高導熱絕緣襯墊材料擊穿電壓試驗與研究

引言：

       層壓母線廣泛應用于電力及混合牽引、蜂窩通訊、變頻電源、大型網絡設備、電動設備的功 率轉換模塊等領域，其通過絕緣襯墊材料熱壓成一體。隨著層壓母線大功率化的不斷發展，其散熱問題日趨凸顯。這對其中重要組件絕緣襯墊材料的導熱性能提出了更高的要求，因此開發高導熱的絕緣材料成為大功率層壓母線的主要研究方向之一。

    絕緣襯墊材料主要由兩部分組成，一部分襯墊基材，其主要表現為絕緣、支撐補強作用；另一部分為膠粘劑，主要作用為粘接母排，使其成為一個整體。要提高襯墊材料的導熱性主要從 基材與膠粘劑兩個方面出發分別進行導熱改善。 本文選用的襯墊基材分別為聚酰亞胺[5]、聚酯與間位芳香族聚酰胺纖維三種，通過導熱系數與熱重分析篩選出導熱性的基材。膠粘劑為自制膠粘劑，根據聚合物導熱機理所有物質的 熱傳導都是物質內部微觀粒子相互碰撞和傳遞的結果，一般高分子材料本身的導熱性能很差，是熱的不良導體，所以只有通過填充高導熱性的填 料增加材料的熱導率。因此本文選擇一種高導熱無機填料來提高膠粘劑的導熱性能。通過基材與膠粘劑的選擇，采用雙面涂布的方式進行材料的復合，制備了高導熱的絕緣襯墊材料。

1 實驗 

1.1 主要原料 聚酰亞胺基材（PI）：

A 廠家；聚酯（PET）： 

B 廠家；間位芳香族聚酰胺纖維（NOMEX 紙）： 

C 廠家；膠粘劑：自制；導熱填料（SiO2）：0.1μm～ 1μm。

1.2 試驗儀器及設備 

擊穿電壓測試儀 ZJC-50kV 型 

1.3 實驗過程 

1.3.1 高導熱膠粘劑的制備 

     首先將改性環氧樹脂、增韌劑、混合稀釋劑 按一定比例分批次混合攪拌均勻。待溫度降至常 溫后，加入一定比例的潛伏性固化劑至其溶解待 用。然后將一定量的表面改性 SiO2 超聲分散于配 制待用的膠粘劑中，制備成高導熱膠粘劑待用。 

1.3.2 高導熱絕緣襯墊材料的制備 

     將自制的高導熱膠粘劑通過涂布機均勻地 涂布在各種基材（包括 PI、PET、NOMEX 紙） 上，涂布前增加攪拌工序，防止無機填料沉降。 控制上膠厚度在 0.020 μm±0.005 μm，后在 60℃~  100℃的烘箱中表干 30 min，懸掛待用。

2 性能測試

2.1 絕緣襯墊材料擊穿電壓試驗

     分別取三點測量擊穿電壓數據，測量被測材料的厚度，三點測量值的平均數據為材料的擊穿 電壓，記錄以供計算。

2.2 絕緣襯墊材料擊穿電壓試驗及粘接強度測試 

     我們對三種基材制備的雙面涂膠絕緣襯墊材 料固化物進行了擊穿強度測試，并對彎折后的電 氣強度也進行了測試，測試結果見表 1。 從表 1 的結果可以看出，雙面涂膠絕緣襯墊 材料的擊穿強度 PET＞PI 基材＞NOMEX 紙基 材，擊穿強度保持率 PI 基材＞PET 基材＞ NOMEX 紙基材。無論從折彎前后擊穿強度的實測值還是擊穿強度的保持率均較大，均可以滿足層壓母線耐電性能和疊壓完成后的局部彎折要求。

3 結論 

    電性能試驗表明 PI 基材的襯墊材料在彎折前后擊穿強度保持率最高為 97.7%可滿足產品彎折方面的需求且依然保持較優的拉伸剪切強度。