六方氮化硼填充制备高导热绝缘胶黏剂材料

定子绕组应用的主绝缘材料导热系数为0.22～0.25 W/(m‧K)，如果导热系数提高，保持机组容量不变时能有效降低机组体积，或者在保持机组体积和额定电压不变基础上，能进一步提高机组容量。因此开发高导热绝缘材料对提高大型发电机的经济技术指标十分有意义。本研究以两种不同粒径六方氮化硼粉体(h-BN)，填充环氧桐马酸酐，制成高导热绝缘胶黏剂材料，研究不同添加量的混合粒径粉体对此类胶黏剂导热系数的影响规律，利用频域介电谱研究混合粉体与胶黏剂基体不同配比的复合材料介电性能变化，以及 h-BN胶黏剂复合材料的击穿场强的变化规律，为国内绝缘材料行业开发高导热多胶模压绝缘材料提供理论依据。

本研究中先将两种不同粒径h-BN(5um,10um)充分混合，利用硅烷偶联剂KH550改性，得到混合粒径的改性粉体。后将改性粉体与环氧胶粘剂基体混合，超声搅拌后得到悬浮液，将悬浮液放入模具固化压平制得10种不同的试样，如表1所示。

试样h-BN占基体百分比(wt%)基体质量(g) 5um h-BN(g) 10um h-BN(g)

氮化硼-环氧桐马酸酐复合材料导热性能

图1为各试样在不同温度下的导热性能测试结果，相较于纯环氧基体，各试样在导热能力上均有了显著提升，图2则为25℃下氮化硼填充量与导热系数的关系，在填充了达到50wt%时。复合材料导热系数为0.67W/m.K。h-BN 添加量从 80 wt%～100 wt%，导热系数变化有类似逾渗现象，填量低于80 wt%时，导热系数随着填料的增加增长较为缓慢，且增长速度较为平稳，但当填料增长到 80 wt%左右时，随着填料含量增加试样的导热系数增长速度明显加快。

氮化硼-环氧桐马酸酐复合材料的介质损耗因数

使用宽频介电谱仪对 h-BN-胶黏剂复合材料进行频域介电谱检测，各组分试样的介质损耗因数随频率的变化趋势相同。低频时，介质损耗因数以电导损耗为主，与频率成反比，随频率上升而下降；在高频时，既存在电导损耗又存在松弛损耗，依然与频率成反比，所以趋势不变。在20 ℃和 40 ℃时各组试样的介质损耗因数均较小，相比于其他温度点的数据明显偏低。原因是在低温时，整个试样处于玻璃态(环氧桐马酸酐类胶黏剂玻璃化转变温度为 61.98～74.29 ℃)，介质内部分子链运动困难，带来的损耗更小；而当温度进一步升高时，试样由玻璃态向高弹态进行转变，试样内部的自由体积增大，分子链运动起来更加容易，从而使介电损耗更加容易发生。在反常分散区，即频率与时间常数乘积为 1时，松弛极化大大提升，介质损耗因数增大，随着频率增大，偶极子转向极化难以建立，介质损耗因数又会减小。温度越高，偶极子转向极化更容易，反常分散区会向高频移动。在合成过程中存在的自由离子在测试温度 60 ℃以上时介质损耗明显提高，引入h-BN颗粒后减小了复合物中移动离子电荷载体数量，随着h-BN 填料数量增加介质损耗因数降低。

氮化硼-环氧桐马酸酐复合材料的复介电常数

使用宽频介电谱仪测试频域介电谱，各组分试样介电常数实部均遵循以下规律：同一试样，同一频率下，温度较高时数值较大，这是因为温度升高，偶极子转向极化率升高，介电常数由此升高。20 ℃及 40 ℃介电常数在各频率下大小相近，而在 60 ℃、80℃和 100 ℃时，试样由玻璃态转化为高弹态，偶极子转向极化更容易发生，介电常数明显增加。在低频区，各种极化都能跟得上电场变化，而在高频区仅电子位移极化来得及建立，偶极子转向极化来不及建立，因此从各组分图中可以看到介电常数随频率升高而降低，整体来看，各组分试样的介电常数数值随频率及温度变化规律相近。h-BN 填加量高的试样，介电常数随温度变化程度小一些，这是由于基体材料是极性固体，在电场作用下以偶极子转向极化为主，h-BN 则是以电子位移极化为主。h-BN 填加量越高，单位体积试样中的胶黏剂的含量越少，偶极子转向极化对于整体电介质极化的贡献程度越低。

氮化硼-环氧桐马酸酐复合材料的击穿强度

环氧树脂掺杂纳米 h-BN 后提高了环氧树脂表面闪络电压值，原因是复合物中电荷消散水平和陷阱效应的影响。大型发电机定子线棒主绝缘击穿性能是一项基本性能要求，主绝缘击穿性能与胶黏剂的击穿性能有较大的关系，但是添加h-BN 对胶黏剂击穿电压有何影响，还需要进行试验研究。