本发明涉及导热绝缘复合材料，具体涉及一种高导热高击穿性能环氧复合材料及其制备方法。
背景技术：
1、固态变压器(sst)的高频模块化中压供电架构具有高效率、功率密度及可扩展性，在数据中心、充电站等直流供电场合具有广泛的应用前景。中压高频隔离变压器作为sst的关键核心部件，是电力电子电能变换的关键。高频变压器功率密度提升超100倍，给散热和绝缘等相关问题带来严峻挑战。环氧树脂浇注是变压器的主要绝缘形式，然而环氧绝缘材料导热性能差，在高频电压作用下容易形成强电-热耦合效应，导致绝缘性能劣化而过早失效，使得变压器的寿命和可靠性难以保证。因此，如何提升环氧复合材料的导热性能和高频击穿性能是发展压高频隔离变压器的关键。
2、目前，少量的纳米掺杂能够提升环氧复合材料的击穿性能，高含量的微米掺杂能够显著提升环氧复合材料的导热性能。但是目前常用的高含量的微米掺杂会导致环氧复合材料在加工过程中出现浆料沉降且粘度过大，进而降低了高频双极性方波下的击穿电压和多工作温度下的热导率，使得绝缘材料的电气性能和导热性能较差，在一定程度上限制了高导热环氧复合材料的应用。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高导热高击穿性能环氧复合材料，以解决现有技术中高含量的微米掺杂导致环氧复合材料在高频双极性方波下的击穿性能和多工作温度下的导热性能差的问题。
2、本发明还提供一种高导热高击穿性能环氧复合材料的制备方法，以解决现有技术中高含量的微米掺杂导致环氧复合材料在高频双极性方波下的击穿性能和多工作温度下的导热性能差的问题。
3、为了解决上述问题，本发明提出了一种高导热高击穿性能环氧复合材料，所采用的技术方案是：
4、按质量份数，其原料包括：100份环氧树脂、80份酸酐类固化剂、1份促进剂和70.4～77.6份填料体系，所述填料体系包括纳米氧化铝和改性的微米氮化硼，所述改性的微米氮化硼为具有核壳结构的聚多巴胺包覆的微米氮化硼。
5、本发明的有益效果是：本发明的高导热高击穿性能环氧复合材料中加入了改性的微米氮化硼，即具有核壳结构的聚多巴胺包覆的微米氮化硼，其是对微米氮化硼进行了非共价改性，微米氮化硼的聚多巴胺包覆层表面丰富的氨基和有机分子团能，能够改善微米氮化硼的分散性和沉降问题；同时能够减少环氧基体与微米氮化硼之间的缺陷，增强热传导的效率，提升高频下的击穿场强。本发明的高导热高击穿性能环氧复合材料在不改变材料特性的前提下，能够提升环氧复合材料的高频击穿性能和导热性能。
6、为了进一步提高环氧复合材料的高频击穿性能和导热性能，优选地，所述纳米氧化铝和具有核壳结构的聚多巴胺包覆的微米氮化硼的质量比为(2.5～2.6):(67.9～75.0)。
7、为了使得固化剂能够与环氧树脂充分反应，进一步改善微米氮化硼的分散性和沉降问题，优选地，所述酸酐类固化剂为甲基四氢苯酐和甲基六氢苯酐中的一种。
8、为了进一步促进原料混合后发生原位聚合反应，优选地，所述促进剂为n-n二甲基苄胺和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚中的一种。
9、为了更进一步提高环氧复合材料的高频击穿性能和导热性能，优选地，所述纳米氧化铝的粒径为20～40nm；所述具有核壳结构的聚多巴胺包覆的微米氮化硼的粒径为10～25μm。
10、本发明还提供了一种高导热高击穿性能环氧复合材料的制备方法，所采用的技术方案是：
11、包括以下步骤：将环氧树脂、纳米氧化铝和具有核壳结构的聚多巴胺包覆的微米氮化硼混合后，再依次加入酸酐类固化剂和促进剂，经过搅拌混合后得到混合物，将所述混合物进行固化处理，即得。
