一种f级电机灌封用复合陶瓷/环氧树脂复合材料及其制备方法

文档序号:9743708阅读:514来源:国知局
一种f级电机灌封用复合陶瓷/环氧树脂复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及陶瓷技术领域,具体涉及一种低膨胀高热传导率的F级电机灌封用复 合陶瓷/环氧树脂复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 环氧树脂具有优良的力学性能、粘结性能、耐腐蚀性能、绝缘性能,被广泛的应用 于电子元件的粘结、灌封、封装等领域。但是环氧树脂的导热性能比较差,线膨胀系数比较 高,如果作为电机灌封树脂用,必须提高其导热性能,降低其线膨胀系数。

【发明内容】

[0003] 本发明的目的是提供一种低膨胀且导热率非常高的F级电机灌封用复合陶瓷/环 氧树脂复合材料及其制备方法。
[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0005] -种F级电机灌封用复合陶瓷/环氧树脂复合材料,其包括脂环族环氧树脂100重 量份、固化剂128重量份、促进剂0.5-2重量份、奇士增韧剂10-20重量份、及改性复配陶瓷粉 150-250重量份;所述改性复配陶瓷粉包括改性二氧化硅和改性氮化铝,所述改性二氧化硅 和改性氮化铝的质量比为1: 〇. 9-1:1.6,所述改性二氧化硅的粒径为25-45μπι,改性氮化铝 的粒径为4-15μπι,所述改性二氧化硅和改性氮化铝均是利用硅烷偶联剂进行浸泡改性。
[0006] 上述方案中,所述改性二氧化硅和改性氮化铝的浸泡改性方法为:首先,硅烷偶联 剂溶于适量的乙醇水溶液中,然后滴加乙酸,将pH值调节到3-5,超声震荡水解;然后,将二 氧化硅或者氮化铝粉末干燥后加入至已经完成水解的偶联剂溶液中,在60°C水浴中搅拌处 理2-4小时,表面处理完成后抽滤、干燥所得。
[0007] 上述方案中,所述硅烷偶联剂为KH-550,所述硅烷偶联剂与所述二氧化硅或者氮 化铝粉末填料的质量比为1 -4:100。
[0008] 上述方案中,所述脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸 酯。
[0009] 上述方案中,所述固化剂为甲基四氢苯酐。
[0010]上述方案中,所述促进剂为2,4,6_三-(二甲胺基甲基)苯酚。
[0011] 上述方案中,所述奇士增韧剂为QS-N。
[0012] 所述的F级电机灌封用复合陶瓷/环氧树脂复合材料的制备方法,其特征在于,所 述制备方法为将脂环族环氧树脂、固化剂、促进剂、奇士增韧剂按照所述质量份配比混合后 在80°C鼓风干燥箱中加热20min得到灌封树脂体系,然后将改性复配陶瓷粉混入至所述灌 封树脂体系,再在80°C下进行真空加热30min和超声分散处理30min,然后进行固化处理,所 述固化制度为80°C下2小时,100°C下2小时,120°C下2小时及150°C下6小时。
[0013] 本发明首先通过改性复配陶瓷粉即二氧化硅和氮化铝的大量加入,二氧化硅和氮 化铝都具有很高的导热性能,其中氮化铝尤为明显,其高熔点和硬度都比较高,可以提高灌 封树脂的导热性能和耐热性,降低热膨胀系数。将两者结合可以发挥其各自的优势,可以提 高材料的热学性能,同时线膨胀系数的降低有利于降低固化后树脂与金属界面的残余应 力,提高粘结性能,也可以降低使用过程中高低温变化引起的热应力。其次,本发明因为使 用了中温固化树脂,树脂本身具有较高的耐热性,而改性复配陶瓷粉具有很高的耐温性能, 故本电机用灌封树脂具有比较高的耐温性能(140°C_165°C)。
[0014] 本发明的有益效果为:
[0015] 1)运用了中温固化体系,同时加入大量无机填料,提高了灌封树脂的耐热性能。
[0016] 2)填料的加入,降低了热膨胀系数,有利于降低热应力,从而提高粘结力。
[0017] 3)特定尺寸和特定比例的二氧化硅和氮化铝的加入,大大提高了导热率,其中小 粒径填料填补大粒径填料不到的空隙,有利于形成完整的导热链。综合提高了耐热性,导热 性,以及粘结力等性能。
【具体实施方式】
[0018] 为使本发明的内容、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例进一步 阐述本发明,这些实施例仅用于说明本发明,而本发明不仅限于以下实施例。
[0019] 实施例1
