一種包覆型絕緣復(fù)合材料及其制備方法技術(shù)

一種包覆型絕緣復(fù)合材料及其制備方法，涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，復(fù)合材料的主要成分為Nb2O5和BN；其中在Nb2O5和BN的表面均包覆有SiO2納米層；包覆有SiO2納米層的Nb2O5在復(fù)合材料中的體積百分比為45-85%。一種包覆型絕緣復(fù)合材料的制備方法，制備步驟如下：（1）Nb2O5粉體和BN粉體進(jìn)行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)；（2）粉體混合研磨；（3）球磨機(jī)混合至均勻；（4）混合粉體進(jìn)行高溫煅燒，即制成包覆型絕緣復(fù)合材料。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供的包覆型絕緣復(fù)合材料及其制備方法，利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)，對(duì)上述絕緣物質(zhì)進(jìn)行二氧化硅包覆后煅燒，不僅能夠有效提高材料的絕緣性能，而且還能保持材料較高的硬度和耐高溫性能。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種包覆型絕緣復(fù)合材料及其制備方法
本專(zhuān)利技術(shù)屬于材料
，特別涉及一種具有高絕緣性能和耐熱性能的包覆型絕緣復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
絕緣材料，屬于電工材料領(lǐng)域，一般是指能夠阻止電流通過(guò)的材料。絕緣材料的電阻率很高，能夠有效阻止電流通過(guò)。在電纜線或者其他低壓電器設(shè)備上使用的絕緣材料，一般對(duì)于絕緣材料的耐熱等級(jí)要求不高，但是對(duì)于電機(jī)使用的絕緣材料或者高壓高溫狀態(tài)下使用的絕緣材料，不僅需要絕緣材料的電阻較高，也需要絕緣材料具有一定的硬度、強(qiáng)度和耐高溫性能。Nb2O5為白色粉末，化學(xué)性能穩(wěn)定、電阻率高、漏電流小、介電常數(shù)大，是一種非常理想的絕緣材料。氮化硼是一種非常硬的物質(zhì)，熔點(diǎn)較高，耐腐蝕，是一種非常理想的耐高溫材料，同時(shí)也具有良好的絕緣性能。但是，在1200℃以上時(shí)，氮化硼開(kāi)始在空氣中氧化，其性能受到影響。申請(qǐng)?zhí)枮?01310447870.9的專(zhuān)利文獻(xiàn)“一種耐壓絕緣材料”，公開(kāi)了一種絕緣材料及其制備方法，包括耐壓玻璃絕緣基體及納米絕緣涂層，所述耐壓玻璃絕緣基體主要成分為石英砂、純堿、石灰石和長(zhǎng)石，所述納米絕緣涂層包括納米改性環(huán)氧樹(shù)脂、納米硅膠和納米陶瓷纖維，所述耐壓玻璃絕緣基體成分中所含二氧化硅不低于85％。由此技術(shù)方案可知，該絕緣材料是無(wú)機(jī)絕緣材料為基體，以有機(jī)絕絕緣材料為涂層，構(gòu)成的一種絕緣復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有一定的絕緣性能，且具有抗老化性能，但是仍具有兩方面的問(wèn)題：一是材料的硬度不夠，韌性不強(qiáng)，耐壓性能表現(xiàn)一般；二是，涂層與基體之間的缺乏牢固的連接方式，涂層易脫落，影響其絕緣性能。申請(qǐng)?zhí)枮?01310485195.9的專(zhuān)利文獻(xiàn)“一種防火絕緣材料”，公開(kāi)了一種絕緣材料，由下述重量配比的原料按常規(guī)方法攪拌混合制成：彈性體20％～25％，阻燃油8％～10％，云母15％～20％，氫氧化鎂8％～12％，二氧化硅8％～12％，氫氧化鋁3％～5％，陶土3％～8％，高嶺土1％～3％，化石粉1％～2％，納米硅造土8％～10％，分散劑1％～2％，潤(rùn)滑劑1％～2％，抗氧劑1％～2％。該絕緣材料組合物，加入較多的無(wú)機(jī)絕緣材料，絕緣性能一般，具有一定的耐高溫性能，但是組分較多，強(qiáng)度和硬度較差，不能適合在高壓情況下使用，而且經(jīng)過(guò)攪拌混合，組合物的質(zhì)地不均，性能難以發(fā)揮，也是造成其絕緣性能不佳的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種包覆型絕緣復(fù)合材料及其制備方法。