[发明专利]一种新型导热阻燃聚合物绝缘材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型导热阻燃聚合物绝缘材料及其制备方法，包括以下按照重量份的原料：氧化铝纳米线3‑15重量份、碳纳米管1‑10重量份、石墨纳米片1‑10重量份、硅烷偶联剂0.1‑0.5重量份、硬脂酸0.1‑1.5重量份、有机溶剂50‑100重量份、环氧树脂300‑500重量份和环氧树脂固化剂3‑30重量份。通过采用氧化铝纳米线、碳纳米管、石墨纳米片与硅烷偶联剂、硬脂酸反应后形成表面功能化改性的纳米功能填料，然后将其与环氧树脂复合，通过纳米尺度分散及界面相互作用形成高导热阻燃绝缘材料；由于使用了表面功能化的纳米线、纳米管及纳米片，能够使导热并具有耐高温的纳米材料与环氧树脂聚合物基材有效复合，大大提高材料的导热性能、耐高温性能，实现阻燃防燃目的。

技术领域

本发明属于电气设备绝缘材料领域，具体属于一种新型导热阻燃聚合物绝缘材料及其制备方法。

背景技术

近年来的统计表明，由电气设备事故引起的火灾占总体火灾的比例已达到30％以上，且电气设备事故中大部分属于电线电缆问题，这源于电线电缆一般使用聚合物作为绝缘材料。由于聚合物具有可燃易燃特性，且燃烧过程中热值高、不易熄灭，产生的有毒烟气在火灾发生后造成人体生命及环境等的二次灾害。因此，国内外常采用在聚合物中添加阻燃剂方法赋予其阻燃性能。最早发明并使用的是含卤素元素的阻燃剂，其阻燃效果较好而被广泛使用。然而，含卤阻燃聚合物绝缘材料在燃烧时不仅产生有毒气体，还产生大量浓烟及腐蚀性气体，对自然环境和人员人身安全造成很大危害；因此今年来无卤阻燃聚合物绝缘材料得到较为深入研究。但这些技术只考虑对聚合物自身的燃烧进行抑制，没有考虑线缆发热引起的聚合物绝缘材料内部的热量聚集是导致燃烧的根本原因。因此只靠线缆外部绝缘层或涂层阻燃，而没有考虑缆的热传导，导致目前使用的线缆阻燃防火技术存在缺陷而产生安全隐患。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种新型导热阻燃聚合物绝缘材料及其制备方法，提升线缆的热传导，通过抑制热量聚集，同时结合抑制燃烧，由此提升线缆的阻燃防火技术。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型导热阻燃聚合物绝缘材料，包括以下按照重量份的原料：氧化铝纳米线3-15重量份、碳纳米管1-10重量份、石墨纳米片1-10重量份、硅烷偶联剂0.1-0.5重量份、硬脂酸0.1-1.5重量份、有机溶剂40-100重量份、环氧树脂300-500重量份和环氧树脂固化剂3-30重量份。

优选的，所述环氧树脂固化剂采用脂肪族胺类和酸酐类中的一种或多种。

优选的，所述有机溶剂采用酮类、醇类和酯类中的一种或多种。

一种新型导热阻燃聚合物绝缘材料的制备方法，包括以下步骤，

步骤1，将重量份数为3-15的氧化铝纳米线、重量份数为1-10的碳纳米管、重量份数为1-10的石墨纳米片、重量份数为0.1-0.5的硅烷偶联剂、重量份数为0.1-1.5的硬脂酸、重量份数为40-100的有机溶剂进行混合，超声震荡处理120-240分钟，升温至25-95℃，反应30-120分钟形成混合溶液；

步骤2，将步骤1的混合溶液加入到重量份数为300-500的环氧树脂，将得到的混合物混合搅拌，同时调节温度至35-65℃，持续处理20-120分钟；

步骤3，将步骤2的环氧树脂/纳米填料混合溶液进行超声波震荡处理50-150分钟，然后加入重量份数为3-30的环氧树脂固化剂，混合搅拌10-50分钟，形成导热阻燃绝缘材料。

优选的，步骤1中，将氧化铝纳米线、碳纳米管、石墨纳米片、硅烷偶联剂、硬脂酸、25-50重量份数的有机溶剂进行混合，超声震荡处理60-120分钟之后，再加入余下的25-50重量份数的有机溶剂，进行超声震荡处理60-120分钟，然后升温至25-95℃，反应30-120分钟后形成混合溶液。