[發(fā)明專利]高導(dǎo)熱真空壓力浸漬環(huán)氧樹脂及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210306138.9
• 申請(qǐng)日: 2022-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN114426794A
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余中軍;付佳;陳祖濤;劉斌;楊麗華;張敬龍;李發(fā)根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué);上海均達(dá)科技發(fā)展有限公司;湖南湘電動(dòng)力有限公司
• 主分類號(hào): C09D163/00
• 分類號(hào): C09D163/00;C09D5/25;C09D7/62
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

本發(fā)明公開了一種高導(dǎo)熱真空壓力浸漬環(huán)氧樹脂及制備方法。該高導(dǎo)熱樹脂按重量份計(jì)，由真空壓力浸漬環(huán)氧樹脂基料100重量份、改性無機(jī)納米填料1～30重量份組合而成；所述真空壓力浸漬環(huán)氧樹脂基料選自真空壓力浸漬環(huán)氧型絕緣漆或真空壓力浸漬環(huán)氧聚酯型絕緣漆；所述改性無機(jī)納米填料由納米級(jí)SiO₂、BN、AlN、α?Al₂O₃按照重量百分比1：2～4：2～5：1～3制備而成。該制備方法通過在真空壓力浸漬環(huán)氧樹脂基料中填充均勻分散的改性無機(jī)納米填料，使填料在真空壓力浸漬環(huán)氧樹脂中形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，保證真空壓力浸漬環(huán)氧樹脂電氣性能和黏結(jié)性均能滿足要求的基礎(chǔ)上，提高真空壓力浸漬環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及繞組絕緣高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種高導(dǎo)熱真空壓力浸漬環(huán)氧樹脂及制備方法。

背景技術(shù)

絕緣高分子材料都是熱的不良導(dǎo)體，熱導(dǎo)率較低。繞組作為電機(jī)核心部件，承擔(dān)著電磁能、機(jī)械能轉(zhuǎn)換的主要任務(wù)，是電機(jī)熱損耗的主要來源，而構(gòu)成繞組絕緣的高分子材料相對(duì)電機(jī)繞組導(dǎo)體，其高熱阻性使得在提供電氣絕緣作用同時(shí)，成為電機(jī)運(yùn)行散熱的主要障礙。熱量聚集會(huì)加快繞組絕緣高分子材料的熱老化速度，從而縮短電機(jī)運(yùn)行壽命，因此，在保持甚至提高繞組絕緣高分子材料的電氣強(qiáng)度、耐熱性能的同時(shí)，提高其導(dǎo)熱性是一個(gè)非常重要的課題，在中、高壓高功率密度電機(jī)絕緣材料研制中尤為迫切。

VPI是真空壓力浸漬工藝的簡(jiǎn)稱，即Vacuum Pressure Impregnating。浸漬是將固態(tài)物質(zhì)浸泡于溶液中，吸收溶質(zhì)或溶劑經(jīng)相互反應(yīng)使固態(tài)物質(zhì)獲得改性效果從而提高其品質(zhì)的工藝操作，浸漬操作往往要花費(fèi)過長(zhǎng)的時(shí)間和消耗較多的浸漬物質(zhì)(浸漬溶液)。真空壓力浸漬技術(shù)使浸漬工藝獲得明顯改善，即將放有浸漬介質(zhì)(固態(tài)物質(zhì))的容器內(nèi)部視為體系，此體系在抽空過程中與大氣壓環(huán)境則形成一個(gè)明顯的壓力差，此壓力差將推動(dòng)自容器外進(jìn)入的浸漬物質(zhì)向浸漬介質(zhì)內(nèi)部滲入；或者是將容器內(nèi)的浸漬介質(zhì)和浸漬物質(zhì)視為體系，物料內(nèi)所含氣體在抽空過程大量逸出，留下的空隙和通道不但促進(jìn)浸漬液的滲入且空隙內(nèi)殘留的氣體分壓和環(huán)境壓強(qiáng)的絕對(duì)值甚小，體系與低壓環(huán)境形成這種新的平衡狀態(tài)時(shí)，阻礙物質(zhì)遷移運(yùn)動(dòng)的能力減弱，也將有利于擴(kuò)散過程的進(jìn)行。

VPI真空壓力浸漬設(shè)備是高壓電機(jī)，變壓器，電力電容器和紙絕緣的高壓電力電纜等電器和電工材料生產(chǎn)過程中重要的工藝設(shè)備，經(jīng)VPI工藝處理后，絕緣性能好、溫升降低、提高效率、增加機(jī)械強(qiáng)度、解決運(yùn)行過程的松動(dòng)現(xiàn)象、防止短路等絕緣故障、提高防潮能力、延長(zhǎng)使用壽命。

高壓電機(jī)繞組絕緣高分子材料是通過白坯線圈繞包絕緣下線入鐵心槽后整體VPI環(huán)氧樹脂，再進(jìn)行固化形成。VPI樹脂與繞組導(dǎo)體緊實(shí)復(fù)合為一體，同時(shí)填充繞組與鐵心槽間的間隙，是構(gòu)成繞組散熱通道無法避開的組成部分。常規(guī)VPI樹脂需兼顧電氣性能、機(jī)械性能、浸漬工藝性能及存儲(chǔ)穩(wěn)定性要求，導(dǎo)熱系數(shù)一般較低，僅為0.10～0.20W/(m·K)，低導(dǎo)熱系數(shù)嚴(yán)重制約電機(jī)散熱性能，這在高功率密度電機(jī)運(yùn)行上尤顯突出，因此，研發(fā)高導(dǎo)熱VPI環(huán)氧樹脂是解決電機(jī)散熱問題的關(guān)鍵技術(shù)。

目前，高導(dǎo)熱VPI環(huán)氧樹脂按材料制備工藝可分為本體型和填充型兩類。前者是在材料合成及成型加工過程中通過設(shè)計(jì)材料分子及其鏈節(jié)結(jié)構(gòu)以獲得導(dǎo)熱性能，后者是在普通高分子材料中填充導(dǎo)熱粒子，通過一定方式復(fù)合形成導(dǎo)熱通道而獲得導(dǎo)熱性能。前者由于是純高分子導(dǎo)熱率低，且本體型高分子導(dǎo)熱材料制備工藝復(fù)雜、難度大、成本高。因此，目前制備高導(dǎo)熱絕緣高分子材料仍主要采用填充型制備工藝，填充粒子如：二氧化硅(SiO₂)、氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)、氧化鋁等，通過填充粒子與高分子材料的物理共混給予高分子材料以導(dǎo)熱性能。此方法易加工、成本低，容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，是目前使用的主要方法。

但是，目前文獻(xiàn)公開的填充型高導(dǎo)熱VPI環(huán)氧樹脂存在由于填料粒子團(tuán)聚而導(dǎo)致的存儲(chǔ)穩(wěn)定性差等問題，甚至存在一味追求VPI環(huán)氧樹脂的高導(dǎo)熱性能而使其基本的電氣、機(jī)械性能變差，無法工程應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容