用氧化鋁涂覆的導(dǎo)熱的薄片狀顏料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及由基材和涂覆到其上的包含氧化鋁和/或氧化鋁水合物的涂層組成的導(dǎo)熱顏料，制備該顏料的方法以及其用途。
【專利說明】用氧化鋁涂覆的導(dǎo)熱的薄片狀顏料
[0001] 本發(fā)明涉及顏料，特別是導(dǎo)熱顏料，其由薄片狀基材和位于其上的氧化鋁和/或 氧化鋁水合物層組成；涉及包含該顏料的導(dǎo)熱組合物；以及涉及所述顏料和組合物的用 途，特別是用于高壓電機(jī)的絕緣。
[0002] 電機(jī)和電氣設(shè)備，特別是強(qiáng)電流流動(dòng)的高壓機(jī)，如發(fā)電機(jī)、定子鐵芯、轉(zhuǎn)子或電纜 束等，必須可靠地被保護(hù)以防止自發(fā)放電。同時(shí)，需要以可能的最直接的方式廉價(jià)地消散在 運(yùn)行過程中形成的熱，以便于能夠完全利用設(shè)備的功率容量。因此，該類型的設(shè)備設(shè)有昂貴 的絕緣層，其同時(shí)與間接冷卻（例如在冷卻氣體流或空氣流中冷卻）相結(jié)合。由于高壓機(jī) 的功率不斷升高，因此由設(shè)備生成的熱增加，從而對(duì)理想地促進(jìn)電絕緣以及熱消散的用于 絕緣層的高性能材料的需求也增加。
[0003] 因此，對(duì)改進(jìn)所使用的絕緣層的熱導(dǎo)率的方法存在著不斷的探究，以能夠消散由 簡(jiǎn)單的空氣冷卻或冷卻氣體冷卻形成的熱，即使在緊密壓實(shí)的電纜組件的情況下。
[0004] 為了使高壓機(jī)絕緣，除了純絕緣聚合物或包含填料的聚合物以外，到目前為止還 使用了所謂的云母紙，在其中可以以這樣的方式將云母顆粒排列在載體材料上，使得通過 粘附力產(chǎn)生紙狀結(jié)構(gòu)，其可以從載體材料上脫離并以條形材料（即，所謂的絕緣帶）的形式 使用，以用于使線圈絕緣。這些云母紙可以用玻璃纖維織物或其他材料機(jī)械地穩(wěn)定化，并且 在其隨后的使用中用合成樹脂浸漬。
[0005] 云母是一種介電材料，因其高的介電強(qiáng)度而可以特別良好地以顆粒形式用于高壓 電纜的絕緣，但是具有非常低的熱導(dǎo)率。
[0006] 因此，從不缺乏對(duì)改進(jìn)該類型的絕緣層的熱導(dǎo)率的嘗試。
[0007] 用于高壓設(shè)備的絕緣層或者基本上由上述由云母紙組成的多層介電組件組成，正 是這樣的組件在包繞待絕緣的設(shè)備后被樹脂材料包封并從而被浸漬，于是或者固化成致密 體；由類似于漆料的直接涂層組成；由受影響的設(shè)備部件的表面組成；或者由致密的含填 料的樹脂物料組成，其以固化形式圍繞待絕緣的部件。
[0008] 在這些實(shí)施方式的每一個(gè)中，可以引入改進(jìn)整個(gè)絕緣體的熱導(dǎo)率的添加劑。
[0009] 因此，例如，DE 197 18 385 A1公開了用于電機(jī)的組件的涂層，其由包含導(dǎo)熱添加 劑的漆料組成，所述導(dǎo)熱添加劑例如由氮化硼、氮化鋁、氮化硅、氧化鋁、氧化鎂和/或碳化 硅組成的顆粒。
[0010] W0 2008/091489 A1描述了改性的云母紙形式的絕緣帶，其除了云母薄片以外還 包含具有高達(dá)1 μ m的粒度的六方氮化硼和任選的其他導(dǎo)熱材料。
[0011] W0 2005/123867公開了無機(jī)/有機(jī)的基于樹脂的組合物，其作為連續(xù)的成型體包 圍待絕緣的部件并且包含具有高達(dá)1 μ m的長(zhǎng)度和3-100的縱橫比的導(dǎo)熱填料。
[0012] W0 2008/042076還描述了導(dǎo)熱樹脂組合物，其包含作為填料的導(dǎo)熱材料，所述導(dǎo) 熱材料具有高達(dá)1 μ m的顆粒長(zhǎng)度并各自被樹脂皮包圍。
[0013] 除了云母以外還包含導(dǎo)熱顆粒的上述申請(qǐng)的共同之處在于，或者兩種顆粒在組合 物中統(tǒng)計(jì)地分布，這根據(jù)整個(gè)組合物的實(shí)際組成使作用的重點(diǎn)放在熱導(dǎo)率或介電絕緣材料 上；或者云母和導(dǎo)熱添加劑位于整個(gè)絕緣材料的不同層中，這使得絕緣層的制備更加困難 和昂貴。
