导热绝缘材料的研究与应用

综述了两类导热绝缘材料的研究现状及其在电机、电子、LED封装、航空航天军事等领域的应用情况及发展前景,并指出了导热绝缘材料的发展方向。     

中频变压器用环氧树脂/纳米BN复合介质的导热和电气性能研究

为了研究中频变压器用环氧树脂复合材料的导热和电气特性,本文选取高导热纳米氮化硼(BN)颗粒作为填料,利用盐酸多巴胺对其进行表面修饰,采用溶液法制备了环氧树脂/纳米BN复合材料试样(BN质量分数分别为1％、2％和5％),通过扫描电子显微镜对试样的微观形貌进行分析,测试了试样的热导率、体积电导率、中频击穿场强和表面电位衰减特性.结果表明:纳米BN的添加提高了环氧树脂的热导率;1 wt％和2 wt％纳米BN的添加降低了环氧树脂的电导率和载流子迁移率;随着电压频率的升高,试样的击穿场强降低;随着纳米BN浓度的增加,击穿场强呈现出先升高后降低的趋势;纳米BN能够缓解环氧树脂击穿场强随频率升高的影响,降低环氧树脂的表面电位衰减速度.上述结果表明,适量添加1 wt％和2 wt％的纳米BN能够提高中频变压器用环氧树脂复合材料的导热和电气性能.     

环氧树脂/氧化铝导热复合材料的结构设计和制备

采用浇注成型制备环氧树脂/氧化铝(EP/Al2O3)导热复合材料。研究了Al2O3用量和偶联剂处理对复合材料导热性能和力学性能影响。结果表明,复合材料的导热系数随Al2O3用量的增加而增加,当Al2O3质量分数为50%时,复合材料的导热系数达到0.68 W/(m.K);弯曲强度和冲击强度则随Al2O3用量的增加先增加后降低,当Al2O3质量分数为5%时,复合材料力学性能达到最佳,表面改性使复合材料导热性能和力学性能得到进一步提高。复合材料导热率的实验结果与Maxwell_Eucken模型较吻合,但Maxwell_Eucken模型只适用于低填充情况。     

矿用典型绝缘材料击穿特性及寿命模型的研究

矿用高压电气设备的绝缘部分在实际运行过程中,往往同时经受电、热、机械和环境等因子的联合作用。这些因子将引起绝缘老化,最终导致绝缘损坏。针对这一问题,首先选取矿用高压电气设备常用的3种绝缘材料电缆用乙丙橡胶、浇注式干式变压器用环氧树脂和电机槽绝缘用DMD(dacron mylar dacron)绝缘纸为研究对象,试验中测量了3种绝缘材料的击穿特性,基于Weibull分布分析并得到了描述3种绝缘材料击穿特性的形状参数和尺度参数。利用电老化反幂函数寿命模型,得到3种绝缘材料的耐电压寿命指数。最后结合聚合物分子的致密性、分子结构对3种绝缘材料的击穿机理进行了分析。研究的内容对于矿用电气设备的绝缘结构设计以及剩余寿命评估均具有实际指导意义。     

DMD复合绝缘材料击穿电压低于所用聚酯薄膜击穿电压的研究

一、问题的提出 1987年1月,我厂生产的87～1～1批厚0.30mm的DMD是由一层厚0.8mm的聚酯薄膜与二层厚0.12mm的聚酯纤维纸经胶粘复合而成。常态下电气强度工厂指标规定不小于40kV/mm(击穿电压不小于12kV);实测电气强度值34.1kV/mm,双倍试样复查后分别为35.7kV/mm,37.2kV/mm。为了慎重起见,将该批产品600kg,共19箱逐箱抽查,抽查结果附表1。除第13号箱的抽查结果刚刚在合格线上外,其余18箱全不合格。在探索原因时,我们发现该批DMD产品所用的聚酯薄膜的击穿电压实测值高于本批DMD击穿电压实测值4.02kV,该批产品所用聚酯薄膜的击穿电压附表2。聚酯薄膜     

高导热环氧树脂复合绝缘材料的制备与性能研究

环氧树脂等高分子聚合物材料热导率低,长期使用时,存在热导致的故障和绝缘失效等隐患.通过向环氧树脂中填充具有高导热性和高绝缘性的微米氮化硼和纳米氧化铝填料制备高导热复合绝缘材料,研究填料填充量及配比对复合材料导热性能和绝缘性能的影响.结果表明:当总填充量为30％,微米h-BN与纳米A12O3的质量比为3∶1时,复合材料的热导率、击穿时间和复介电常数虚部ε"分别为1.182 0W/(m·K)、31.9 s和0.034,比环氧树脂分别提升了697％、21.4％和406％,且复合材料在高频高压电场下具有良好的耐受性能.     

