一种耐高温复合绝缘柱及其制备方法与流程

本发明属于绝缘材料，具体涉及一种耐高温复合绝缘柱及其制备方法。

背景技术：

1、由于新能源汽车充电的充电速度要求日益提高，电池包需要承受更大的电压和电流，电池的温度会更高，导致绝缘柱的性能要求同步增高。目前使用的常规bmc塑料通过200℃老化后性能明显衰弱，扭力、拉力、剪切力等都低于使用标准。因此需要密封材料具有优于常规密封材料的导热、阻燃性能。而环氧树脂是由环氧预聚物经固化剂固化后形成的一类热固性树脂，它具有优异的耐水性、耐热性、耐化学稳定性以及优良的电绝缘性和力学性能。由环氧树脂、固化剂、各类有机/无机填料及一系列辅助添加剂制备而成的耐高温复合绝缘材料(emc)已成为电子封装行业不可或缺的封装材料，其不同的工艺路线实现不同的性能要求，丰富了下游产业应用的选择能力。

2、专利cn107446316 b的发明提供的耐高温复合绝缘材料组合物中，通过加入异氰酸酯改性的聚醚有机硅作为应力吸收剂，该种有机硅材料末端的异氰酸酯（-nco）基团可以固化过程中生产的羟基（-oh）基团反应，使有机硅进入交联网络，增加交联密度，从而达到提高材料的玻璃态转化温度（tg》140℃）的效果，同时，还能进一步降低材料的弯曲模量。

3、专利cn 103992641 b的发明专利提供了一种热固性树脂组合物，通过活性酯树脂与烯丙基改性双马来酰亚胺树脂共固化环氧树脂的方法制成的热固性树脂组合物，加工和固化成型条件较为温和，具有较低的介电常数和介电损耗，并在一定程度上提高了树脂组合物固化后的耐热性及韧性。但是，该热固性树脂组合物固化后的tg小于220℃，耐热性能仍不够理想，无法满足在250℃以上的高温环境使用。

4、专利cn111978726 a的发明提供的环氧化1 ,2-聚丁二烯具有环氧基团和不饱和双键，可同时与酚醛树脂、马来酰亚胺树脂反应，参与树脂固化，使得热固性树脂组合物固化后具有高的冲击强度，表现出良好的韧性，克服了传统双马来酰亚胺树脂固化物脆性较大、韧性不足的缺点。固化后具有高的玻璃化转变温度（tg》300℃）和热稳定性，可作为基体树脂应用于电子封装模塑料、覆铜板、耐高温胶粘剂和复合材料领域。

5、根据背景资料看，大部分专利都是通过对环氧树脂进行改性或者改变基体树脂材料从而提升耐热性和其他性能。而在实践中，耐高温复合绝缘材料的失效原因并不一定需要追求过高的tg等等材料性能，老化表现在气孔或裂纹导致的恶性循环方便同样重要。目前从制备工艺上进行改善的技术成果一般，在《电子封装用环氧模塑料的制备及性能优化研究》中，讨论了从打饼密度、原材料携带气体、反应生产气体、材料流变性能与气孔关系、硅微粉粒径及分布与气孔关系等方面探讨了对气孔或间隙的影响，最终通过气孔在每个原位上变成纳米级分散的微孔进行了解决。同样缺失对其原理性改善的问题。

6、本发明的目的是如何通过制备工艺的改进，从而解决其耐热性等应用性能的提升问题。

技术实现思路

1、针对相关技术中的问题，本发明提出一种耐高温复合绝缘柱及其制备方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的，通过介孔二氧化硅负载特定固化促进剂，对固化过程主动诱导的断裂或者弱粘结进行加强固化，从而保证整体固化效果，实现耐高温复合绝缘材料的整体均匀性，内应力分布均匀，从而在绝缘柱的金属结构承载大电流时产生的高温、趋肤效应等条件下无弱点、奇点，改善传统器件因为材料薄弱环节造成的失效扩展问题。具体的
技术实现要素：
如下：

3、一种耐高温复合绝缘柱，包括耐高温复合绝缘材料和金属结构件。

4、优选的，所述耐高温复合绝缘材料由环氧树脂、酚醛树脂、无机填料、固化促进剂、介孔纳米二氧化硅增固剂和辅助添加剂组成。

5、优选的，所述金属结构件为金、银、铜、铝或其合金制备，优选为含铜结构件。

6、优选的，所述金属结构件被所述耐高温复合绝缘材料包覆或粘结。

7、优选的，所述包覆或粘结时耐高温复合绝缘材料流变态下施加周期性压力。

8、本方案还公开了一种耐高温复合绝缘柱的制备方法，包括以下制备步骤：

9、s1：耐高温复合绝缘材料包括以下重量份数的制备原料：

10、环氧树脂10～20份、酚醛树脂5～10份、无机填料80～50份、固化促进剂0 .05～0.5份、介孔纳米二氧化硅增固剂0.5～1.5份和辅助添加剂0.1～2份；

