一种高导热柔性复合绝缘纸及制备方法与应用与流程

本发明涉及一种高导热柔性复合绝缘纸及制备方法与应用，属于绝缘复合纸加工。

背景技术：

1、电气绝缘用柔软复合材料是由两种或两种以上不同绝缘材料复合而成的，由塑料薄膜和/或诸如浸渍的或不浸渍的纸、纺织品或非纺织品等纤维材料经由胶黏剂复合加工而成。与传统电气绝缘用芳纶纯纸相比，其不仅具有芳纶纸耐高温、抗穿刺的性能，同时兼具绝缘膜强度高、撕裂度高、绝缘性能佳的特性，绝缘膜的引入还进一步降低了绝缘纸的整体成本。

2、新能源汽车高压、高转速电机越来越普及，复合绝缘材料在耐高压和工艺适应性方面具有很大优势，成为高压电机选择的主流绝缘材料。但是随着高压电机的普及，电机内部散热效率有待提高的问题逐渐显现，这就要求相应绝缘材料的整体导热性能提高。目前常规纯芳纶绝缘纸与常规芳纶复合绝缘纸的导热系数都很低，仅有不足0.12 w/mk，导热性能亟需提升。

3、绝缘材料的导热主要由声子进行，在热界面材料中，声子可以沿着填料晶格传播，展现出优异的导热性能。但是在高分子聚合物中，分子链的纠缠阻碍了高速运动的声子的传播，因而其导热能力普遍不佳。因此，在高分子聚合物体系中构筑导热通路，减少声子在高分子聚合物中的散射对于提高导热性能十分重要。

4、中国专利申请cn118563588a公开了一种电力设备用高导热芳纶复合绝缘纸、制备方法及应用，通过将芳纶纳米纤维和硝酸银混合，制备得到表面修饰银纳米颗粒的芳纶纳米纤维；然后将该纤维与氮化硼纳米片混合，制浆得到复合浆液；最后将复合浆液经真空抽滤成膜、热压成型得到复合绝缘纸。该技术方案只是通过在芳纶纳米纤维中添加硝酸银和氮化硼纳米片来实现绝缘纸的导热性能提升，但是绝缘纸的绝缘性能不是很高。目前的绝缘纸中很难实现绝缘性、导热性和力学性能同时保持较高的性能。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供一种高导热柔性复合绝缘纸及制备方法与应用，所述复合绝缘纸同时具有出色的导热性能、绝缘性能以及力学性能。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高导热柔性复合绝缘纸，所述复合绝缘纸至少包括两层芳纶绝缘纸和一层pi膜，所述pi膜的两侧分别压合所述芳纶绝缘纸，所述pi膜与所述芳纶绝缘纸之间通过导热胶黏剂粘结；

3、所述芳纶绝缘纸中含有导热填料，所述pi膜为经过电晕处理后的pi膜。

4、进一步的，所述导热胶黏剂包括混合导热填料和基础胶黏剂，所述混合导热填料包括羟基化的六方氮化硼纳米片和纳米氧化铝粉末；

5、所述羟基化的六方氮化硼（h-bn-oh）纳米片的片径为0.1~0.4 μm，所述纳米氧化铝粉末的粒径尺寸为10~200 nm，所述基础胶黏剂为有机硅胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、丙烯酸酯胶黏剂中的任意一种；

6、所述羟基化的六方氮化硼纳米片和纳米氧化铝粉末的质量比为（2-4）：1；所述混合导热填料的用量为所述基础胶黏剂质量的15-30wt%。

7、进一步的，所述有机硅胶黏剂为bergquist gap pad tgp a2600；

8、所述聚氨酯胶黏剂选自lh-101f、lh-1701a、loctite la 3640/la 6800中的任意一种；

9、所述丙烯酸酯胶黏剂为dp8425ns。

10、进一步的，所述芳纶绝缘纸中的导热填料质量含量为1~15wt%；所述pi膜厚度为25~90 μm，所述导热胶黏剂的涂布厚度为8~25 μm，所述导热胶黏剂的涂布量为5~30 g/m2。