AlN@Al2O3/环氧树脂导热复合材料的制备与性能研究

采用水解法制备核壳结构的AlN@Al2O3,采用硅烷偶联剂KH560对其进行表面修饰,并作为导热填料制备了AlN@Al2O3/环氧树脂复合材料。研究AlN@Al2O3粉体含量对环氧树脂复合材料导热性能、热稳定性及其他性能的影响。结果表明:AlN@Al2O3粉体能够均匀地分散于环氧树脂体系中;随着AlN@Al2O3含量的增加,复合材料的导热性能逐渐提高,当AlN@Al2O3质量分数达到50%时,复合材料的导热系数为1.89W/(m·K),是纯环氧树脂导热系数的11.1倍,且复合材料在较长的使用时间内仍能保持较好的导热性能;随着AlN@Al2O3含量的增加,复合材料的热分解温度及玻璃化转变温度均呈现出升高的趋势,当AlN@Al2O3质量分数达到50%时,复合材料失重10%时的温度达到最高值398.88℃,玻璃化转变温度达到147.74℃。     

高导热环氧树脂基复合绝缘材料及其在金属基覆铜板中的应用

本文介绍了高导热环氧树脂基复合绝缘材料的导热机理和研究现状,提出了高填充率低黏度环氧树脂基复合材料的制备方法,重点探讨了填料表面改性处理及混配、液晶环氧应用和电场调控填料有序配置等关键技术问题,对比分析了高导热环氧树脂基复合材料与普通环氧树脂的导热性能。最后对金属基覆铜板用高导热环氧树脂基复合绝缘材料的发展方向和应用前景进行了展望。     

具有双连续结构的BN/PP/SEBS复合材料导热与绝缘性能的研究

通过将聚丙烯(polypropylene,PP)与弹性体(styrene-ethylene-butylene-styrene,SEBS)材料共混并掺杂高导热填料可提高PP绝缘材料的使用性能。为了研究导热填料在聚合物基体中的分散规律,有效调控导热网络的形成,该文将不同含量SEBS与PP共混作为基体,以氮化硼纳米片(boron nitride nanosheets,BNNSs)为导热填料,改变2种基体树脂的比例、BNNSs含量,通过熔融共混,制备出复合材料,分别探究SEBS与BNNSs含量对复合材料的微观结构、热导率、变温电导特性、本体击穿特性和力学性能的影响。结果显示：随着SEBS比例的增加,有机相逐渐由“海岛”结构转变为“双连续”结构,相同BNNSs含量下,调控有机相结构,可显著提升复合材料热导率。复合材料不仅具有良好的导热性能(0.425 4 W/(m·K)),且保证了自身在高温下的绝缘性能以及机械性能,拓展了绝缘材料的实用性。     

环氧液晶接枝氧化铝/环氧树脂复合材料的制备与热性能

将支化环氧液晶接枝到氧化铝纳米颗粒表面,再将其加入到环氧树脂中制备成复合材料,并对环氧液晶接枝氧化铝/环氧树脂复合材料的热性能进行研究。结果表明:加入环氧液晶接枝氧化铝纳米颗粒后,环氧树脂复合材料的导热系数从纯环氧树脂的0.16 W/(m·K)提高到BLCE-g-Al2O3含量为30%时的0.238 W/(m·K),增加了48.75%;复合材料的初始储能模量比纯环氧树脂的初始储能模量提高了181 MPa,玻璃化转变温度提高了24℃。随着Al2O3填充量的增加,复合材料的热膨胀系数逐渐减小。     

环氧树脂绝缘高频电热联合老化中局部放电特性分析

电力电子变压器长期运行于高频正弦电压下,其绝缘更易受到局部放电作用影响从而导致老化失效。为此以环氧树脂材料为研究对象,模拟电力电子变压器的运行条件,在30 k Hz、4 kV的正弦电压和温度120℃下开展了电热联合加速老化试验,研究了不同老化阶段下绝缘的高频局部放电特征。实验结果表明:高频正弦电压下残余电荷扩散少,放电连续,放电相位范围超过90°,局部放电频繁冲击绝缘材料;随着老化时间的增长,高相位上的最大放电幅值由0.02 V增加到0.03 V,局部放电相位分布谱图(PRPD)中第2簇"三角"特征更为明显,统计参量Sk能较准确地反应绝缘的老化状态;同时,随着绝缘缺陷表面有效起始电子产生概率的变化,放电量和放电次数总体呈上升趋势,局部放电的相位范围向两端扩展。     

