耐温耐湿绝缘复合涂料的研制

摘要

热电偶是一种常见的用于电子行业的高温检测传感器，可检测0℃～1000℃以上的温度范围。铠装热电偶端部的封接质量直接关系到它的使用性能，对其使用稳定性、寿命等起着决定性的作用。 本论文针对外管为不锈钢，管内部有4根镍铬-镍硅偶丝，且外壳与热电偶丝之间以氧化镁为绝缘体的铠装热电偶，研制一种与之匹配的高性能耐高温绝缘涂层材料。在使用该涂料封接后，热电偶可以在温度40℃、相对湿度95％环境下长期工作，而且当温度忽然升高到400时，涂层仍能保持较好的绝缘性能。而传统的有机硅材料很难达到这一性能。 实验采用有机—无机绝缘复合涂层材料，结合二种材料的优点，充分利用有机材料的成型性能及无机材料的耐高温性能，制备成具有较高耐热性和绝缘性能的材料。 本论文有机基料及无机组分分别采用具有较高耐热性能的甲基苯基硅树脂以及低熔点封接玻璃，在此基础上引入适量有改善涂层性能作用的粘土和滑石粉。该涂料成形温度低，耐热温度高，与不锈钢外壳和氧化镁填充物都能紧密结合。 实验中通过对玻璃填料电学性能、膨胀系数、软化温度以及烧结温度的测试，系统地阐述了铅玻璃(PbO—ZnO—B2O3—SiO2系统)与磷酸盐玻璃(P205—ZnO—BaO系统)作为无机填料对涂料的不同影响。以铅玻璃为填料的涂层其耐热性能、电性能以及涂层表面形态均明显优于磷酸盐玻璃涂层，因此最后采用PbO-ZnO-B2O3-SiO2系统玻璃作为复合涂层的无机填料。其中B-13号涂料固化温度220℃，经受500℃高温后还可以保持涂层表面电阻在10×107MΩ。 论文还讨论了玻璃填料的最佳引入量，分析了玻璃填料的粒度以及涂层厚度对涂层表面电阻、耐高温性能的影响。结果表明，玻璃填料引入量为30wt％时得到了最佳涂层配方B-13-1，其组成为(wt％)：玻璃填料(D50=0.94um)30，树脂：30，溶剂30，粘±4.0，滑石粉6.0。用这种涂层封接的热电偶试件可以在温度40℃、相对湿度95％的环境中考核40个小时，绝缘性能依旧良好。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 文献综述

1.1.1 耐高温绝缘涂层材料概况

1.1.2 耐热性绝缘树脂材料的基本要求

1.1.3 复合型耐热绝缘涂层材料的提出

1.2 有机硅树脂概论

1.2.1 有机硅发展史及现状

1.2.2 有机硅树脂各项性能[6][8][9][10]

1.3 无机填料的选择

1.3.1 氧化铅玻璃

1.3.2 磷酸盐玻璃

1.4 助剂和固化剂

1.5 工艺路线

1.5.1 低熔点玻璃的制备

1.5.2 复合涂层的制备

1.6 实验目的及思路

第2章 实验样品制备

2.1 复合绝缘涂层用玻璃基料的制备

2.1.1 低熔点玻璃配方的确定

2.1.2 低熔点玻璃的熔制

2.2 有机硅树脂的选择

2.3 制备无机有机复合涂层

2.3.1 涂层配方的确定

2.3.2 复合涂层的制备工艺

2.4 小结

第3章 玻璃组成对涂层性能的影响

3.1 涂层耐热能力测试与分析

3.1.1 复合涂层热处理后表面状况

3.1.2 影响涂层耐热性能的因素分析

3.2 复合涂层电性能的研究

3.2.1 涂层电性能测试及结果

3.2.2 玻璃填料体积电阻率测试结果及分析

3.2.3 涂层电阻与玻璃填料电阻率的关系

3.3 小结

第4章 涂层性能影响因素的研究

4.1 玻璃填料量对涂层各项性能的影响

4.1.1 玻璃填料量对涂层耐热性能的影响

4.1.2 玻璃填料量对涂层抗剪切性能的影响

4.1.3 玻璃填料量对涂层电阻率的影响

4.2 玻璃填料粒度对涂层耐温性能的影响

4.2.1粒度分析及结果

4.2.2不同粒度的玻璃填料烧结过程研究

4.2.3涂层表面微观状况研究

4.3 涂层厚度对涂层性能的影响

4.4 试样耐湿性能测试

4.5 小结

第5章 总结

第六章参考文献

在读期间发表论文

致谢