12、本发明的有益效果是：本发明先将环氧树脂、纳米氧化铝和具有核壳结构的聚多巴胺包覆的微米氮化硼进行混合，使得纳米氧化铝和聚多巴胺包覆的微米氮化硼充分分散在环氧树脂中，然后再依次加入酸酐类固化剂和促进剂，通过原位聚合法进行高导热高击穿性能环氧复合材料的制备。本发明中，固化剂和环氧树脂反应过程中会产生大量的羟基、羧基基团，氮化硼的聚多巴胺包覆层表面丰富的氨基和有机分子团能与之形成共价键、氢键等，能够改善微米氮化硼的分散性和沉降问题，此外能够减少环氧基体与微米氮化硼之间的缺陷，增强热传导的效率，提升高频下的击穿场强。
13、为了使得原料充分发生原位聚合反应，优选地，所述固化处理的过程依次为：80℃下2～2.5h、105℃下2～2.5h和140℃下2～2.5h。
14、为了制得具有核壳结构的聚多巴胺包覆的微米氮化硼，优选地，所述具有核壳结构的聚多巴胺包覆的微米氮化硼的制备过程包括：将微米氮化硼和盐酸多巴胺分散于溶液中进行机械搅拌，得到聚多巴胺包覆的微米氮化硼分散液，然后将聚多巴胺包覆的微米氮化硼分散液进行离心分散、过滤、清洗、烘干，得到具有核壳结构的聚多巴胺包覆的微米氮化硼。
15、为了使得聚多巴胺充分包覆改性微米氮化硼，优选地，所述微米氮化硼和盐酸多巴胺的质量比为(5～7):(2～2.8)。
16、为了进一步促进盐酸多巴胺对微米氮化硼进行充分包覆改性，优选地，所述机械搅拌的时间为5～7h，转速为300～400rad/min。
1.一种高导热高击穿性能环氧复合材料，其特征在于，按质量份数，其原料包括：100份环氧树脂、80份酸酐类固化剂、1份促进剂和70.4～77.6份填料体系，所述填料体系包括纳米氧化铝和改性的微米氮化硼，所述改性的微米氮化硼为具有核壳结构的聚多巴胺包覆的微米氮化硼。
2.根据权利要求1所述的高导热高击穿性能环氧复合材料，其特征在于，所述纳米氧化铝和具有核壳结构的聚多巴胺包覆的微米氮化硼的质量比为(2.5～2.6):(67.9～75.0)。
3.根据权利要求1所述的高导热高击穿性能环氧复合材料，其特征在于，所述酸酐类固化剂为甲基四氢苯酐和甲基六氢苯酐中的一种。
4.根据权利要求1所述的高导热高击穿性能环氧复合材料，其特征在于，所述促进剂为n-n二甲基苄胺和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚中的一种。
5.根据权利要求1或2所述的高导热高击穿性能环氧复合材料，其特征在于，所述纳米氧化铝的粒径为20～40nm；所述具有核壳结构的聚多巴胺包覆的微米氮化硼的粒径为10～25μm。
6.权利要求1-5任一项所述的高导热高击穿性能环氧复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将环氧树脂、纳米氧化铝和具有核壳结构的聚多巴胺包覆的微米氮化硼混合后，再依次加入酸酐类固化剂和促进剂，经过搅拌混合后得到混合物，将所述混合物进行固化处理，即得。
7.根据权利要求6所述的高导热高击穿性能环氧复合材料的制备方法，其特征在于，所述固化处理的过程依次为：80℃下2～2.5h、105℃下2～2.5h和140℃下2～2.5h。
8.根据权利要求6所述的高导热高击穿性能环氧复合材料的制备方法，其特征在于，所述具有核壳结构的聚多巴胺包覆的微米氮化硼的制备过程包括：将微米氮化硼和盐酸多巴胺分散于溶液中进行机械搅拌，得到聚多巴胺包覆的微米氮化硼分散液，然后将聚多巴胺包覆的微米氮化硼分散液进行离心分散、过滤、清洗、烘干，得到具有核壳结构的聚多巴胺包覆的微米氮化硼。
9.根据权利要求8所述的高导热高击穿性能环氧复合材料的制备方法，其特征在于，所述微米氮化硼和盐酸多巴胺的质量比为(5～7):(2～2.8)。
10.根据权利要求8所述的高导热高击穿性能环氧复合材料的制备方法，其特征在于，所述机械搅拌的时间为5～7h，转速为300～400rad/min。
