[发明专利]一种耐高温高储能复合绝缘材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐高温高储能复合绝缘材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。本发明的复合绝缘材料由如下重量份数的的组分组成聚丙烯：60‑85份、偏氟乙烯‑三氟氯乙烯共聚物：12‑20份、环氧树脂：15‑25份、热塑性聚酰亚胺：5‑10份、钛酸钡：3‑7份、稳定剂：2‑5份、抗氧剂：1‑5份。通过在基体原料中添加高氟含量的偏氟乙烯‑三氟氯乙烯共聚物可提高复合材料拉伸过程中的击穿场强，进而提高复合绝缘材料的储能密度。加入少量钛酸钡可以提高材料在电场下的电位移，进一步提高复合材料的介电常数和储能密度。热塑性聚酰亚胺具有较好的介电性能和耐高温性能，将其加入到基体材料中有助于提高复合材料的耐高温性能。

技术领域

本发明涉及一种耐高温高储能复合绝缘材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

绝缘材料是指用于使不同电位的导电部分隔离的材料，其电导率约在10西/米以下，不同的电工产品中，根据需要，绝缘材料往往还起着储能、散热、冷却、灭弧、防潮、防霉、防腐蚀、防辐照、机械支承和固定、保护导体等作用。

在传统电绝缘领域，聚合物绝缘材料凭借其在热、电、机械等方面的优越性能被广泛应用。但是，随着生活需求不断提升，电绝缘材料所需要的的耐高温和高储能等级也越来越高，所面临的绝缘环境也越来越复杂。目前，多数研究人员从结构设计方面来改善绝缘材料的性能，但收效甚微，也有研究者从材料改性入手，比如共混改性，纳米改性等，改性后的材料其耐腐蚀大幅度提升，耐高温性能也有所改善，但其储能效果仍不理想，无法满足新能源用绝缘材料的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种新型复合绝缘材料，其具有优异的耐高温和高储能性能。

本发明的上述目的可以通过下列技术方案来实现：一种耐高温高储能复合绝缘材料，其由如下重量份数的的组分组成聚丙烯：60-85份、偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物：12-20份、环氧树脂：15-25份、热塑性聚酰亚胺：5-10份、钛酸钡：3-7份、稳定剂：2-5份、抗氧剂：1-5份。

本发明在原料中添加偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物，有助于提高复合材料的稳定性和储能密度，因为偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物含有大量的C-F键，C-F键的键能(约为485KJ/mol)大于C-H键的键能(约为422KJ/mol)，而且F原子的电子云对C-C键的屏蔽作用比H强，使得材料在紫外线或其他复杂环境下仍具有较高的稳定性；另外C-F键可极化性低，使得共聚物分子间作用力较小，可提高复合材料拉伸过程中的击穿场强，进而提高复合绝缘材料的储能密度。在聚丙烯基体材料中加入少量钛酸钡可以提高材料在电场下的电位移，获得较好的储能密度。热塑性聚酰亚胺具有较好的介电性能和耐高温性能，将其加入到基体材料中有助于提高复合材料的耐高温性能。

作为优选，所述偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物为单体摩尔比为1：4的偏氟乙烯与三氟氯乙烯共聚物的无规共聚物。该单体摩尔比下的共聚物具有较高的F含量。

作为优选，所述环氧树脂必须经过改性处理，具体改性方法为：将纳米SiO₂加入到CCl₄中，搅拌至透明状；在高速搅拌下，将纳米SiO₂的CCl₄溶液加入到环氧树脂中，均匀混合；然后升温至100-120℃，逐步减压蒸馏脱去四氯化碳；然后在搅拌状态下加入2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，继续抽真空，于模具中浇注，110-120℃下固化12-18h，得改性环氧树脂。