[發明專利]一種環氧復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910790147.8
• 申請日: 2019-08-26
• 公開（公告）號: CN110527254B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 陳赟;張翀;楊威;張卓;顏丙越;尹立;史曉寧;邢照亮;陳新;邊凱;喬光堯;靳艷嬌;蘇冰
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國家電網有限公司;國網山東省電力公司德州供電公司;國網山東省電力公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L63/04;C08L77/10;C08L79/08;C08L67/00;C08K13/04;C08K3/38;C08K3/28;C08K3/34;C08K7/00;C08K7/14;C08K7/10
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李靜

本發明提供了一種環氧復合材料及其制備方法，該環氧復合材料的原料包括環氧樹脂基料，無機填料，固化劑和纖維織物；所述無機填料由兩種不同粒徑的填料組成，兩種填料的平均粒徑的比值為1:0.37?0.45，其中，大粒徑的填料的平均粒徑不小于10μm；以填料的體積計，所述兩種填料中，大粒徑填料與小粒徑填料的用量比為其中，V為所述無機填料占所述環氧復合材料的體積百分數，以上環氧復合材料通過加入纖維織物，可以在不影響導熱性能和絕緣性能的同時有效改善環氧復合材料的力學性能，尤其是抗開裂性能；通過采用兩種不同粒徑的無機填料，與三種不同粒徑的填料相比，可簡化制備工序，操作簡單。

技術領域

本發明涉及導熱絕緣材料技術領域，具體涉及一種環氧復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著分布式電源、新型儲能裝置、燃料電池、微電網等直流電源廣泛接入，以及電動汽車、數據中心、計算機、城市軌道交通等直流負荷的應用越來越多，要求傳統配電網同時具備交、直流電源接入以及交直流負荷供電的能力；另一方面，分布式發電技術的推廣，使得傳統的配電系統由單一的供電形式，擴展出了發電的功能，導致能量由傳統的源、網、荷單向流動，向雙向流動發展，要求配電網具備區域能量協調管控能力，因此，在傳統交流配電網的基礎上建設交、直流混合配電網是未來配電網的發展趨勢，是滿足目前多樣化負荷和用電需求、保證能源傳輸的靈活可控與安全可靠性的必然途徑。大容量高頻電力電子變壓器是交直流混合配電網中的關鍵部件，起著電氣隔離、電壓變換、傳輸功率等關鍵性作用。為了滿足系統占地面積、節能環保、安全可靠、維護方便等整體要求，作為戶內設備，高頻電力電子變壓器不僅要承擔高低壓系統之間高壓電氣隔離任務，也要具有很小的體積、很高的功率密度和效率，同時還需便于檢修維護。

高頻電力電子變壓器采用全環氧固封絕緣方式，可有效減小變壓器的高低壓之間的絕緣距離，進一步減小變壓器的體積，同時能夠避免常規油絕緣帶來的防火設計難度大的問題。全環氧固封工藝目前大多運用于干式互感器產品中，相對互感器運行工況及環境，高頻電力電子變壓器額定容量更大、損耗及溫升更高，且承受高頻磁場以及工頻下交直流混合電場、高低溫沖擊頻度高等特殊工況，因此，目前全環氧固封工藝在高頻電力電子變壓器中的推廣應用還存在如下兩個問題：(1)全環氧固封材料導熱性能相對較差；(2)高頻電力電子變壓器運行工況復雜，需要絕緣材料滿足耐受交、直流電場、高頻電場、耐熱性能、力學性能等多方面要求，尤其是需要滿足較高的抗開裂性能要求?，F有技術中，通過在環氧樹脂中添加具有絕緣性的無機顆粒填料是一種常用的提高導熱性能的方法，但其對材料導熱和絕緣性能的改善還有待進一步提高。同時，為了避免無機填料與環氧樹脂相容性較差易形成團聚引發斷裂等問題，一般會對無機填料進行表面處理，但這樣提高了材料成本，使環氧樹脂的制備過程更復雜。

中國專利文獻CN110016205A公開了一種環氧樹脂導熱絕緣材料及其制備方法，所述材料包括環氧樹脂基料，無機填料和固化劑，其中無機填料由三種不同粒徑的填料組成，通過對三種粒徑級配的無機填料粒徑之間的比例、不同粒徑填料的用量比例以及粒徑的選擇，使得環氧樹脂導熱絕緣材料具有優良的導熱性能和絕緣性能。

雖然以上文獻中通過對無機填料級配粒徑的選擇，使得填料之間不易發生團聚，不需要選用經過表面改性的無機填料，但是仍然難以有效改善材料的力學性能，尤其是抗開裂性能，難以滿足高頻電力電子變壓器對絕緣材料的抗開裂性能的較高要求；且以上文獻中環氧樹脂材料的無機填料由三種不同粒徑的填料組成，較多粒徑的填料篩選增加了制備工序的復雜程度。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中環氧樹脂材料難以滿足抗開裂性能要求，采用較多種粒徑的填料使環氧樹脂材料的制備工序復雜的缺陷，從而提供一種在具有較好的導熱性能和絕緣性能的同時，具有較強抗開裂性能，采用的填料粒徑種類少，制備工序簡單的環氧復合材料及其制備方法。

為此，本發明提供了一種環氧復合材料，原料包括環氧樹脂基料，無機填料，固化劑和纖維織物；