專利名稱：耐高溫絕緣膠粘劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐高溫固體絕緣材料制造領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種耐高溫絕緣膠粘劑。
背景技術(shù)：
室溫附近使用的固體絕緣材料一般是無(wú)堿玻璃纖維紗、氈或布浸潰適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)聚合物膠粘劑，經(jīng)熱壓或拉擠工藝成型，或者是短切無(wú)堿玻璃纖維粉及其他填料(如云母粉)與有機(jī)聚合物膠粘劑混合經(jīng)模壓或擠出成型。其中的有機(jī)聚合物膠粘劑最常用的是不飽和聚酯、酚醛樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂等，它們有很好的絕緣性能和膠粘性能，但耐溫等級(jí)不高，只適 用于H級(jí)以下的絕緣材料。H級(jí)和C級(jí)絕緣材料一般使用含雜環(huán)和芳環(huán)的耐熱樹(shù)脂，如聚酰亞胺、聚芳酰胺、聚芳砜、聚苯硫醚等作膠粘劑，這些耐熱樹(shù)脂能在250°C以下長(zhǎng)期工作。溫度如果溫度再升高，這些耐熱樹(shù)脂就會(huì)氧化分解，在空氣中350°C左右只能經(jīng)受較短的時(shí)間。在高溫下使用的絕緣材料一般都是無(wú)機(jī)物，通常是陶瓷粉或陶瓷纖維加上耐高溫的無(wú)機(jī)絕緣膠粘劑經(jīng)壓制后再高溫?zé)Y(jié)而成。高溫?zé)Y(jié)的目的是使無(wú)機(jī)絕緣膠粘劑組份反應(yīng)，形成黏稠的玻璃態(tài)物質(zhì)，將陶瓷骨料、短切玻璃纖維等填料粘合在一起。這些無(wú)機(jī)絕緣膠粘劑主要是由硅、磷、硼及多種金屬氧化物組成，以離子型晶體結(jié)構(gòu)為主，它們能形成無(wú)規(guī)三維網(wǎng)絡(luò)，熔融時(shí)呈玻璃態(tài)。一般燒結(jié)溫度要大于玻璃的初熔溫度，普通硅酸鹽玻璃的初熔溫度在700°C以上。燒結(jié)后形成的無(wú)機(jī)絕緣材料耐溫等級(jí)高，有的可耐1000°C以上，抗老化，但沖擊強(qiáng)度低，脆性高。在工業(yè)上有時(shí)需要使用耐溫范圍在250_600°C之間的固體絕緣材料，如電解鋁行業(yè)中電解槽蓋板上的U型絕緣槽要求耐溫350-500°C。在這樣一個(gè)中間溫度范圍內(nèi)，使用有機(jī)聚合物絕緣膠粘劑耐溫等級(jí)不夠，使用無(wú)機(jī)絕緣膠粘劑需要增加高溫?zé)Y(jié)設(shè)備。因此，有必要提供一種耐高溫絕緣膠粘劑，能夠在溫度高于250°C仍具有粘性，能長(zhǎng)期耐溫600°C，并且無(wú)需使用高溫?zé)Y(jié)設(shè)備進(jìn)行燒結(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
一種耐高溫絕緣膠粘劑的配方，其包括液態(tài)有機(jī)硅聚合物或有機(jī)硅聚合物的溶液、低熔點(diǎn)玻璃粉末及固化劑。其中，所述有機(jī)硅聚合物為聚有機(jī)硅氧烷(polysiloxane)、聚元素有機(jī)硅氧烷(polyorganoelementosiIoxane)和改性聚有機(jī)娃氧燒。進(jìn)一步地，聚有機(jī)娃氧燒是指甲基有機(jī)娃樹(shù)脂、甲基乙稀基有機(jī)娃樹(shù)脂、甲基苯基有機(jī)娃樹(shù)脂。聚兀素有機(jī)娃氧燒是指聚有機(jī)硼娃氧燒、聚有機(jī)招娃氧燒、聚有機(jī)錫娃氧燒(polyorganostannosiloxane)、聚有機(jī)鈦娃氧燒(polyorganotitanosiloxane)和聚有機(jī)磷娃氧燒。改性聚有機(jī)娃氧燒是指丙烯酸酯改性硅樹(shù)脂、環(huán)氧改性硅樹(shù)脂、酚醛改性硅樹(shù)脂、聚酯改性硅樹(shù)脂、聚氨酯改性硅樹(shù)脂。所述有機(jī)硅聚合物溶液的溶劑不限，所述溶劑可以為甲苯、甲醇或者水等。所述有機(jī)硅聚合物的聚合度為100 1000。所述低熔點(diǎn)玻璃是指熔點(diǎn)在200°C _600°C之間的非結(jié)晶型氧化物玻璃。