[發明專利]一種以熱固性樹脂為基體的介電隔離材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110152441.3
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112778707A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 施華;曾林;羅強;廖勇策
• 申請（專利權）人: 宜賓三江機械有限責任公司
• 主分類號: C08L63/04
• 分類號: C08L63/04;C08L63/00;C08L83/04;C08L67/06;C08L77/10;C08K7/14;C08K3/04;C08K7/10;C08J5/24
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙麗

本發明公開了一種以熱固性樹脂為基體的介電隔離材料及其制備方法，屬于電氣絕緣復合材料技術領域。本發明是通過將靜電耗散劑分散于熱固性樹脂基體，連續纖維浸漬于膠液，并經脫泡、較低溫度預固化、較高溫度固化等工藝處理制備得到介電隔離材料，其電阻率不但可達到10⁴～10¹⁰Ω.cm，并具有高拉伸強度、高拉伸模量的力學性能，而且經過10kV以上電壓電擊6次后，其性能保持不變。本發明具有工業化實施簡單易行的優勢，且生產成本較低，固化時間短，將該材料用于雷電的隔離和防護，具有導靜電、阻隔強電的顯著效果，作為防雷電材料易于在通用的行業進行推廣應用。

技術領域

本發明涉及一種用于介電隔離器的介電隔離材料，更具體的說，本發明涉及一種以熱固性樹脂為基體的介電隔離材料及其制備方法，屬于電氣絕緣復合材料技術領域。

背景技術

隨著科學技術的發展以及人們對美好生活的向往，能源的消耗越來越大，解決能源問題除了開發可再生能源外，節約能源是世界各國采取的重要措施。對于運載工具而言，降低運載工具的自重以及提高運載工具的利用率成為發展的重要方向，其中，采用密度更低的高分子復合材料等替代金屬獲得了很好的效果。飛行器作為一種特殊的運載工具，對低密度、高強度復合材料的需求更為強烈，復合材料的使用也越來越多。

與金屬材料比較，高分子復合材料具有密度低、比強度高、耐化學腐蝕性好等優點，但大量使用時又會帶來一系列的問題，其中導電性和導熱性差為其主要的缺點之一。例如，在飛行器的飛行過程中，復合材料表面易產生靜電，累積的靜電有可能在燃油系統放電，進而導致燃油系統爆炸甚至造成空難。因此，在關鍵部位的材料必須具有抗靜電功能，屬于必須解決的問題；另一方面，飛行器在飛行過程中又會受到雷電的威脅，這時又要求材料具有強電流、強電壓的阻隔性能，即介電隔離功能，相應的材料又被稱為介電隔離材料。目前的民用航空器已經在燃油系統的各關鍵部位使用了介電隔離材料制成的不同形狀和尺寸的介電隔離器。

除了在飛行器上使用介電隔離材料外，介電隔離材料在其它設施上也具有潛在用途，如艦船、電網、信號交換機以及基站等，目前其避雷主要通過設置避雷針，將雷電的強電流、高電壓等引入地面而實現。采用金屬避雷方式雖然效果良好，但避雷針本身自重大、易腐蝕、且會造成基站等的信號損失，因此采用密度低、耐腐蝕的復合材料是其發展的重要方向之一，也涉及到介電隔離材料的使用。

美國伊頓公司申請了一系列有關介電隔離材料以及隔離器的專利（US20150123394A1；US8003014B2；US2012012219A1；WO2010044930A2 ；CN102137794B；CN104192312A；CN102138367B等），該公司采用熱塑性高分子材料作為樹脂基體，碳納米管等作為抗靜電劑，玻璃纖維以及碳纖維粉等作為增強劑，制備了介電隔離材料和介電隔離器，據稱該隔離器用于飛機燃料系統的介電隔離，在常規條件下可避免靜電累積，并可對高電壓、強電流進行有效阻隔。該隔離器使用的樹脂基體為各種熱塑性樹脂基體，其中聚醚醚酮（PEEK）為首選樹脂基體。由于熱塑性樹脂基體一般采用熔融加工方法進行成型加工，樹脂的熔體粘度大，易造成靜電耗散填料的分散不夠均勻，為了達到抗靜電效果，需要適當增加靜電耗散劑的添加量，此時，復合材料的強度會有部分下降，且會增加制造成本；同樣由于這些材料的熱塑性性質，在遭遇雷擊等極端高溫情況時，這些熱塑性樹脂基體可能會熔化，即使采用PEEK這種耐高溫材料時，也不能排除發生熔化的現象，進而導致復合材料變形或脫層，導致抗靜電以及介電隔離性能變差；由于使用的抗靜電劑為碳納米管，其價格高，無疑會增加介電隔離材料的生產成本，因此使其不易在通用的行業進行推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以熱固性樹脂為基體的介電隔離材料，以解決現有介電隔離材料在高溫情況下會發生熔化，導致其抗靜電以及介電隔離性能變差的問題。本發明材料是由熱固性樹脂基體、連續纖維、靜電耗散劑復合而得到，其電阻率不但可達到10⁴～10¹⁰Ω.cm，并具有高拉伸強度、高拉伸模量的力學性能，而且經過10kV以上電壓電擊6次后，其性能仍基本保持不變。