ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ ТЕПЛОПРОВОДЯЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2002 года по МПК H01B3/10 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроизоляционным теплопроводящим композициям для создания прессованных изделий, например теплопроводящих электроизоляционных прокладок, которые могут быть использованы в высоковольтной силовой преобразовательной технике.

Известен электроизоляционный состав с теплопроводностью 4.2 Вт/(м•град) на основе полиамидной смолы и неорганических наполнителей: нитрида бора и оксида алюминия, покрытых эпоксиноволачным блоксополимером [1]. Недостатком этого состава является относительно низкая теплопроводность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является состав [2] на основе эпоксидного связующего (состав 3, таблица), где в качестве наполнителя используется смесь оксида алюминия и нитрида бора, а электрическая прочность и теплопроводность составляют 18 кВ/мм и 4.3 Вт/(м•град) соответственно.

Недостатками этого состава являются относительно низкие электрическая прочность и теплопроводность, не удовлетворяющие потребностям современной высоковольтной силовой преобразовательной техники.

Задача настоящего изобретения заключается в создании электроизоляционной теплопроводящей композиции с коэффициентом теплопроводности 8,5-9,0 Вт/(м•град) и электрической прочностью 25 кВ/мм и решается в два этапа, результаты каждого из которых представляют самостоятельный технический интерес.

В частности, заданный уровень теплопроводности достигается тем, что минеральные наполнители, используемые в [1 и 2], взяты в определенном гранулометрическом соотношении: на 100 мас. % крупных (0,1-1,5 мм) приходится 150-165 мас.% мелких (0,0002-0,05 мм) частиц.

Указанный гранулометрический состав позволяет достичь такой упаковки частиц наполнителя в композиции, которая обеспечивает коэффициент теплопроводности 8,5-9,1 Вт/(м•град). Количество наполнителя и его гранулометрический состав определен эмпирическим путем.

При этом композиция имеет состав, мас.%:
Связующее:
Эпоксиноволачная смола - 25-26
Латентный отвердитель - 0,6-0,7
Наполнитель:
Нитрид бора (размер частиц 0,0002-0,005 мм) - 20-21
Оксид алюминия (размер частиц 0,1-1,5 мм) - 28-29
Оксид алюминия (размер частиц 0,005-0,05 мм) - Остальное
Пример 1
Композиция готовится в следующей последовательности: наполнитель просеивается через сита для получения указанных размеров частиц и прокаливается при 650^oС в течение 4 часов. Затем навески составных частей наполнителя: 20,5% нитрида бора (размер частиц 0,0002-0,005 мм), 28,9% оксида алюминия (размер частиц 0,1-1,5 мм) и 24,45% оксида алюминия (размер частиц 0,005-0,5 мм) вводятся в нагретое до 90±5^oС связующее из 25,5% эпоксиноволачной смолы и 0,65% латентного отвердителя. Смешивание производится на вальцах, полученная композиция прессуется давлением 270-300 кг/см² при температуре 180±5^oС и термообрабатывается. Данные о свойствах полученной композиции приведены в таблице.

Заданное значение электрической прочности при сохранении полученного уровня теплопроводности достигается тем, что на поверхностях частиц наполнителя указанного выше состава создается подложка, обеспечивающая высокую адгезию связующего в пристенном слое частиц наполнителя. Для этого наполнитель смешивается с промежуточным связующим и термообрабатывается.

Смесь имеет состав, мас.%:
Эпоксидиановая смола - 14,5-15,9;
Изометилтетрагидрофталевый ангидрид - 11,6-12,7;
Наполнитель - Остальное.

Далее готовится композиция на основе эпоксиноволачной смолы, латентного отвердителя и порошкообразного наполнителя, частицы которого покрыты подложкой.

Один из возможных вариантов состава предлагаемой композиции показан в примере 2. Технология приготовления композиции отличается от приведенной в примере 1 только наличием процесса создания подложки на поверхностях частиц наполнителя.

Пример 2
Наполнитель, частицы которого покрыты подложкой, состоящий из 20% нитрида бора (размер частиц 0,0002-0,005 мм), 28,4% оксида алюминия (размер частиц 0,1-1,5 мм) и 26% оксида алюминия (размер частиц 0,005-0,05 мм) смешивается со связующим из 25% эпоксиноволачной смолы и 0,6% латентного отвердителя. Данные о свойствах полученной композиции приведены в таблице.

Таким образом, использование наполнителей определенного грануломерического состава дает возможность получить теплопроводность композиции 8,5-9,1 Вт/(м•град), а нанесение на поверхности частиц наполнителя подложки позволяет достичь электрической прочности композиции 25 кВ/мм при том же уровне теплопроводности.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 528616, кл. Н 01 В 3/02, опубл. 15.09.76.

2. Авторское свидетельство СССР 643978, кл. Н 01 В 3/40, опубл. 25.01.79.

Изобретение относится к электроизоляционным теплопроводящим композициям и может быть использовано в электротехнике, в частности, для создания прессованных изделий, например теплопроводящих электроизоляционных прокладок, которые применяются в высоковольтной силовой преобразовательной технике. Техническим результатом изобретения является повышение теплопроводности и электрической прочности композиции. Сущность изобретения состоит в том, что в композиции на основе эпоксиноволачного связующего и минеральных наполнителей из оксида алюминия и нитрида бора наполнители взяты в заданном гранулометрическом составе - на 100 мас.% крупных 150-165 мас.% мелких частиц. 1 з. п.ф-лы, 1 табл.

1. Электроизоляционная теплопроводящая композиция, содержащая эпоксиноволачное связующее, оксид алюминия и нитрид бора в качестве минеральных наполнителей, отличающаяся тем, что оксид алюминия и нитрид бора введены в композицию с заданным гранулометрическим составом: на 100 мас. % крупных частиц размером 0,1-1,5 мм 150-165 мас. % мелких частиц размером 0,0002-0,05 мм при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Эпоксиноволачная смола - 25-26
Латентный отвердитель - 0,6-0,7
Нитрид бора с размером частиц 0,0002-0,005 мм - 20-21
Оксид алюминия с размером частиц 0,1-1,5 мм - 28-29
Оксид алюминия с размером частиц 0,005-0,05 мм - Остальное
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что на поверхностях частиц минеральных наполнителей создана подложка на основе эпоксидиановой смолы и изометилтетрагидрофталевого ангидрида при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Эпоксидиановая смола - 14,5-15,9
Изометилтетрагидрофталевый ангидрид - 11,6-12,7
Минеральные наполнители - Остальное