11、进一步的，所述复合绝缘纸厚度为80~310 μm，所述复合绝缘纸定量为140~330 g/m2，所述芳纶绝缘纸的平面内导热系数≥0.8 w/(m·k)。

12、本发明还公开了一种高导热柔性复合绝缘纸的制备方法，所述制备方法为：

13、s1、芳纶绝缘纸层制备、pi膜的处理及导热胶粘剂的制备：

14、芳纶绝缘纸层制备：将h-bn纳米片分散在异丙醇和去离子水的混合溶液中，超声剥离，得到羟基化的六方氮化硼纳米片分散液；将除砂后的间位芳纶短切纤维加入到所述分散液中，充分分散后加入间位芳纶沉析纤维，再次充分进行疏解、分散，得到导热填料与芳纶纸浆的混合浆料；再经湿法抄造、压榨、烘干、热压后，得到含有导热填料的芳纶绝缘纸；

15、pi膜的处理：将pi薄膜两面进行电晕处理，并经清洁、干燥得到电晕处理后的pi膜；

16、导热胶粘剂的制备：将羟基化的六方氮化硼纳米片分散液干燥后得到羟基化的六方氮化硼纳米片，将羟基化的六方氮化硼（h-bn-oh）纳米片与氧化铝纳米粉末混合后得到混合导热填料，在搅拌过程中将混合导热填料缓慢加入到基础胶黏剂中，混合均匀后得到所述导热胶黏剂；

17、s2、涂胶：

18、将电晕处理后的pi膜两面均匀涂布步骤s1所得导热胶黏剂，并进行预固化处理使胶面保持粘结性；

19、s3、复合绝缘纸的制备：

20、在步骤s2预固化处理后的pi膜两侧复合步骤s1的芳纶绝缘纸，经压合、熟化得到所述复合绝缘纸。

21、进一步的，所述pi膜厚度为25~90 μm，电晕处理的交流电压为10~20 kv；电晕处理后的pi膜表面张力值≥48达因；

22、进一步的，所述h-bn纳米片的片径为0.1~0.4 μm，所述h-bn纳米片、异丙醇、水的质量比为（1-15）：393：500；

23、所述芳纶绝缘纸中的导热填料质量含量为1~15wt%；

24、所述导热胶黏剂中混合导热填料的添加量为15~30 wt%，所述导热胶黏剂中羟基化的六方氮化硼纳米片与氧化铝纳米粉末的质量比为（2-4）：1。

25、进一步的，步骤s1中，制备芳纶绝缘纸时，所述热压温度为160~260℃，所述热压的辊压为30~50 kn/cm2；

26、步骤s4中，所述压合的温度为60~130℃，所述压合的压力为5~15 kn/cm2；

27、步骤s4中，所述熟化温度为40~120℃。

28、优选的，步骤s1中，制备芳纶绝缘纸时，所述热压温度为180~220℃，辊压为35~45kn/cm2；

29、步骤s4中，所述压合的温度为75~105℃，所述压合的压力为8~12 kn/cm2；

30、步骤s4中，所述熟化温度为50~65℃。

31、本发明还公开了一种高导热柔性复合绝缘纸的应用，所述复合绝缘纸应用于电气设备绝缘领域。

32、本发明的有益效果是：

33、本发明所述复合绝缘纸本将导热填料均匀镶嵌在芳纶纸内部，通过与导热胶黏剂和导热pi膜复合，在相界面处构建导热通路，解决界面传热困难问题，保证了复合纸绝缘性能的同时，导热性能得到了极大的提升，所述复合绝缘纸与同规格芳纶纯纸相比，其导热性能甚至可以提高13倍。所述复合绝缘纸同时具有出色的导热性能、绝缘性能以及力学性能。另外，与同规格导热型芳纶绝缘纯纸相比，本发明制备的复合绝缘纸具有更低的制造成本。

34、本发明将涂覆导热胶黏剂的绝缘pi薄膜引入到复合绝缘纸中，一方面导热胶黏剂的存在除了起到粘结作用外，还可以解决界面处传热性能不佳的问题，另一方面，pi膜本身具有优良的绝缘性能和力学性能，通过导热胶黏剂与芳纶绝缘纸复合后，介电强度和断裂伸长率比同规格的纯芳纶绝缘纸都有明显的提升。

35、本发明将pi薄膜引入到复合绝缘纸中，与同规格导热型芳纶绝缘纸相比，pi膜的引入可以有效降低绝缘纸的制造成本，而且制备方法简单。