Электроизоляционный состав Советский патент 1992 года по МПК H01B3/02 

1

(21)4898902/07 (22)02.01.91 (46)15.12.92. Бюл. № 46

(71)Отделение новых физических проблем Института проблем материаловедения АН УССР

(72)В.И.Павленко, Н.Я Чукреев, В.Д.Рычкин и И.Ф.Пельтек (56)ОСТ4.Г0.029.026.

Авторское свидетельство СССР №1148854. кл. С 08 63/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 417454, кл. С 08 49/00,1974.

Авторское свидетельство СССР NJ 528616, кл. Н 01 В 3/02, 1976,

Авторское свидетельство СССР № 686087, кл. Н 01 В 3/02,1979.

(54) ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ СОСТАВ (57) Использование: в радиотехнической, приборостроительной и электротехнической промышленности. С целью улучшения диэлектрических характеристик при сохранении требуемой теплопроводности, электроизоляционный состав содержит связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%: эпоксидная смола 12- 35; окись алюминия 11-14; нитрид алюминия 40-70 и отвердитель - остальное. Эпоксидную смолу используют с добавками эпоксидного модификатора в соотношении 5:1. Порошок нитрида алюминия применяют с диаметром частиц 40-63 мкм. 2 табл.

Изобретение относится к электроизоляционным материалам, в частности к теплопроводным электроизоляционным герметизирующим компаундам, и может быть использовано в радиотехнической, приборостроительной и электротехнической промышленности для заливки тепловыделяющих элементов, например, дросселей, резисторов, модулей, блоков питания, трансформаторов.

Известны электроизоляционные составы, состоящие из связующего (эпоксидной смолы), отвердителя и минерального наполнителя с достаточно высокой теплопроводностью (1,2-2,0 Вт/м К). Недостатком указанных составов являются их невысокие диэлектрические характеристики, обусловленные применением в качестве наполнителя кварца пылевидного.

Известны электроизоляционные составы, включающие связующее на основе эпоксидной смолы, отвердитель и смеси минеральных наполнителей (нитрид бора и кремний кристаллический; окись алюминия и нитрид бора), имеющие высокую теплопроводность (2,0-4,2 Вт/м К). Однако электроизоляционные их свойства также недостаточны ввиду несовершенства структуры отвержденных компаундов, проявляющегося в процессе полимеризации. Низки также технологические свойства вышеназванных составов ввиду их склонности к быстрому загустеванию, ухудшающей соответственно заливочные свойства компаундов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому изобретению является электроизоляционный состав, выбранный в

Ч

00

i

качестве прототипа, содержащий связующее на основе эпоксидной смолы, отверди- тель и наполнитель из окиси алюминия и нитрида бора. Недостатком известного состава являются невысокие диэлектрические характеристики (удельное объемное электрическое сопротивление и электрическая прочность) ввиду несовершенства структуры отвержденного компаунда, вызванного влиянием на материал в процессе полимеризации минеральных наполнителей, в частности нитрида бора.

Целью изобретения является улучшение диэлектрических характеристик при сохранении требуемой теплопроводности.

Поставленная цель достигается тем, что электроизоляционный состав, содержащий связующее на основе эпоксидной смолы, от- вердитель и наполнитель, включающий окись алюминия и нитрид элемента III группы, согласно изобретению в качестве нитрида содержит нитрид алюминия, и компоненты, взятые в следующем соотношении, мас.%: Связующее на основе эпоксидной смолы12-35

Окись алюминия11-14

Нитрид алюминия40-70

ОтвердительОстальное

. ИсгГользс ваИие гтредлагае моПУЭлектро- изоляционного состава за счет повышения диэлектрических свойств при сохранении требуемой -теплопроводности позволяет значительно повысить надежность электроизоляции тепловыделяющего элемента при обеспечении эффективности теплоотвода. Кроме того, использование в качестве наполнителя более дешевого, по сравнению с нитридом бора, нитрида алюминия приводит к снижению себестоимости предлагаемого электроизоляционного состава.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Применяемый в качестве наполнителя, по прототипу, порошок нитрида бора состоит из частиц пластинчатой формы со слоистой структурой и резкой анизотропией кристаллической решетки с малым сопротивлением срезу в направлении базовых плоскостей. В результате в процессе полимеризации компаунда, содержащего в качестве наполнителя нитрид бора, в материале возникают механические напряжения, приводящие к образованию в его структуре Микротре щин и пор, что делает компаунд гигроскопичным.

Гигроскопичный компаунд адсорбирует влагу, в результате чего происходит снижение его электрической прочности. Кроме того, механические напряжения в от- вержденном компаунде вызывают отслоения последнего от тепловыделяющего элемента, что ухудшает его герметизацию и снижает эффективность теплоотвода. Введение в электроизоляционный состав в качестве наполнителя нитрида алюминия, частицы которого изотропны, исключает появление при полимеризации механических напряжений, приводящих к образованию микротрещин, снижающих диэлектриче0 ские характеристики состава и теплоотвод. Предложенный электроизоляционный состав отличается от прототипа введением в наполнитель нитрида алюминия и соотношением компонентов.

5 Изобретение осуществляется следующим образом. Порошок нитрида алюминия с диаметром частиц 40-63 мкм и порошок окиси алюминия перед использованием просушивают. Затем отвешивают навески

0 компонентов смеси наполнителя в заданном соотношении. В качестве связующего используют эпоксидную смолу с добавкой эпоксидного модификатора. Отвердителем служит полиэтиленполиамин.

5 Электроизоляционный состав готовят путем смешения порошков наполнителя со связующим в заданном соотношении при 40-45°С, Затем в смесь добавляют отверди- тель и перемешивают. Полученный компа0 унд заливают в формы при 40-45°С и отверждают. Составы электроизоляционные заливочных компаундов (известного и предлагаемого) приведены в табл.1. Основные характеристики компаундов в сравнении

5 с известным электроиеоляционным составом (по прототипу) представлены в табл.2.

Из табл.2 видно, что оптимальными свойствами обладают электроизоляционные составы, содержащие от 11 до 14 мас.%

0 окиси алюминия и от 40 до 70 мас.% нитрида алюминия, при общем содержании смеси минеральных наполнителей от 51 до 84 мас.%, связующего от 12 до 35 мас.% и отвердителя от 4 до 14 мас.%.

5 Формула изобретения

Электроизоляционный состав, содержащий связующее на основе эпоксидной смолы, отвердитель и наполнитель, включающий окись алюминия и нитрид элемента III

0 труп пы, отличающийся тем, что, с целью улучшения диэлектрических характеристик при сохранении требуемой теплопроводности, в качестве нитрида он содержит нитрид алюминия, и компоненты, взяты в следую5 щем соотношении, мас.%: Связующее на основе эпоксидной смолы12-35

Окись алюминия11-14

Нитрид алюминия40-70

ОтвердительОстальное

Составы электроизоляционного компаунда

Основные характеристики электроизоляционных компаундов

Таблица 1

Таблица 2