[发明专利]一种高导热柔性环氧树脂绝缘材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高导热柔性环氧树脂绝缘材料及其制备方法与应用。该材料包括聚酰亚胺纳米纤维膜和掺杂高导热微纳米填料的环氧树脂经抽滤、加热固化制得。本发明以静电纺丝制备的聚酰亚胺纳米纤维薄膜为底，具有比表面积大的优点，附着于其纤维上的高导热微纳米填料能大幅提高环氧树脂绝缘材料的导热性能；以表面修饰剂对高导热微纳米填料进行表面修饰，从而降低表面能，减小团聚，提高分散性，形成一个过渡型的界面，增强环氧树脂基体对高导热微纳米填料的浸润性和相容性；经过表面修饰的高导热微纳米填料与环氧树脂共混体，混合更加均匀，同时经抽滤方法得到的以聚酰亚胺纳米纤维薄膜为底的环氧树脂绝缘材料柔性好，可适用于柔性电力电子器件。

技术领域

本发明涉及一种高导热柔性环氧树脂绝缘材料及其制备方法与应用，属于电力工业绝缘材料制作技术领域。

背景技术

在电气绝缘领域中，环氧树脂是一种重要的固体绝缘材料，且是常用的电子封装材料。一方面，随着电气工程领域电压等级的提升和电力电子化发展对频率的提升，对绝缘材料的导热能力提出了更高的要求。另一方面，随着柔性电力电子器件的发展，也要求绝缘导热材料具有一定的柔性。在实际使用环境中，环氧树脂绝缘材料面临高场强、高频率的电场环境，产热问题严重，但是纯的环氧树脂本身的热导率低，热传导能力差，长期使用时存在绝缘热老化失效的隐患，对设备的安全稳定运行构成威胁。

目前，高导热聚合物材料的研究主要分为本征型和填充型两大方向。由于填充型聚合物工艺简单，成本低廉，易于实现规模化生产，因而得到了广泛的研究和实际应用。目前关于填充型高导热聚合物复合材料的制备，已经有较多的研究。但所进行的研究，多集中于较高填充量，较高填充量的复合材料的热导率虽然较高，但是其机械性能会有很大的恶化。另外，随着柔性电力电子技术和设备的发展，也亟需柔性导热绝缘材料。

因此，研制出一种高导热柔性环氧树脂绝缘材料及其制备方法，对于提高电力系统中的绝缘可靠性，提高绝缘材料应用的经济性具有十分重要的意义。根据研究，通过掺杂金属氧化物、无机非金属等填料改善环氧树脂的导热性能已有一定的研究成果，但是由于这些掺杂颗粒的绝缘性或机械性能较差，高掺杂量使得复合材料的绝缘性能或机械性能有了较大程度的下降。目前，既具有高导热和高绝缘，又具有一定柔性的环氧树脂复合材料几乎空缺。

发明内容

本发明的目的是提供一种高导热柔性环氧树脂绝缘材料及其制备方法与应用，本发明解决了现有环氧树脂绝缘材料在使用过程中由于热故障所带来的寿命缩减、可靠性降低等问题，使制得的环氧树脂绝缘材料既具有较高的导热性能，又具有一定的柔性，适用于柔性电力电子器件。

本发明提供的一种高导热柔性环氧树脂绝缘材料，该材料包括聚酰亚胺纳米纤维膜和掺杂高导热微纳米填料的环氧树脂经抽滤、加热固化制得。

上述的高导热柔性环氧树脂绝缘材料中，所述聚酰亚胺纳米纤维膜与所述掺杂高导热微纳米填料的环氧树脂的质量比为1：2～10；

所述聚酰亚胺纳米纤维膜采用静电纺丝方法制备；

所述掺杂高导热微纳米填料的环氧树脂中掺杂高导热微纳米的掺杂质量百分比为1～20％；

所述高导热微纳米填料选自氮化硼、氧化铝、二氧化硅、氮化铝和氮化硅中的一种或多种；

所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂和线性酚醛型环氧树脂中一种或多种。

本发明还提供了上述高导热柔性环氧树脂绝缘材料的制备方法，包括如下步骤：(1)静电纺丝制备聚酰亚胺纳米纤维膜；

1)聚酰亚胺前驱体电纺液的制备；

将4,4'-二氨基二苯醚和均苯四甲酸二酐均匀分散在N,N-二甲基甲酰胺溶液中反应；反应结束后静置，得到聚酰亚胺前驱体电纺液；

2)聚酰亚胺纳米纤维膜的制备；