[发明专利]一种用于环氧复合绝缘材料的表面接枝改性氧化铝及环氧复合绝缘材料

说明书

本发明涉及一种用于环氧复合绝缘材料的表面接枝改性氧化铝及环氧复合绝缘材料。该表面接枝改性氧化铝由包括以下步骤的方法制备而成：将硅烷化表面处理的氧化铝、α,β‑不饱和酮在含有引发剂的溶剂中进行聚合反应，固液分离，将所得固体干燥，获得表面接枝改性氧化铝；其中所述硅烷化表面处理的氧化铝是由硅烷偶联剂在界面催化剂存在的条件下对氧化铝进行表面处理得到，所述界面催化剂为钛酸酯和三乙基铝的混合物。本发明提供的用于环氧复合绝缘材料的表面接枝改性氧化铝，易于分散均匀，与环氧树脂基体的界面结合强度高，而且可实现较大量掺混，因而有利于制备兼具优良力学性能、热性能和电气性能的环氧复合绝缘材料。

技术领域

本发明属于氧化铝填料的改性领域，具体涉及一种用于环氧复合绝缘材料的表面接枝改性氧化铝及环氧复合绝缘材料。

背景技术

环氧复合绝缘材料是特高压电气设备用基础绝缘材料，其性能优劣也直接影响绝缘件的运行可靠性。环氧复合绝缘材料是以环氧树脂固化物和氧化铝组成的复合材料，其结合了环氧树脂、氧化铝两种材料的优点，具有优良的电绝缘、机械、粘接、耐化学腐蚀等性能，可以有效延长绝缘件的使用寿命。

环氧复合绝缘材料的性能取决于环氧树脂基体的交联结构以及基体与填料间的界面特性。填料的界面活性差，将直接影响填料的分散程度和界面结合效果。为提高填料与基体的界面结合强度，已存在对氧化铝填料进行改性的相关研究。

申请公布号为CN104693685A的中国发明专利申请公开了一种丙烯酰胺接枝改性纳米氧化铝环氧复合绝缘材料的制备方法，其是以环氧树脂为基体，以纳米氧化铝为填料，采用硅烷偶联剂对纳米氧化铝进行表面偶联处理，在氧化铝表面引入偶联剂所含的碳碳不饱和双键，以引入的碳碳不饱和双键作为支点，与丙烯酰胺单体中的碳碳不饱和双键发生聚合反应，从而在纳米氧化铝表面引入丙烯酰胺单体中所含氨基，利用氨基与环氧树脂发生类似胺类固化剂的交联固化反应，增强整个复合绝缘材料的界面强度。

该丙烯酰胺接枝改性纳米氧化铝环氧复合绝缘材料，虽然可以利用与环氧树脂的反应性增强界面强度，但也会导致填料与环氧树脂的氢键作用急剧增大，这增加了填料在基体中的分散难度，而且造成分散后材料体系的脱气困难；同时，氢键作用的增大也会导致材料体系的粘度增大而影响浇注性能，由此导致填料的添加量受到限制(添加量不大于5％)，而添加量的受限显然不能充分发挥氧化铝对环氧复合绝缘材料的增强特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于环氧复合绝缘材料的表面接枝改性氧化铝，以解决现有改性氧化铝填料存在的分散困难的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种环氧复合绝缘材料，以解决现有环氧复合绝缘材料的力学性能和热性能有待提高的问题。

为实现上述目的，本发明的用于环氧复合绝缘材料的表面接枝改性氧化铝的技术方案是：

一种用于环氧复合绝缘材料的表面接枝改性氧化铝，由包括以下步骤的方法制备而成：将硅烷化表面处理的氧化铝、α,β-不饱和酮在含有引发剂的溶剂中进行聚合反应，固液分离，将所得固体干燥，获得表面接枝改性氧化铝；其中所述硅烷化表面处理的氧化铝是由硅烷偶联剂在界面催化剂存在的条件下对氧化铝进行表面处理得到，所述界面催化剂为钛酸酯和三乙基铝的混合物。

本发明提供的用于环氧复合绝缘材料的表面接枝改性氧化铝，以硅烷化表面处理的氧化铝、α,β-不饱和酮进行聚合反应，形成的聚合结构与环氧树脂固化物的极性相近，而且羰基与酸酐类固化剂可发生加氢反应而参与到环氧树脂的固化过程中；该表面接枝改性氧化铝易于分散均匀，与环氧树脂基体的界面结合强度高，而且可实现较大量掺混，因而有利于制备兼具优良力学性能、热性能和电气性能的环氧复合绝缘材料。

为进一步优化氧化铝的界面活性，提高应用效果，优选的，所述氧化铝的粒径为9-22μm，所述聚合反应形成的表面接枝层的厚度为45.3-65.0nm。