人工盐雾环境下环氧树脂的绝缘特性

采用超声波盐雾发生器模拟沿海地区环境,在直流电场条件下测试了盐雾电导率对环氧树脂小绝缘间隙的绝缘特性的影响;借助单筒连续变倍视频显微镜观察实验前后试样表面状况,分析绝缘破坏过程。实验结果表明:盐雾液滴在环氧树脂表面的接触角随盐雾电导率的增大而减小;放电起始电压随盐雾电导率的增大而降低,随绝缘间隙的增大而升高;绝缘破坏电压随盐雾电导率的增大而降低,随绝缘间隙的增大而升高。     

环氧树脂固化物结构与热传导性能的关系

采用保护热流计法测定了绝缘材料常用的几种环氧树脂固化物的导热系数,探讨了固化物结构对导热系数的影响.结果表明:随温度升高,环氧固化物的导热系数基本上都呈上升趋势;酚醛类、胺类固化体系的导热系数明显高于酸酐固化体系;含有共轭结构的非晶态聚合物的导热系数随温度升高而提高的速率高于无共轭结构的非晶态聚合物.     

电子封装用复合导热绝缘环氧胶粘剂的研制

以环氧树脂E-44为基体,通过加入不同量和种类的导热绝缘填料氮化硅、氮化硼、氧化铝、碳化硅来调节胶粘剂的导热性能,通过加入不同量的增塑剂来调节胶粘剂的粘度和韧性以适应于工业化涂布生产.重点研究了胶粘剂的粘度、导热性等性能与配方之间的关系,确定了一种适合于工艺生产、综合性能良好的电子封装用导热绝缘环氧胶粘剂.当复合填料中氮化硅、氧化铝、氮化硼的质量分数分别为环氧树脂基体的25%、25%、10%时,体系的导热率最高为2.66W/m·K,为纯环氧树脂基体的11.6倍.     

影响环氧浇注电压互感器局部放电因素分析

局部放电水平是反应电压互感器绝缘性能的一项重要指标,局部放电量大小直接影响产品的使用寿命。也直接体现产品的技术设计、制造工艺、产品质量、应用材料等整体水平。局部放电量大,使用过程中会存在绝缘隐患,影响运行可靠性。通过对影响环氧浇注的电压互感器局部放电的因素进行分析,提出对应控制方法。     

高导热环氧树脂复合材料的研究及其在电机上的应用

综述了近年来国内外高导热填充型环氧树脂复合材料的研究进展,简单阐述了其导热机理,重点讨论了金属、氧化物、氮化物、碳化物及新型复合填料等不同高导热填料的特点及其对高分子复合材料导热性能的影响,并对其在电机领域的广泛应用进行了论述,提出了未来的研究方向及发展趋势,为制备综合性能更加优良的新型导热环氧树脂基复合材料提供参考.     

超支化环氧树脂的合成及其改性环氧树脂导热胶性能研究

以偏苯三酸酐(TMA)和二缩三乙二醇(TEG)为原料合成了端基为两个羧基、一个羟基的AB2型单体,用TMA为核,采用一步法制备了新一代超支化聚酯,然后在相转移催化剂下与环氧氯丙烷反应进行端基环氧功能化制备了超支化环氧树脂HTTE-1。利用HTTE-1与Al2O3纳米粒子复合改性环氧树脂制备纳米复合材料,并对其性能进行了研究。结果表明:所得三元纳米复合材料体系的韧性优于单独填充纳米粒子体系,热导率提高。     

高海拔与磁场环境下环氧树脂的绝缘破坏

为研究磁场环境下的绝缘破坏,采用印刷电极方法,将0.018mm厚的铜薄印制在环氧树脂绝缘板试样表面作为实验电极,使用直流高压电源,测试研究了高海拔低气压和磁场环境对环氧树脂小绝缘间隙绝缘破坏的影响。结果表明:随着气压的降低,起始放电电压减小,绝缘破坏时间延长;磁场环境下的起始放电电压比无磁场时低;磁场环境下的绝缘破坏时间依赖于磁力线与试样表面的相对夹角。     

电力变压器绝缘纸热老化的击穿电压特性

基于对矿物油、植物油分别与热稳定绝缘纸组成的油纸绝缘系统在90℃、110℃、130℃下进行的500多天的加速热老化试验,研究了其击穿电压特性变化规律,并且进一步分析了变化产生的主要原因。试验结果表明:两种油纸组合在三个温度下,击穿电压均有上升的趋势,以110℃和90℃下的样品尤为明显;植物油组合的油纸绝缘击穿电压整体高于矿物油组合的油纸绝缘;击穿电压与老化温度、绝缘纸聚合度之间并无明显关系;在老化过程中,整个油纸绝缘系统并未达到水分平衡,绝缘纸中微水含量基本保持在2%以内,老化过程中的微水对绝缘纸的击穿电压影响不大。