[0014] 因此，希望發(fā)現(xiàn)用于絕緣組合物的導(dǎo)熱添加劑，所述導(dǎo)熱添加劑可以以簡(jiǎn)單的方 式制備、可以用于具有各種組成的常規(guī)絕緣組合物中并具有比例均衡的介電和導(dǎo)熱性質(zhì)兩 者。
[0015] 因此，本發(fā)明的目的在于提供導(dǎo)熱添加劑，其可以可變地用于絕緣材料、特別是用 于高壓機(jī)的絕緣材料的各種實(shí)施方式中，還在具有高電擊穿強(qiáng)度和良好的熱導(dǎo)率的同時(shí)具 有介電性質(zhì)，可以充當(dāng)目前為止使用的云母的替代物，此外還可以通過簡(jiǎn)單的方法廉價(jià)地 制備。
[0016] 本發(fā)明的另一目的在于提供用于制備所述添加劑的方法。
[0017] 此外，本發(fā)明的又一目的在于提供導(dǎo)熱組合物，特別是用于絕緣目的的導(dǎo)熱組合 物，以及提供所述導(dǎo)熱添加劑的用途。
[0018] 本發(fā)明的目的通過導(dǎo)熱顏料來實(shí)現(xiàn)，所述導(dǎo)熱顏料由薄片狀的介電基材和位于其 上的層組成，所述層包含基于該層的總重量計(jì)至少80重量％的氧化鋁和/或氧化鋁水合 物。
[0019] 本發(fā)明的目的還通過制備導(dǎo)熱顏料的方法來實(shí)現(xiàn)，所述方法包括使用包含基于層 的總重量計(jì)至少80重量％的氧化鋁水合物的層涂覆薄片狀的介電基材，并且隨后進(jìn)行煅 燒。
[0020] 本發(fā)明的目的同樣地通過導(dǎo)熱組合物來實(shí)現(xiàn)，所述導(dǎo)熱組合物包含所述導(dǎo)熱顏 料。
[0021] 本發(fā)明的目的同樣地通過所述導(dǎo)熱顏料在色料、漆料、塑料、樹脂組合物、陶瓷材 料和玻璃中作為填料的用途來實(shí)現(xiàn)，特別是通過所述導(dǎo)熱顏料用于高壓電機(jī)的絕緣材料的 用途來實(shí)現(xiàn)。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料具有薄片狀的介電基材。特別適合作為基材的是天然或合 成云母薄片、A1 203薄片、Si02薄片、玻璃薄片、硼娃酸鹽薄片、絹云母（serecite)薄片、高嶺 土薄片、滑石薄片或其混合物。
[0023] 特別優(yōu)選的是天然或合成云母薄片和A1203薄片，由于它們具有高的電擊穿強(qiáng)度， 并且在A1 203薄片的情況下還存在另外的可能性：在隨后的涂覆的幫助下，將小的和非常薄 的起始薄片連接以形成更大的薄片狀聚集物。
[0024] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，薄片狀是指這樣的平面結(jié)構(gòu)，其具有頂側(cè)和底側(cè)大致互相平 行的兩個(gè)表面，顏料的最大尺寸以其長(zhǎng)度和寬度的尺寸來表示。所述表面之間的距離，即薄 片的厚度，具有較小的尺寸。
[0025] 用于根據(jù)本發(fā)明的顏料的所有所述基材的長(zhǎng)度和寬度尺寸為2至ΙΟΟΟμπι，優(yōu)選 地為10至400 μ m，特別地為15至100 μ m。其還代表通常被稱為基材的粒度的值。這就 其本身而言不是關(guān)鍵的，但在所述范圍內(nèi)較大的基材的粒度是優(yōu)選的?；牡暮穸韧ǔ?0· 05至5 μ m，優(yōu)選地為0· 1至4. 5 μ m，和特別優(yōu)選地為0· 2至1 μ m。
[0026] 基材的縱橫比（長(zhǎng)度與厚度之比）為至少2,優(yōu)選地為至少10,和特別優(yōu)選地為至 少50。
[0027] 該類型的基材有市售并且作為用于效果顏料的填料或還作為用于效果顏料的基 材由多個(gè)制造商提供或生產(chǎn)。
[0028] 還可以制備用作基材的Si02薄片，例如通過描述于WO 93/08237中的帶式方法 (belt process)以水玻璃溶液作為起始材料來制備。