本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案：一種包覆型絕緣復(fù)合材料，復(fù)合材料的主要成分為Nb2O5和BN；其中在Nb2O5和BN的表面均包覆有SiO2納米層；其中在Nb2O5的表面包覆的SiO2納米層的厚度為50-100nm，在BN表面包覆的SiO2納米層的厚度為60-120nm；其中包覆有SiO2納米層的Nb2O5在復(fù)合材料中的體積百分比為45-85％。作為優(yōu)選，BN為立方氮化硼或六方氮化硼。作為優(yōu)選，Nb2O5的表面包覆的SiO2納米層的厚度為70-100nm。作為優(yōu)選，BN表面包覆的SiO2納米層的厚度為60-100nm。一種包覆型絕緣復(fù)合材料的制備方法，制備步驟如下：(1)對(duì)Nb2O5粉體和BN粉體分別進(jìn)行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，將Nb2O5粉體或BN粉體放入化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，預(yù)熱至500-700℃，控制原料蒸發(fā)溫度為85-115℃，通入氬氣，然后進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，反應(yīng)室旋轉(zhuǎn)速率20-60r/min，時(shí)間10-45min，結(jié)束之后待冷卻至室溫，取出；(2)將包覆后的Nb2O5和BN粉體混合研磨，其中包覆后Nb2O5在混合粉體中的重量含量為45-80％；(3)將混合物放入球磨機(jī)混合至均勻；(4)將混合均勻的混合粉體進(jìn)行高溫煅燒，而后待冷卻至室溫后取出，即制成包覆型絕緣復(fù)合材料。作為優(yōu)選，步驟(1)中原料為正硅酸乙酯。作為優(yōu)選，將步驟(1)氬氣的氣體流量為10-50sccm。作為優(yōu)選，將步驟(4)中高溫煅燒的溫度為1150-1500℃。作為優(yōu)選，將步驟(4)中高溫煅燒的時(shí)間為2-4h。有益效果：本專(zhuān)利技術(shù)提供的包覆型絕緣復(fù)合材料及其制備方法，是對(duì)兩種絕緣性能較好的物質(zhì)Nb2O5和氮化硼進(jìn)行包覆，而且高溫?zé)Y(jié)制成。Nb2O5化學(xué)性能穩(wěn)定、電阻率高、漏電流小、介電常數(shù)大，是一種非常理想的絕緣材料；氮化硼質(zhì)地堅(jiān)硬，熔點(diǎn)較高，耐腐蝕，也具有良好的絕緣性能，但是，在1200℃以上時(shí)，氮化硼開(kāi)始在空氣中氧化，其性能受到影響。二氧化硅是用途較為廣泛的材料，不僅具有絕緣性能還能提高材料的耐高溫等級(jí)，因此利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)，對(duì)上述兩種絕緣物質(zhì)進(jìn)行二氧化硅包覆，控制二氧化硅層的厚度，不僅能夠有效提高材料的絕緣性能，而且還能保持材料較高的硬度和耐高溫性能。故，專(zhuān)利技術(shù)提供的包覆型絕緣復(fù)合材料能夠在高溫高壓的環(huán)境下使用，且性能持久，持續(xù)有效的達(dá)到絕緣性能，還可作為絕緣材料添加劑廣泛用于其他場(chǎng)合。具體實(shí)施方式為了進(jìn)一步理解本專(zhuān)利技術(shù)，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本專(zhuān)利技術(shù)的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)權(quán)利要求的限制。以下實(shí)施例中選用的BN為cBN和hBN，Nb2O5、cBN和hBN粉體的純度都為99.999％，Nb2O5、cBN和hBN粉體的平均粒徑為2-5um。實(shí)施例1：根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)提供的包覆型絕緣復(fù)合材料的制備方法制備包覆型絕緣復(fù)合材料，制備步驟如下：(1)對(duì)Nb2O5粉體和cBN粉體分別進(jìn)行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，將Nb2O5粉體或cBN粉體放入化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，預(yù)熱至500℃，以正硅酸乙酯為原料，控制原料蒸發(fā)溫度為85℃，通入氬氣，氬氣的氣體流量為20sccm，然后進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，反應(yīng)室旋轉(zhuǎn)速率30r/min，時(shí)間30min，結(jié)束之后待冷卻至室溫，取出；(2)將包覆后的Nb2O5和cBN粉體混合研磨，其中包覆后Nb2O5在混合粉體中的重量含量為45％；(3)將混合物放入球磨機(jī)混合至均勻；(4)將混合均勻的混合粉體進(jìn)行高溫煅燒，溫度為1350℃，時(shí)間3h，而后待冷卻至室溫后取出，即制成包覆型絕緣復(fù)合材料。