本實(shí)施例中，所述低熔點(diǎn)玻璃包括硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃或f凡酸鹽玻璃。所述低熔點(diǎn)玻璃粉末的粒徑為100目至400目。所述有機(jī)硅聚合物(當(dāng)采用有機(jī)硅聚合物的溶液時(shí)，不計(jì)溶劑的質(zhì)量)與所述低熔點(diǎn)玻璃粉末的質(zhì)量混合比例為I: I. 5 2. 5。所述有機(jī)娃聚合物與所述固化劑的質(zhì)量混合比例為1:0. 005 0. 01。具體實(shí)施方法本技術(shù)方案提供一種耐高溫絕緣膠粘劑的配方，其包括液態(tài)有機(jī)硅聚合物或有機(jī)硅聚合物的溶液、低熔點(diǎn)玻璃粉末及固化劑。其中，所述有機(jī)硅聚合物為聚有機(jī)硅氧烷(polysiloxane)、聚元素有機(jī)硅氧烷(polyorganoelementosiIoxane)和改性聚有機(jī)娃氧燒。進(jìn)一步地，聚有機(jī)娃氧燒是指甲基 有機(jī)娃樹(shù)脂、甲基乙稀基有機(jī)娃樹(shù)脂、甲基苯基有機(jī)娃樹(shù)脂。聚兀素有機(jī)娃氧燒是指聚有機(jī)硼娃氧燒、聚有機(jī)招娃氧燒、聚有機(jī)錫娃氧燒(polyorganostannosiloxane)、聚有機(jī)鈦娃氧燒(polyorganotitanosiloxane)和聚有機(jī)磷娃氧燒。改性聚有機(jī)娃氧燒是指丙烯酸酯改性硅樹(shù)脂、環(huán)氧改性硅樹(shù)脂、酚醛改性硅樹(shù)脂、聚酯改性硅樹(shù)脂、聚氨酯改性硅樹(shù)脂。所述有機(jī)硅聚合物溶液的溶劑不限，所述溶劑可以為甲苯、甲醇或者水等。所述有機(jī)硅聚合物的聚合度為100 1000。所述低熔點(diǎn)玻璃是指熔點(diǎn)在200°C _600°C之間的非結(jié)晶型氧化物玻璃。本實(shí)施例中，所述低熔點(diǎn)玻璃包括以下三個(gè)系列硼酸鹽玻璃，成分組成為30 55mol%B203，10 55mol%Zn0，0 45mol%Bi203，0 30mol%Ba0，0 10mol%Si02，0 15mol%Al203，0 5mol%Sn02，0 5mol%Ca0，0 10mol%Cu0，0 5mol%Sb203，0 5mol%Mg0。磷酸鹽玻璃，成分組成為25 60mol%P205，27 45mol%Zn0，0 20mol%V205，0 30mol%Sb203，0 10mol%Sn0，0 10mol%Ca0，0 10mol%B203，0 10mol%Al203，0 10mol%Cu0，0 10mol%Fe203，0 15mol%Ti02。釩酸鹽玻璃，成分組成為30 60mol%V205，20 45mol%B203，10 55mol%Zn0，0 20mol%P205，0 15mol%Al203，0 5mol%Si02，0 5mol%Bi203，0 5mol%Sn0，0 5mol%Ca0，0 10mol%Cu0，0 5mol%Sb203，0 10mol%Ba0?？梢岳斫獾氖牵渌埸c(diǎn)在200°C _600°C之間的非結(jié)晶型氧化物玻璃也可以應(yīng)用。低熔點(diǎn)玻璃粉末的粒徑為100目至400目。所述有機(jī)娃聚合物(當(dāng)采用有機(jī)娃聚合物的溶液時(shí),不計(jì)溶劑的質(zhì)量)與所述低熔點(diǎn)玻璃粉末的質(zhì)量混合比例為I: I. 5 2. 5。所述有機(jī)硅聚合物與所述固化劑的質(zhì)量混合比例為1:0. 005 0. 01。本技術(shù)方案中采用的固化劑應(yīng)與采用的有機(jī)硅聚合物相對(duì)應(yīng)，對(duì)于不同的有機(jī)硅聚合物，應(yīng)采用不同的固化劑進(jìn)行配合。本技術(shù)方案提供3個(gè)具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明該耐高溫絕緣膠粘劑的制備方法。實(shí)施例I取甲基苯基有機(jī)硅樹(shù)脂(R/Si=l. 2，Ph/Me=0. 4) 100份(質(zhì)量)，加入甲苯，制成固含量為50%的溶液。