米复合高导热绝缘材料中添加的无机纳米填料不仅具有良好的导热性能，还具有独特的核壳结构，作为内核的纳米铁磁颗粒使无机纳米填料能够在电场作用下进行有序排列；而纳米氧化锌作为一种宽禁带半导体材料赋予无机纳米填料宽禁带的特性，纳米氧化锌粒子的界面效应和非线性电导特性还能够改善环氧树脂复合材料的绝缘性，从而克服内核纳米铁磁颗粒对绝缘体系电学性能的不利影响，使绝缘材料能够保持击穿强度无明显下降。