[发明专利]改性复配填料填充耐击穿环氧复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧复合材料的制备方法，具体涉及一种改性复配填料填充耐击穿环氧复合材料的制备方法。

背景技术

环氧树脂具有优异的绝缘、粘结和力学性能，成本低廉，已广泛应用于电机电器、粘结剂、电子封装、军事装备等诸多制造业及高科技领域。尤其是电气设备方面，随着额定电压和装机容量的不断增加，对环氧树脂的耐击穿能力提出了越来越高的要求。将绝缘填料（特别是陶瓷类，如BN、AlN、Si₃N₄、SiC、MgO、ZnO、Al₂O₃、SiO₂等）与聚合物基体通过分散复合、层积复合以及形成表面隔离膜等方式处理后制成的填充型聚合物复合材料能有效提高基体的绝缘性能。

然而，目前存在两个问题，制约了耐击穿复合材料的进一步发展。首先，陶瓷类填料虽然有较高的本征耐击穿性能，但由于其与基体间相容性、亲和力较弱，在体系中加入陶瓷填料的同时也引入了空穴和缺陷，限制了复合材料绝缘性能的提高，尤其在高填料含量下更为明显，击穿强度甚至出现下降趋势；其次，为进一步提高材料绝缘性能，常需要增加填料含量，这不仅增加了成本，更重要的是劣化力学及加工性能。因此，在相同填料含量下制备更高击穿强度复合材料已成为目前的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供了一种改性复配填料填充、耐击穿环氧复合材料的制备方法。该方法以高击穿强度、高导热性能、化学稳定的微米六方氮化硼（h-BN）及成本低廉、综合性能良好的纳米氧化铝（Al₂O₃）颗粒为复合填料，并通过两步法接枝超支化芳香族聚酰胺进行表面改性，通过外围氨基与基体中环氧基团的开环反应形成共价界面，增强界面强度和分散性；基体则选用绝缘、粘结、力学性能优异，且已广泛产业化应用的酯环族环氧树脂。

本发明的目的通过以下技术方案实现，一种改性复配填料填充、耐击穿三元导电高分子复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤（1），导热填料Al₂O₃、导热填料BN表面接枝γ―氨丙基三乙氧基硅烷（γ-APS）

称取1～10g Al₂O₃，在50～500mL有机溶剂中充分分散后加入1～10wt%硅烷偶联剂γ-APS并搅拌，在回流条件下进行偶联剂改性反应1～10h；反应结束后，分离，沉淀产物用有机溶剂洗涤2～3次并在50～100℃下真空干燥1～10d，即得偶联剂改性填料Al₂O₃-APS；BN在接枝硅烷偶联剂前经过两步预处理：首先，称取1～10g BN，在50～500mL、1～30wt%的盐酸溶液中搅拌分散，50～100℃下反应1～10h后，过滤并用去离子水洗涤2～3次；其次，将预酸化BN加入50～500mL、1～30wt%的双氧水中，50～75℃下反应1～10h后，继续升温至75～100℃反应1～10h，然后分离，沉淀产物在50～100℃下真空干燥1～10d；预处理BN接枝γ-APS方法与Al₂O₃相同并记为BN-APS；

步骤（2），Al₂O₃、BN表面接枝超支化芳香族聚酰胺（HBP）

分别称取1～10g Al₂O₃-APS及3,4-二氨基苯甲酸（DABA）加入50～500mL有机溶剂中，搅拌至DABA充分溶解；然后分别加入5～50mL吡啶和亚磷酸三苯酯（TPP）并在50～100℃氮气氛围下反应1～10h；反应结束后，分离，获得沉淀产物用有机溶剂溶解洗涤2～3次，在50～100℃下真空干燥1～10d，即得Al₂O₃-HBP；BN-APS接枝HBP方法与Al₂O₃-APS相同并记为BN-HBP；

步骤（3），环氧复合材料的制备