向溶液中加入400目成分為35mol%V205，15mol%P205，25mol%B203，3mol%Si02, 2mol%Al203, 10mol%Zn0, 7mol%BaO, 3mol%Bi203 的釩酸鹽低熔點(diǎn)玻璃粉 300 份(質(zhì)量)，玻璃化溫度Tg = 320°C，再加入5份(質(zhì)量)聚硅氮烷交聯(lián)劑KH-CL作固化劑，攪拌成懸浮液，真空脫氣10分鐘，涂在無(wú)堿耐溫玻璃纖維布上，層疊，135°C熱壓，保壓5分鐘，室溫放置5天，裁成80mmX IOmmX 4mm的試樣，置于600°C馬弗爐(空氣氣氛)保溫500小時(shí)進(jìn)行耐溫測(cè)試。試樣測(cè)試結(jié)果失重4. 5wt%，抗彎強(qiáng)度>200Mpa，體積電阻率>1015Q 介電強(qiáng)度30KV/mm。實(shí)施例2取環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂XIAMETER RSN-0805樹(shù)脂(美國(guó)DOW CORNING公司產(chǎn)品，有機(jī)硅/環(huán)氧>90wt%) 100份(質(zhì)量)，加入甲苯，制成固含量為50%的溶液。向所述溶液中加A 400 目成分為 50mol%P205，30mol%Zn0,10mol%B203, 5mol%Sn0, 5mol%Sb203 的磷酸鹽低熔點(diǎn)玻璃粉300份(質(zhì)量)，玻璃化溫度Tg = 3400C，再加入lwt% (相對(duì)于XIAMETER RSN-0805樹(shù)月旨)的三甘醇二胺作固化劑，攪拌成懸浮液，真空脫氣10分鐘，立即涂在無(wú)堿耐溫玻璃纖維布上，層疊，40°C熱壓，保壓5分鐘，室溫放置2小時(shí)，裁成80mmX IOmmX4mm的試樣，置于 600°C馬弗爐(空氣氣氛)保溫500小時(shí)進(jìn)行耐溫測(cè)試。試樣測(cè)試結(jié)果失重5. 0wt%，抗彎強(qiáng)度>250Mpa，體積電阻率>1016 Q m，介電強(qiáng)度35KV/mm。實(shí)施例3自制聚有機(jī)鈦硅氧烷。制作步驟如下取N -[3_(三乙氧基硅烷)丙基]4，5二羥咪唑(TSPI) 3份(質(zhì)量)，四乙氧基鈦Ti (OC2H5) 42份，甲醇3份，10wt%的鹽酸(密度I. 048gml)12. 6份，加水27份，攪拌配成混合液，室溫放置I小時(shí)待其水解縮聚，得凝膠體。取上述自制的有機(jī)鈦硅氧烷凝膠體500份(質(zhì)量)，加入400目成分為52mol%B203，26mol%Ba0, llmol%Zn02,8mol%Si02, lmol%Al203, 2mol%Bi203 的硼酸鹽低熔點(diǎn)玻璃粉(Tg =476°C >300份(質(zhì)量)，再加5份濃度為25wt%的氨水作縮聚促進(jìn)劑(固化劑)，將無(wú)堿耐溫玻璃纖維氈浸潰于其中20分鐘，取出后層疊，加壓保持I天，再分別升溫至100°C保壓2小時(shí)，2000C 30分鐘，冷卻后取出，裁成80mmX IOmmX4mm的試樣，置于600°C馬弗爐(空氣氣氛)保溫500小時(shí)進(jìn)行耐溫測(cè)試。試樣測(cè)試結(jié)果失重2. lwt%，抗彎強(qiáng)度>180Mpa，體積電阻率>1017 Q m,介電強(qiáng)度 40KV/mm。本技術(shù)方案提供的耐高溫絕緣膠粘劑，通過(guò)在耐熱有機(jī)硅聚合物膠粘劑中加入低熔點(diǎn)玻璃粉，制成膠狀懸浮液，然后像有機(jī)聚合物膠粘劑一樣與玻璃纖維一起通過(guò)熱壓、拉擠或模壓成型，無(wú)需燒結(jié)步驟。低熔點(diǎn)玻璃的熔融溫度范圍控制在250°C-600°C之間。當(dāng)絕緣材料在250°C以下溫度工作時(shí)，耐熱有機(jī)硅聚合物膠粘劑起作用；高于250°C，耐熱有機(jī)硅聚合物膠粘劑開(kāi)始分解，但低熔點(diǎn)玻璃開(kāi)始熔融，接替聚合物繼續(xù)起膠粘作用，使得耐高溫絕緣膠粘劑在600°C仍可以具有粘性。低熔點(diǎn)玻璃曾被廣泛用作陶瓷釉、電子封裝材料等，用作絕緣材料時(shí)，要求在使用溫度范圍內(nèi)有較低的離子電導(dǎo)率和較高的介電常數(shù)，此外還需要與玻璃纖維相匹配的熱膨脹系數(shù)。選用耐熱有機(jī)硅聚合物是因?yàn)樗诳諝庵醒趸纸夂蟮玫窖趸?，能和低熔點(diǎn)玻璃融合，且基本不積碳，不影響材料的絕緣性能。
