【摘要】：環(huán)氧樹脂被廣泛應(yīng)用在電氣設(shè)備絕緣澆注領(lǐng)域。而傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂的熱導(dǎo)率僅約為0.2 W/(m·K),難以滿足設(shè)備的及時散熱要求。研發(fā)高導(dǎo)熱、高填充的環(huán)氧樹脂澆注材料,解決電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)散熱問題具有重要意義。本文分別以普通環(huán)氧樹脂(EP)和液晶環(huán)氧樹脂(LCEP)為基體,以氧化鋁(A1203)為填料,采用設(shè)計低粘度的填料體系實現(xiàn)高填充和提高樹脂基體熱導(dǎo)率相結(jié)合的方式制備了環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料。重點研究了基體類型、填料含量、偶聯(lián)劑處理等因素對復(fù)合材料導(dǎo)熱和電絕緣性能的影響,并揭示了導(dǎo)熱和電性能的微觀機理。研究發(fā)現(xiàn),采用經(jīng)偶聯(lián)劑處理的不同粒徑的類球形A1203混合填充且大小粒子的粒徑比為8-15、質(zhì)量比為3:2可以顯著降低復(fù)合材料的黏度,實現(xiàn)高填充;紅外光譜分析表明,偶聯(lián)劑與微納米顆粒表面發(fā)生了化學(xué)鍵合作用。利用偏光顯微鏡觀測到LCEP在降溫過程中出現(xiàn)了液晶相;添加復(fù)配的酸酐固化劑后其液晶相溫度區(qū)間的下限下降30℃,液晶域的平均尺寸減小1/3,LCEP固化物中出現(xiàn)了明顯的液晶域;與酸酐固化劑相比,采用DDM固化劑對LCEP進行固化時LCEP/固化劑體系的熱導(dǎo)率更高;起始固化溫度過高會導(dǎo)致體系的熱導(dǎo)率下降。研究表明,采用大粒徑或不同粒徑的粒子混合填充都有利于提高復(fù)合材料的熱導(dǎo)率;復(fù)合材料的熱導(dǎo)率隨填料含量的提高而增大,當含量高于60 wt%時,熱導(dǎo)率急劇增大;偶聯(lián)劑處理降低了微納米顆粒與樹脂基體間的界面熱阻,在高填充含量下可明顯提高復(fù)合材料的熱導(dǎo)率;采用偶聯(lián)劑處理的A1203分別填充EP和LCEP制備EP-A和LCEP-B復(fù)合材料,當填料含量高于60 wt%時,LCEP-B的熱導(dǎo)率明顯高于EP-A的熱導(dǎo)率,填料含量為80 wt%時,EP-A的熱導(dǎo)率為1.935 W/(m·K),是純EP熱導(dǎo)率的10.75倍,LCEP-B的熱導(dǎo)率為2.471W/(m·K),是純LCEP熱導(dǎo)率的7.02倍。電絕緣性能測試結(jié)果表明,微納米Al203的摻雜降低了樹脂基體的交流擊穿場強;與LCEP相比,EP作為基體時其擊穿場強下降的更嚴重,當填料含量為80 wt%時,與相應(yīng)的純樹脂基體相比,EP-A、LCEP-B的擊穿場強分別下降55.31%、31.57%;微納米A1203的摻雜可抑制絕緣材料在擊穿過程中的高溫燒蝕。微納米A1203的摻雜增大了樹脂基體的體積電導(dǎo)率,且在填料含量高于60 wt%時,其體積電導(dǎo)率增大更顯著;純LCEP和LCEP-B的體積電導(dǎo)率都隨溫度的升高而增大,當溫度高于100℃時體積電導(dǎo)率急劇增大。微納米摻雜顯著提高了樹脂基體的介電常數(shù)和高溫下的介質(zhì)損耗;環(huán)氧樹脂及其復(fù)合材料的介電常數(shù)均隨溫度的升高而增大;溫度高于120℃時,各種材料的介質(zhì)損耗均隨溫度的升高而急劇增大。偶聯(lián)劑處理增強了微納米顆粒與樹脂基體間的界面相互作用,提高了復(fù)合材料的交流擊穿場強,降低了其體積電導(dǎo)率、介電常數(shù)和介質(zhì)損耗。
【圖文】：

含介晶基元的環(huán)氧樹脂體系中球晶微觀模式的示意圖

研究方案及技術(shù)路線
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM21

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張新娜;劉成莉;李娟;謝瑚;;填充型樹脂基導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料的研究及應(yīng)用進展[J];絕緣材料;2015年03期

2 王旗;李U，

本文編號：2696443