一种固体开关用高导热环氧树脂及其制备工艺的制作方法

文档序号:22586751发布日期:2020-10-20 17:54阅读:106来源:国知局

本发明涉及一种固体开关用高导热环氧树脂及其制备工艺,属于环氧树脂技术领域。



背景技术:

环氧树脂具有成本低、绝缘性能高、粘结性好、阻燃性优越和耐腐蚀性强等特点,被广泛应用于电绝缘材料领域,例如固体开关。但是其热导率只有0.2w/(m·k),给设备的安全运行带来很大隐患。

目前,环氧树脂导热性改善一般采用填充导热性好的物质,通过物理共混使环氧树脂的导热性提高,但这种方法容易使环氧树脂的力学性能变差。



技术实现要素:

本发明针对上述背景技术所提及的技术问题,而采取以下技术方案来实现:

一种固体开关用高导热环氧树脂,它包括以下按重量份计的组分:

双酚a型环氧树脂25-40份、改性碳化硅45-80份、固化剂5-15份、固化促进剂1-8份、硅烷偶联剂0.3-0.5份、消泡剂0.02-0.1份、颜料0.01-0.03份、分散剂0.02-0.05份、润滑剂0.03-0.05份。

作为优选实例,所述固化剂为芳香胺类固化剂或改性芳香胺类固化剂的一种。

作为优选实例,所述固化促进剂为苯甲醇、水杨酸和季铵盐的混合物,且苯甲醇、水杨酸和季铵盐三者重量比为1~5:1~3:1~2。

作为优选实例,所述消泡剂为松香树脂消泡剂。

作为优选实例,所述颜料为炭黑。

作为优选实例,所述分散剂为石墨烯分散剂、byk-w980分散剂中的一种。

作为优选实例,所述润滑剂为反应性稀释剂。

作为优选实例,所述反应性稀释剂为聚丙二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚中的一种。

一种固体开关用高导热环氧树脂的制备工艺,它包括以下步骤:

s1、将双酚a型环氧树脂、改性碳化硅二者在密闭反应釜中进行1000~3000r/min的搅拌反应,且在反应釜上进行水浴循环,水浴温度为60~85℃,水浴时间1~4h,并且将改性碳化硅采用边反应边添加的方式加入到装有双酚a环氧树脂中的反应釜中形成混合物;

s2、紧接着在混合物中依次添加硅烷偶联剂、颜料、润滑剂、消泡剂、分散剂得混料,并且在30~500pa真空度下,对反应釜中的混料真空超声分散处理1~5h;

s3、紧接着停止反应釜的搅拌,往反应釜中依次添加固化剂和固化促进剂,在100-140℃条件下进行恒温固化,且固化剂和固化促进剂二者按照重量比1:0.5进行添加,得高导热的环氧树脂。

本发明的有益效果是:本发明利用改性碳化硅对双酚a型环氧树脂的起填料作用,并利用分散剂来辅助改性碳化硅对双酚a型环氧树脂进行填料充分的修饰,使得双酚a型环氧树脂具有良好的导热性能,另外分别利用固化剂、固化促进剂、颜料、硅烷偶联剂、润滑剂等助剂来辅助修饰双酚a型环氧树脂,使得环氧树脂的力学性能得到提升,从而代替了现有的调料仅仅只提升导热性能,而不能提升力学性能的问题,从而使得双酚a型环氧树脂的应用范围扩大,最有利的是应用在固体开关上。

具体实施方式

为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。

实施例一

一种固体开关用高导热环氧树脂,它包括以下按重量份计的组分:

双酚a型环氧树脂25份、改性碳化硅45份、芳香胺类固化剂5份、固化促进剂2.5份、硅烷偶联剂0.3份、松香树脂消泡剂0.02份、炭黑0.01份、石墨烯分散剂0.02份、聚丙二醇二缩水甘油醚0.03份。

一种固体开关用高导热环氧树脂的制备工艺,它包括以下步骤:

s1、将按重量份计的25份双酚a型环氧树脂、45份改性碳化硅二者在密闭反应釜中进行1000r/min的搅拌反应,且在反应釜上进行水浴循环,水浴温度为60℃,水浴时间14h,并且将按重量份计的45份改性碳化硅采用边反应边添加的方式加入到装有按重量份计的25份双酚a环氧树脂中的反应釜中形成混合物;

s2、紧接着在混合物中依次添加按重量份计0.3份硅烷偶联剂、0.01份炭黑、0.03份聚丙二醇二缩水甘油醚、0.02份松香树脂消泡剂、0.02份石墨烯分散剂得混料,并且在30pa真空度下,对反应釜中的混料真空超声分散处理1h;

s3、紧接着停止反应釜的搅拌,往反应釜中依次添加固化剂和固化促进剂,在100℃条件下进行恒温固化,且5份芳香胺类固化剂和2.5份固化促进剂二者按照重量比1:0.5进行添加,得高导热的环氧树脂。

固化促进剂为苯甲醇、水杨酸和季铵盐的混合物,且苯甲醇、水杨酸和季铵盐三者重量比为1:1:1。

实施例二

一种固体开关用高导热环氧树脂,它包括以下按重量份计的组分:

双酚a型环氧树脂30份、改性碳化硅50份、芳香胺类固化剂8份、固化促进剂4份、硅烷偶联剂0.35份、松香树脂消泡剂0.04份、炭黑0.015份、石墨烯分散剂0.03份、乙二醇二缩水甘油醚0.035份。