權(quán)利要求
1.一種耐高溫絕緣膠粘劑，其包括熔點(diǎn)在200°c -600°C之間的非結(jié)晶型氧化物玻璃粉末、固化劑及液態(tài)有機(jī)硅聚合物或有機(jī)硅聚合物的溶液。
2.如權(quán)利要求I所述的耐高溫絕緣膠粘劑，其特征在于，所述有機(jī)硅聚合物為聚有機(jī)硅氧烷、聚元素有機(jī)硅氧烷或改性聚有機(jī)硅氧烷。
3.如權(quán)利要求2所述的耐高溫絕緣膠粘劑，其特征在于，所述聚元素有機(jī)硅氧烷為聚有機(jī)硼硅氧烷、聚有機(jī)鋁硅氧烷、聚有機(jī)錫硅氧烷、聚有機(jī)鈦硅氧烷或聚有機(jī)磷硅氧烷，所述改性聚有機(jī)硅氧烷為丙烯酸酯改性硅樹(shù)脂、環(huán)氧改性硅樹(shù)脂、酚醛改性硅樹(shù)脂、聚酯改性硅樹(shù)脂或聚氨酯改性硅樹(shù)脂。
4.如權(quán)利要求I所述的耐高溫絕緣膠粘劑，其特征在于，所述非結(jié)晶型氧化物玻璃為硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃或釩酸鹽玻璃。
5.如權(quán)利要求4所述的耐高溫絕緣膠粘劑，其特征在于，所述硼酸鹽玻璃成分摩爾百分組成為30 55mol%氧化砸，10 55mol%氧化鋒，O 45mol%氧化秘，O 30mol%氧化鎖，O 10mol%氧化娃，O 15mol%三氧化二招，O 5mol% 二氧化錫，O 5mol%氧化隹丐，O 10mol% —氧化銅,O 5mol%三氧化二鋪，O 5mol%氧化續(xù)。
6.如權(quán)利要求4所述的耐高溫絕緣膠粘劑，其特征在于，所述磷酸鹽玻璃成分摩爾百分組成為25 60mol%五氧化二磷,27 45mol%氧化鋅,0 20mol%五氧化二鑰;,O 30mol%三氧化二鋪,O 10mol%氧化錫,O 10mol%氧化I丐,O 10mol%氧化硼，O 10mol%三氧化二招，O 10mol%氧化銅,O 10mol%三氧化二鐵，O 15mol% 二氧化鈦。
7.如權(quán)利要求4所述的耐高溫絕緣膠粘劑，其特征在于，所述釩酸鹽玻璃成分摩爾百分組成為30 60mol%五氧化二鑰;，20 45mol%氧化砸，10 55mol%氧化鋒,0 20mol%五氧化二憐，O 15mol%三氧化二招,O 5mol% 二氧化娃,0 5mol%三氧化二鋪,0 5mol%氧化錫，O 5mol%氧化I丐，O 10mol%氧化銅，O 5mol%三氧化二鋪，O 10mol%氧化鋇。
8.如權(quán)利要求I所述的耐高溫絕緣膠粘劑，其特征在于，所述有機(jī)硅聚合物的聚合度為 100 1000。
9.如權(quán)利要求I所述的耐高溫絕緣膠粘劑，其特征在于，所述有機(jī)硅聚合物與非結(jié)晶型氧化物玻璃粉末質(zhì)量比I: I. 5至1:2. 5。
10.如權(quán)利要求I所述的耐高溫絕緣膠粘劑，其特征在于，所述有機(jī)硅聚合物與所述固化劑的質(zhì)量比為1:0.01至0005:001。
全文摘要
一種耐高溫絕緣膠粘劑，包括熔點(diǎn)在200℃-600℃之間的非結(jié)晶型氧化物玻璃粉末、固化劑及液態(tài)有機(jī)硅聚合物或有機(jī)硅聚合物的溶液。當(dāng)該耐高溫絕緣膠粘劑在250℃以下溫度工作時(shí)，有機(jī)硅聚合物膠粘劑起作用，低熔點(diǎn)玻璃粉作為填料起強(qiáng)化作用。當(dāng)溫度高于250℃時(shí)，有機(jī)硅聚合物分解，但低熔點(diǎn)玻璃開(kāi)始熔化而起膠粘作用。因此，本技術(shù)方案提供的耐高溫絕緣膠粘劑可長(zhǎng)時(shí)間在600℃以下的溫度下起到絕緣及膠粘作用。
文檔編號(hào)C09J11/04GK102796488SQ20121026145
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者朱光明, 肖曉東 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)