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云母带是广泛应用于大型高压电机的主绝缘材料,其导热性直接影响到空冷电机的温升及绝缘的可靠性。本文拟通过引入无机粉体填料,提高云母带粘合剂的导热性。
本文对当前云母带粘合剂的导热性进行了初步研究,通过筛选固化剂种类及用量确定基体树脂的配比,采用直接掺杂法制备了环氧/无机粉体复合粘合剂。研究了环氧树脂种类、固化剂种类、用量对环氧粘合剂各项性能的影响。采用扫描电镜、透射电镜和激光粒度仪对无机粉体填料进行表征及粒径测试,探讨了粉体种类、粒径、用量对粘合剂各项性能的影响。通过实验研究得到以下结论:
当前云母带粘合剂体系中,酚醛类固化粘合剂的热导率明显高于桐油酸酐体系(TOA)和桐马体系:引入TOA增韧后降低了固化物的导热性。低分子量线型酚类固化剂的用量对环氧固化物的各项性能有一定的影响:在10-30phr范围内,随着其用量的增大,固化物的热变形温度、玻璃化转变温度逐渐降低,环氧固化物的耐热性下降;冲击强度在固化剂用量为25phr时达到最大值(35.6kJ/m2):固化剂用量对粘合剂的导热性影响不明显。
粉体填充量较低(≤13.5%)时,棒状的γ-Al2O3粉体在提高粘合剂导热性方面较为突出,其固化物热导率最高,达到0.247W/m·K。当粉体填充量较高(35%)时,热导率较高的α-Al2O3,对提高复合材料导热性较为显著,其固化物导热系数达到0.418W/m·K。粉体粒径在10~50nm范围内时,出于纳米粒子的表面效应、体积效应等纳米粒子特有的物理化学性质,使复合材料的弯曲强度、热变形温度、导热性在不同程度上都有所提高:随着填充粉体粒径从360nm增大到530nm,在复合材料导热性、耐热性提高的同时,由于纳米效应的消失,环氧固化物的冲击韧性从20.8 kJ/m2下降到18.7 kJ/m2。综合各项性能,α-A12O3粉体的改性效果要优于γ-Al2O3。复合材料的导热性、耐热性随着粉体用量的增大都有不同程度的提高,冲击强度呈缓慢降低的趋势。粉体粒径、用量对常态复合材料的体积电阻率影响不大,基本维持在1014Ω·m的水平上;浸水168h后,填充粉体粒径500nm以上的复合材料其体积电阻率略有下降。