對(duì)制備的包覆型絕緣復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè)：在Nb2O5的表面包覆的SiO2納米層的厚度為60nm，；在cBN表面包覆的SiO2納米層的厚度為60nm；其中包覆有SiO2納米層的Nb2O5在復(fù)合材料中的體積百分比為55％。實(shí)施例2：根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)提供的包覆型絕緣復(fù)合材料的制備方法制備包覆型絕緣復(fù)合材料，制備步驟如下：(1)對(duì)Nb2O5粉體和cBN粉體分別進(jìn)行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，將Nb2O5粉體或cBN粉體放入化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，預(yù)熱至700℃，以正硅酸乙酯為原料，控制原料蒸發(fā)溫度為115℃，通入氬氣，氬氣的氣體流量為50sccm，然后進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，反應(yīng)室旋轉(zhuǎn)速率50r/min，時(shí)間25min，結(jié)束之后待冷卻至室溫，取出；(2)將包覆后的Nb2O5和cBN粉體混合研磨，其中包覆后Nb2O5在混合粉體中的重量含量為80％；(3)將混合物放入球磨機(jī)混合至均勻；(4)將混合均勻的混合粉體進(jìn)行高溫煅燒，溫度為1300℃，時(shí)間4h，而后待冷卻至室溫后取出，即制成包覆型絕緣復(fù)合材料。對(duì)制備的包覆型絕緣復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè)：在Nb2O5的表面包覆的SiO2納米層的厚度為100nm，；在cBN表面包覆的SiO2納米層的厚度為100nm；本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種包覆型絕緣復(fù)合材料，其特征在于：復(fù)合材料的主要成分為?Nb2O5和BN；其中在?Nb2O5和BN的表面均包覆有SiO2納米層；其中在Nb2O5的表面包覆的SiO2納米層的厚度為50?100?nm，在BN表面包覆的SiO2納米層的厚度為60?120nm；其中包覆有SiO2納米層的Nb2O5在復(fù)合材料中的體積百分比為45?85%。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種包覆型絕緣復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，制備步驟如下：（1）對(duì)Nb2O5粉體和BN粉體分別進(jìn)行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，將Nb2O5粉體和BN粉體分別放入化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室，預(yù)熱至500-700℃，控制原料蒸發(fā)溫度為85-115℃，通入氬氣，然后進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，反應(yīng)室旋轉(zhuǎn)速率20-60r/min，時(shí)間10-45min，結(jié)束之后待冷卻至室溫，取出；其中，步驟（1）中原料為正硅酸乙酯；（2）將包覆后的Nb2O5和BN粉體混合研磨，其中包覆后Nb2O5在混合粉體中的重量含量為45-80%；（3）將混合物放入球磨機(jī)混合至均勻；（4）將混合均勻的混合粉體進(jìn)...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：翟紅波，楊振樞，韋洪屹，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：蘇州博利邁新材料科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32