高导热环氧浇注胶的研究

论文摘要

近年来,由于电机、电子制造行业的产品功率增加,同时集成度提高,为了让产品使用时产生的热量快速散逸,保证产品的安全,并提高使用寿命。绝缘材料行业对电机电器绝缘结构及绝缘材料的导热性能关注日渐增强,高导热产品的研究已经成为热点。本论文研究了一种可以在多种工作环境下正常运行,易于浇注,且具备耐久性和高可靠性的高导热环氧浇注胶。内容包括:基体树脂的研究;粉体种类对浇注胶性能的影响;粉体用量对浇注胶性能的影响;经过偶联剂处理后粉体种类及用量对浇注胶性能的影响。通过研究浇注胶的粘度、导热性、冲击性能、弯曲性能、热变形温度、线膨胀系数、玻璃化转变温度、体积电阻率以及电气强度等,最终筛选出性能优异的环氧浇注胶配方,并得出了以下结论:首先,通过对四种不同环氧树脂的研究发现,采用ERL-4221和MHR-070混合环氧树脂加入90phr酸酐类固化剂时,体系粘度较小,易于加入粉体后进行浇注操作,并且该体系具有良好的机械性能和适中的热变形温度;基体树脂中添加6wt%的增韧剂和1wt%的促进剂可以提高基体树脂的力学性能并且具有适中的凝胶化时间。其次,通过对氮化硼、氧化铝、硅微粉三种无机填料填充到基体树脂中的研究表明,随着无机填料填充量的不断增加,环氧浇注胶的各性能均有显著变化。使用325目和800目氧化铝混和粉体填充浇注胶,填充量为65 wt%时浇注胶的粘度为3375cp,导热系数为0.853W/m·k,冲击强度为15.3kJ/m2,弯曲强度为101.8MPa,热变形温为126.8℃,线膨胀系数为27.9×10-6/K,玻璃化转变温度为142.5℃,体积电阻率为1.8×1014Ω·m,电气强度为24.8MV/m。325目和800目氧化铝混合粉体经过偶联剂表面处理后,填充到基体树脂中得到的环氧浇注胶的各性能均发生明显变化。偶联剂用量为无机填料的3wt%时,玻璃化转变温度上升为148.7℃,粘度下降为2100cp;冲击强度上升为17kJ/m2;偶联剂用量为无机填料的5wt%时,环氧浇注胶的线膨胀系数最小,为19.5×10-6/K,环氧浇注胶的弯曲强度最大,达到117.8MPa,偶联剂用量为无机填料的7wt%时,环氧浇注胶的导热系数最大,达到0.919 W/m·k。最后,对进口产品STYCAST2850高导热浇注胶和本实验研制的高导热环氧浇注胶进行比较,结果表明本实验研制的高导热环氧浇注胶的电性能明显优于进口产品STYCAST2850高导热浇注胶,与此同时,本实验研制的环氧浇注胶还兼具较高的热变形温度和玻璃化转变温度以及较低的线膨胀系数。在力学性能和热导率方面,虽然本实验产品略有偏低,但仍能够满足使用条件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 环氧浇注绝缘
• 1.2.1 环氧浇注胶组成
• 1.3 高导热绝缘材料
• 1.4 本课题研究意义及内容
• 1.4.1 课题研究意义
• 1.4.2 课题研究内容
• 第2章 基体树脂体系的研究
• 2.1 选择基体树脂原则
• 2.1.1 环氧树脂种类选择
• 2.1.2 固化剂选择
• 2.2 原料及实验仪器
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 性能测试
• 2.3 基体树脂制备
• 2.3.1 制备方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 环氧树脂种类对固化物性能影响
• 2.4.2 固化剂种类对固化物性能影响
• 2.4.3 酸酐用量对基体树脂性能影响
• 2.4.4 增韧剂用量对基体树脂性能影响
• 2.4.5 促进剂用量对基体树脂性能影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 无机粉体填充环氧浇注胶的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 性能测试
• 3.2 高导热环氧浇注胶的制备
• 3.3 制备方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 粉体种类及用量对环氧浇注胶各性能影响
• 3.4.2 偶联剂对环氧浇注胶的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 高导热环氧浇注胶的性能对比
• 4.1 引言
• 4.2 进口高导热浇注胶性能
• 4.3 实验室研制高导热环氧浇注胶性能
• 4.3.1 原材料选择
• 4.3.2 制备工艺
• 4.3.3 测试结果
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