11、s2：混料

12、将制备原料按预设的重量比配置，高速混合均匀，制得前置混合物；

13、s3：炼胶

14、将前置混合物在挤出机中炼胶，炼胶温度100～110℃，挤出机高速挤出，冷却后粉碎制料饼或切片出料；

15、s4：升温固化

16、将料饼或切片置入预热模型腔内，预热模型腔内设置金属结构件，以恒定升温速度加热固化，在起始温度（125～160℃）到达时开始施加周期性压力至截止温度（140～170℃）到达时停止，然后保持峰值压力直至固化温度后完成凝胶固化。

17、优选的，所述环氧树脂为邻甲酚醛环氧树脂、多芳环环氧树脂、多官能团环氧树脂中的一种或几种。

18、优选的，所述酚醛树脂为线性酚醛树脂、多芳环酚醛树脂、多官能团酚醛树脂中的一种或几种。

19、更为优选的，所述环氧树脂和所述酚醛树脂的搭配组合为多官能团环氧树脂和线性酚醛树脂组合、多官能团环氧树脂和多官能团酚醛树脂组合的一种。

20、优选的，所述无机填料为结晶圆角型二氧化硅、熔融球型二氧化硅、球型氮化硼、氧化铝、氮化铝中的一种或几种。

21、更为优选的，所述无机填料的粒径为5～50um。

22、优选的，所述固化促进剂为有机膦化合物，优选为三苯基膦～对苯醌、四苯基膦～二羟基萘、四苯基膦～二羟基二苯砜中的一种。

23、优选的，所述介孔纳米二氧化硅增固剂由粒径100～200nm的偶联剂改性介孔纳米二氧化硅构成，介孔孔径为10～30nm，介孔内负载增固剂。

24、更为优选的，所述增固剂为甲基咪唑、氨基咪唑中的一种或几种，优选为氨基咪唑、甲基咪唑中的一种。

25、更为优选的，所述偶联剂为硅烷、钛酸酯、铝的螯合物和锆铝氧化物中的一种或几种，优选为kh550、kh560、kh570中的一种。

26、更为优选的，所述纳米二氧化硅增固剂在硅烷偶联剂分散条件下，与增固剂进行高速混合后，0.8～1.2atm负压条件下干燥后制得。

27、优选的，所述耐高温复合绝缘材料的制备原料还包括偶联剂0.5～1.5份、阻燃剂1～2份、着色剂0.2～0.5份、脱模剂0.3～0.5份和应力改性剂0.2～1.5份的一种或多种的组合。

28、优选的，所述脱模剂为棕榈蜡、聚乙烯蜡、聚酰胺蜡中的一种或几种，优选为棕榈蜡。

29、优选的，所述阻燃剂为磷系阻燃剂、氢氧化物阻燃剂、优选为磷酸酯、氢氧化铝的一种或多种的组合。

30、优选的，所述应力改性剂为硅油、硅树脂、硅橡胶中的一种，优选为硅油。

31、优选的，所述着色剂为20～30nm粒径炭黑、20～30nm粒径黑色纳米二氧化硅的一种，优选为炭黑。

32、优选的，所述周期性压力峰值为12～16mpa，谷值为6～8mpa，周期频率为2～8次/min。

33、更为优选的，所述周期性压力峰谷值比例为2:1。

34、更为优选的，所述周期频率为4～6次/min。

35、优选的，所述预热模型腔的初始温度为105～115℃，恒定温升速度为4～12℃/min，起始温度为125～160℃，截止温度为140～170℃，固化温度为160～200℃。

36、更为优选的，所述恒定温升速度为6～10℃/min。

37、更为优选的，所述起始温度和截止温度根据料饼的热流率确定，升温固化过程中，热流率升至-0.1w/g时的温度为起始温度，热流率升至0.1w/g时的温度为截止温度。

38、更为优选的，所述热流率的测量值为非周期性加压和10℃/min升温条件下获得。

39、本发明的有益效果：

40、与现有技术相比较，本发明对耐高温复合绝缘柱及其制备方法进行了改进，基于正常固化促进剂使用前提下，在材料凝胶化特定阶段通过周期性压力主动诱导弱键或弱粘结部分形变，从而释放介孔二氧化硅负载的氨基咪唑等特殊固化促进剂，用于促进弱键或弱粘结部分的固化水平，从而实现耐高温复合绝缘材料的整体性能均质化。进而解决材料结合力不均匀时容易从弱键或弱粘结部分缺陷扩展的问题；

41、进一步的，本发明的介孔二氧化硅负载的氨基咪唑的耐高温复合绝缘材料，其表面在受到大电流、高温等条件刺激时，还可以逐步释放氨基咪唑，进而对腐蚀部位进行一定的修复，从而延长其使用寿命；

42、进一步地，本发明选择的多官能团环氧树脂～线性酚醛树脂体系，通过本发明的技术方案能够实现超过220℃的tg等高性能，满足大电流、高温等条件的使用。