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高導(dǎo)熱絕緣襯墊材料擊穿電壓試驗與研究

更新時間:2022-09-20      點擊次數(shù):1311

引言:

       層壓母線廣泛應(yīng)用于電力及混合牽引、蜂窩通訊、變頻電源、大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電動設(shè)備的功 率轉(zhuǎn)換模塊等領(lǐng)域,其通過絕緣襯墊材料熱壓成一體。隨著層壓母線大功率化的不斷發(fā)展,其散熱問題日趨凸顯。這對其中重要組件絕緣襯墊材料的導(dǎo)熱性能提出了更高的要求,因此開發(fā)高導(dǎo)熱的絕緣材料成為大功率層壓母線的主要研究方向之一。

    絕緣襯墊材料主要由兩部分組成,一部分襯墊基材,其主要表現(xiàn)為絕緣、支撐補強作用;另一部分為膠粘劑,主要作用為粘接母排,使其成為一個整體。要提高襯墊材料的導(dǎo)熱性主要從 基材與膠粘劑兩個方面出發(fā)分別進(jìn)行導(dǎo)熱改善。 本文選用的襯墊基材分別為聚酰亞胺[5]、聚酯與間位芳香族聚酰胺纖維三種,通過導(dǎo)熱系數(shù)與熱重分析篩選出導(dǎo)熱性的基材。膠粘劑為自制膠粘劑,根據(jù)聚合物導(dǎo)熱機理所有物質(zhì)的 熱傳導(dǎo)都是物質(zhì)內(nèi)部微觀粒子相互碰撞和傳遞的結(jié)果,一般高分子材料本身的導(dǎo)熱性能很差,是熱的不良導(dǎo)體,所以只有通過填充高導(dǎo)熱性的填 料增加材料的熱導(dǎo)率。因此本文選擇一種高導(dǎo)熱無機填料來提高膠粘劑的導(dǎo)熱性能。通過基材與膠粘劑的選擇,采用雙面涂布的方式進(jìn)行材料的復(fù)合,制備了高導(dǎo)熱的絕緣襯墊材料。

1 實驗 

1.1 主要原料 聚酰亞胺基材(PI):

A 廠家;聚酯(PET): 

B 廠家;間位芳香族聚酰胺纖維(NOMEX 紙): 

C 廠家;膠粘劑:自制;導(dǎo)熱填料(SiO2):0.1μm1μm。

1.2 試驗儀器及設(shè)備 

擊穿電壓測試儀 ZJC-50kV 型 

中航時代50kv (30).jpg


1.3 實驗過程 

1.3.1 高導(dǎo)熱膠粘劑的制備 

     首先將改性環(huán)氧樹脂、增韌劑、混合稀釋劑 按一定比例分批次混合攪拌均勻。待溫度降至常 溫后,加入一定比例的潛伏性固化劑至其溶解待 用。然后將一定量的表面改性 SiO2 超聲分散于配 制待用的膠粘劑中,制備成高導(dǎo)熱膠粘劑待用。 

1.3.2 高導(dǎo)熱絕緣襯墊材料的制備 

     將自制的高導(dǎo)熱膠粘劑通過涂布機均勻地 涂布在各種基材(包括 PIPET、NOMEX 紙) 上,涂布前增加攪拌工序,防止無機填料沉降。 控制上膠厚度在 0.020 μm±0.005 μm,后在 60~  100℃的烘箱中表干 30 min,懸掛待用。

2 性能測試

2.1 絕緣襯墊材料擊穿電壓試驗

     分別取三點測量擊穿電壓數(shù)據(jù),測量被測材料的厚度,三點測量值的平均數(shù)據(jù)為材料的擊穿 電壓,記錄以供計算。

2.2 絕緣襯墊材料擊穿電壓試驗及粘接強度測試 

     我們對三種基材制備的雙面涂膠絕緣襯墊材 料固化物進(jìn)行了擊穿強度測試,并對彎折后的電 氣強度也進(jìn)行了測試,測試結(jié)果見表 1。 從表 1 的結(jié)果可以看出,雙面涂膠絕緣襯墊 材料的擊穿強度 PETPI 基材>NOMEX 紙基 材,擊穿強度保持率 PI 基材>PET 基材> NOMEX 紙基材。無論從折彎前后擊穿強度的實測值還是擊穿強度的保持率均較大,均可以滿足層壓母線耐電性能和疊壓完成后的局部彎折要求。

image.png

結(jié)論 

    電性能試驗表明 PI 基材的襯墊材料在彎折前后擊穿強度保持率最高為 97.7%可滿足產(chǎn)品彎折方面的需求且依然保持較優(yōu)的拉伸剪切強度。

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