[发明专利]一种用于生产扼流变压器箱体的复合材料及其制造方法

说明书

本发明的一种用于生产扼流变压器箱体的复合材料及其制备方法其中，该复合材料，包括以下重量份的组份：树脂基体100份，玻璃纤维10‑50份，阻燃剂10‑80份，短切碳纤维1‑5份，无机非金属导热粒子10‑150份，粉体碳材料1‑10份，碳纳米管0.1‑2份，助剂1‑5份。本发明一种用于生产扼流变压器箱体的复合材料克服了目前扼流箱体需兼顾导热性能和绝缘性能的难题，保证了箱体有较高的绝缘电阻的前提下，同时提高箱体导热系数。

技术领域

本发明涉及铁路设施用的聚合物基复合材料领域，更具体的，涉及一种用于生产扼流变压器箱体的复合材料及其制造方法。

背景技术

BE系列扼流变压器是电化区段重要的行车安全设备，箱体内部设备中的电缆通过的电流大，通电时间长，导致设备发热量较大。目前，扼流箱体采用的材料是铸铁，箱体自重约100kg，箱体导电易引发短路事故，因此铁路上要求新型材料制备的箱体的绝缘电阻必须高于500MΩ，且箱体容易遭受腐蚀而影响其性能。箱体安装在轨道旁边，列车行驶时产生的剧烈振动，铸铁的抗振性能较差。

目前常规的导热绝缘复合材料的采用的是以金属氧化物、金属氮化物和碳化物制备的，这几种绝缘粒子主要靠声子传热，而且粒子随机分散在树脂基体中，难以相互接触，抑制了热量的传递传热效果差。此外，通过大量填充碳材料(如碳纤维、石墨、炭黑、石墨烯)会导致复合材料的绝缘电阻下降，低于500MΩ，也不符合铁路上对新型材料箱体的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于生产扼流变压器箱体的复合材料及其制备方法，其克服了目前扼流箱体需兼顾导热性能和绝缘性能的难题，保证了箱体有较高的绝缘电阻的前提下，同时提高箱体导热系数。

根据本发明的一方面，本发明的一种导热绝缘的复合材料，包括以下重量份的组份：树脂基体100份，玻璃纤维10-50份，阻燃剂10-80份，短切碳纤维1-5份，无机非金属导热粒子10-150份，粉体碳材料1-10份，碳纳米管0.1-2份，助剂1-5份。

在上述方案的基础上优选，所述树脂基体为环氧树脂及其环氧树脂固化剂的混合物或不饱和聚酯树脂及其不饱和聚酯树脂固化剂的混合物一种。

在上述方案的基础上优选，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维，所述短切玻璃纤维的长度为3-25mm。

在上述方案的基础上优选，所述的短切碳纤维的长度为1-12mm。

在上述方案的基础上优选，所述的阻燃剂为氢氧化铝。

在上述方案的基础上优选，所述无机非金属导热粒子为碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化硼、氮化铝和氧化铝中的一种或多种的混合物；且所述无机非金属导热粒子为球形导热粒子，粒径为0.1-100μm。

在上述方案的基础上优选，所述粉体碳材料为鳞片状石墨、导电炭黑和碳纤维粉中的一种或多种混合物，所述鳞片状石墨直径为0.1-5mm，所述导电炭黑的粒径为0.1-100μm，所述碳纤维粉为0.1-100μm。

在上述方案的基础上优选，所述碳纳米管为单壁/多壁碳纳米管。

在上述方案的基础上优选，所述助剂包括抗氧化剂、抗紫外线助剂、抗霉菌剂和阻燃剂。

本发明还提供了一种制备如上所述的用于生产扼流变压器箱体的复合材料的方法，包括如下步骤：

S1，按上述的比例，将所述树脂基体与所述碳纳米管混合，且所述混合顺序为机械搅拌、球磨分散和超声波分散，以获得混合液；

S2，按上述的比例，将所述无机非金属导热粒子、粉体碳材料、阻燃剂和助剂加入混合液中后机械搅拌，以获得树脂糊；

S3，按上述的比例，将玻璃纤维、短切碳纤维加入树脂糊中，以获得模压料。