一种固体开关用高导热环氧树脂的制备工艺,它包括以下步骤:

s1、将按重量份计的30份双酚a型环氧树脂、50份改性碳化硅二者在密闭反应釜中进行1500r/min的搅拌反应,且在反应釜上进行水浴循环,水浴温度为65℃,水浴时间1.5h,并且将按重量份计的50份改性碳化硅采用边反应边添加的方式加入到装有按重量份计的30份双酚a环氧树脂中的反应釜中形成混合物;

s2、紧接着在混合物中依次添加按重量份计的0.35份硅烷偶联剂、0.015份炭黑、0.035份乙二醇二缩水甘油醚、0.04份松香树脂消泡剂、0.03份石墨烯分散剂得混料,并且在50pa真空度下,对反应釜中的混料真空超声分散处理1.5h;

s3、紧接着停止反应釜的搅拌,往反应釜中依次添加固化剂和固化促进剂,在120℃条件下进行恒温固化,且8份固化剂和4份固化促进剂二者按照重量比1:0.5进行添加,得高导热的环氧树脂。

固化促进剂为苯甲醇、水杨酸和季铵盐的混合物,且苯甲醇、水杨酸和季铵盐三者重量比为2:1:1.5。

实施例三

一种固体开关用高导热环氧树脂,它包括以下按重量份计的组分:

双酚a型环氧树脂30份、改性碳化硅60份、改性芳香胺类固化剂10份、固化促进剂5份、硅烷偶联剂0.4份、松香树脂消泡剂0.06份、炭黑0.02份、byk-w980分散剂0.03份、丁基缩水甘油醚0.04份。

一种固体开关用高导热环氧树脂的制备工艺,它包括以下步骤:

s1、将按重量份计的30份双酚a型环氧树脂、60份改性碳化硅二者在密闭反应釜中进行2000r/min的搅拌反应,且在反应釜上进行水浴循环,水浴温度为75℃,水浴时间2h,并且将按重量份计的60份改性碳化硅采用边反应边添加的方式加入到装有按重量份计的30份双酚a环氧树脂中的反应釜中形成混合物;

s2、紧接着在混合物中依次添加按重量份计的0.4份硅烷偶联剂、0.02份炭黑、0.04份丁基缩水甘油醚、0.06份松香树脂消泡剂、0.03份byk-w980分散剂得混料,并且在70pa真空度下,对反应釜中的混料真空超声分散处理3h;

s3、紧接着停止反应釜的搅拌,往反应釜中依次添加按重量份计的10份改性芳香胺类固化剂和5份固化促进剂,在130℃条件下进行恒温固化,且按重量份计的10份改性芳香胺类固化剂和5份固化促进剂按照重量比1:0.5进行添加,得高导热的环氧树脂。

固化促进剂为苯甲醇、水杨酸和季铵盐的混合物,且苯甲醇、水杨酸和季铵盐三者重量比为3:2.5:1.8。

实施例四

一种固体开关用高导热环氧树脂,它包括以下按重量份计的组分:

双酚a型环氧树脂40份、改性碳化硅80份、改性芳香胺类固化剂15份、固化促进剂7.5份、硅烷偶联剂0.5份、松香树脂消泡剂0.1份、炭黑0.03份、byk-w980分散剂0.05份、聚丙二醇二缩水甘油醚0.05份。

固化促进剂为苯甲醇、水杨酸和季铵盐的混合物,且苯甲醇、水杨酸和季铵盐三者重量比为5:3:2。

一种固体开关用高导热环氧树脂的制备工艺,它包括以下步骤:

s1、将按重量份计的40份双酚a型环氧树脂、80份改性碳化硅二者在密闭反应釜中进行3000r/min的搅拌反应,且在反应釜上进行水浴循环,水浴温度为85℃,水浴时间4h,并且将按重量份计的80份改性碳化硅采用边反应边添加的方式加入到装有按重量份计的40份双酚a环氧树脂中的反应釜中形成混合物;

s2、紧接着在混合物中依次添加按重量份计的0.5份硅烷偶联剂、0.03份炭黑、0.05份聚丙二醇二缩水甘油醚、0.1份松香树脂消泡剂、0.05份byk-w980分散剂得混料,并且在500pa真空度下,对反应釜中的混料真空超声分散处理5h;

s3、紧接着停止反应釜的搅拌,往反应釜中依次添加按重量份计的15份固化剂和7.5份固化促进剂,在140℃条件下进行恒温固化,且按重量份计的15份固化剂和7.5份固化促进剂二者按照重量比1:0.5进行添加,得高导热的环氧树脂。

选取市售的固体绝缘开关用环氧树脂(品牌为:雄润xrun、型号为:5180a/b型)作为对比例。

按照gb/t15022.2-2007《电气绝缘用树脂基活性复合物》第二部分--实验方法,分别对实施例一到实施例四以及对比例所制成的环氧树脂进行机械性能、物理性能、热性能和电气性能进行测试,具体测试结果见表一。

表一

接表一

接表一

从表一中可以看出,实施例一~实施例四相比于对比例而言,其机械性能、物理性能、热性能、电气性能均优于对比例,可见在常温下环氧树脂中添加固化剂、固化促进剂、硅烷偶联剂、润滑剂、颜料、消泡剂和分散剂的优势,从而体现出在常温下,环氧树脂的应用范围、高导热性能都得到了扩大或提升,实施例二中所选用的配方及其含量相比于实施例一、实施例三和实施例四来说,其机械性能、物理性能、热性能、电气性能均优于其他实施例。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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