[0020]本实施例提供一种F级电机灌封用复合陶瓷/环氧树脂复合材料,其包括脂环族环 氧树脂220g、固化剂281g、促进剂l.lg、奇士增韧剂25g、及改性复配陶瓷粉330g(其中改性 二氧化硅和改性氮化铝的质量比为1:1.6)。该改性二氧化硅的粒径为25-45μπι,改性氮化铝 的粒径为4-15μπι,该改性二氧化硅和改性氮化铝均是利用硅烷偶联剂进行浸泡改性。
[0021 ] 在本实施例中,该硅烷偶联剂为ΚΗ-550;脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4_环氧环己基甲酸酯;促进剂为2,4,6_三-(二甲胺基甲基)苯酚;奇士增韧剂为QS-N。 [0022]所述改性二氧化硅的制备方法为:
[0023] 1)二氧化硅粉末表面预处理:称取二氧化硅粉末,80°C烘箱中干燥3h待用。
[0024] 2)称取二氧化硅含量为3%的KH-550硅烷偶联剂,溶于适量的乙醇水溶液(水:醇 =9:1)中,然后滴加乙酸,将PH值调节到3-5,超声震荡水解30min。
[0025] 3)将干燥的二氧化硅置入已经完成水解的偶联剂溶液中,高速搅拌2h_4h,再进行 干燥处理12h,再将改性后的二氧化硅进行研磨处理。
[0026] 所述改性氮化铝的制备方法与上述改性二氧化硅的制备方法相同。
[0027 ]本实施例还提供该F级电机灌封用复合陶瓷/环氧树脂复合材料的制备方法,包括 如下步骤:
[0028] 1)灌封树脂配置:取220g环氧树脂,281g固化剂,1. lg促进剂,25g增韧剂,混合后 搅拌,在80度烘箱中处理30分钟,加热降低粘度。
[0029] 2)取115g改性二氧化硅和185g改性氮化铝,加入至上述已经配好的灌封树脂中, 搅拌5分钟,超声分散20min,80度烘箱加热30min,进行气泡排除处理。再在烘箱中按照80°C 2h,100°C3h,120°C2h,150°C6h进行操作,然后烘箱中自然冷却,得到所述F级电机灌封用复 合陶瓷/环氧树脂复合材料。
[0030]对固化后得到的F级电机灌封用复合陶瓷/环氧树脂复合材料进行各项性能测试, 拉伸强度,拉剪强度,对拉强度,导热系数,热膨胀系数,玻璃化转变温度性能的测试如表1 和表2所示:
[0035] 实施例2
[0036] 本实施例提供一种F级电机灌封用复合陶瓷/环氧树脂复合材料,其包括环氧树脂 22(^、固化剂2818、促进剂1.4、增韧剂3(^、及改性复配陶瓷粉末35(^(其比例为1 :1.2,具 体含量为二氧化硅159g,氮化铝191g)、改性二氧化硅的粒径为25-45μπι,改性氮化铝的粒径 为4-15μπι,该改性二氧化硅和改性氮化铝均是利用硅烷偶联剂进行浸泡改性。
[0037] 在本实施例中,该硅烷偶联剂为ΚΗ-550;脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4_环氧环己基甲酸酯;促进剂为2,4,6_三-(二甲胺基甲基)苯酚;奇士增韧剂为QS-N。
[0038]所述改性二氧化硅的制备方法为:
[0039] 1)二氧化硅粉末表面预处理:称取二氧化硅粉末,80°C烘箱中干燥3h待用。
[0040] 2)称取二氧化硅含量为3 %的KH- 550硅烷偶联剂,溶于适量的乙醇水溶液(水:醇 =9:1)中,然后滴加乙酸,将PH值调节到3-5,超声震荡水解30min。
[0041] 3)将干燥的二氧化硅置入已经完成水解的偶联剂溶液中,高速搅拌2h_4h,再进行 干燥处理12h,再将改性后的二氧化硅进行研磨处理。
[0042] 所述改性氮化铝的制备方法与上述改性二氧化硅的制备方法相同。
[0043] 本实施例还提供该F级电机灌封用复合陶瓷/环氧树脂复合材料的制备方法,包括 如下步骤:
[0044] 1)灌封树脂配置:取220g环氧树脂,281g固化剂,1. lg促进剂,30g增韧剂,混合后 搅拌,在80度烘箱中处理30分钟,加热降低粘度。
[0045] 2)取159g改性二氧化硅和19 lg改性氮化铝,加入至上述已经配好的灌封树脂中, 搅拌5分钟,超声分散20min,80度烘箱加热30min,进行气泡排除处理。再在烘箱中按照80°C 2h,100°C3h,120°C2h,150°C6h进行操作,然后烘箱中自然冷却,得到所述F级电机灌封用复 合陶瓷/环氧树脂复合材料。
[0046] 对固化后得到的F级电机灌封用复
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