[0029] 氧化鋁薄片優(yōu)選地以單晶的形式使用，其可以通過描述于EP 763573 B1中的方法 來制備，其中將其描述為用于效果顏料的基材，并且除了氧化鋁以外，在晶體中可以包含小 比例的摻雜劑，例如Ti0 2。
[0030] 上述基材的粒度被描述為借助激光衍射的體積加權(quán)測(cè)量中的d9(l值，其可以例如 使用Malvern公司的Mastersizer2000來測(cè)定。因?yàn)樯鲜鲋低瑯拥赜捎谖挥谠摶纳系膶?的僅僅小的層厚度而落入所述范圍，因此上述值實(shí)際上對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的顏料的粒度。 特別地，基于包含云母或A1 203的基材的根據(jù)本發(fā)明的顏料的粒度可以增加到ΙΟΟΟμπι的 值。
[0031] 對(duì)于所采用的基材以及還對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料兩者，同樣地可以借助上述 激光衍射法測(cè)定的平均粒度d 5(l為5至400 μ m，特別是15至300 μ m。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，包含至少80重量％、特別是至少90重量％、優(yōu)選地至少95重量％的 氧化鋁和/或氧化鋁水合物（基于層的總重量計(jì)）的層存在于薄片狀的介電基材表面上。 層中的氧化鋁和/或氧化鋁水合物的比例基于該層的總重量還可以是1〇〇%。在此，氧化 鋁水合物的含量通過根據(jù)本發(fā)明的顏料的優(yōu)選的制備方法來顯示，其中首先將氧化鋁水合 物涂覆到薄片狀的介電基材，隨后在煅燒過程中轉(zhuǎn)化為氧化鋁。由于層的煅燒不總是導(dǎo)致 整個(gè)層100%轉(zhuǎn)化為氧化鋁，因此在層中會(huì)存在氧化鋁水合物的量。因此，層的氧化鋁/氧 化鋁水合物的含量還由氧化鋁或氧化鋁和氧化鋁水合物組成。然而，層中的氧化鋁水合物 的含量基于層中的氧化鋁和氧化鋁水合物的總含量計(jì)優(yōu)選地不高于50 %，特別地不高于 20%，和特別優(yōu)選地不高于5%。
[0033] 除了氧化鋁水合物和氧化鋁，其他金屬氧化物或金屬氧化物水合物也可以存在于 薄片狀的介電基材上的層中，所述其他金屬氧化物或金屬氧化物水合物旨在改進(jìn)根據(jù)本發(fā) 明的顏料的熱導(dǎo)率、簡(jiǎn)化含鋁離子層的涂覆或增加其與基材的粘附性。在此，這些其他金屬 氧化物或金屬氧化物的含量，在每種情況下，為基于層的總重量計(jì)高達(dá)20重量％，特別是 0. 1至10重量％，優(yōu)選地0. 1至5重量％。例如，氧化鎂（MgO)、氧化鉻（Cr203)或氧化硅 (Si0 2)可以以所述含量存在于層中，優(yōu)選地采用氧化鎂和氧化硅。一定量的MgO是特別優(yōu) 選的。
[0034] 總之，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料由30至90重量％的基材和10至70重量％的含氧 化鋁和/或氧化鋁水合物的層組成，其中所述基材和層的總和為100重量％。
[0035] 組成可以在所述范圍內(nèi)變化，優(yōu)選的是40至60重量％的基材以及60至40重量％ 的層。
[0036] 本發(fā)明還涉及制備導(dǎo)熱顏料的方法，所述方法包括使用包含基于層的總重量計(jì)至 少80重量％的氧化鋁水合物的層涂覆薄片狀的介電基材，并且隨后進(jìn)行煅燒。
[0037] 將以相應(yīng)粒度比例的上述基材用作薄片狀基材。
[0038] 氧化鋁水合物層是由適合的鋁鹽的前體與任選的如上所述的其他金屬鹽，優(yōu)選地 通過濕化學(xué)法和由無機(jī)起始原料（特別地由相應(yīng)金屬的鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽或 草酸鹽）來制備。特別優(yōu)選的是使用鹵化物，特別是氯化物。特別優(yōu)選的是使用氯化鋁、或 氯化鋁和氯化鎂。
[0039] 這樣的方法本身是已知的。在濕涂覆中，將基材懸浮在水中，并且在適合水解的pH 下加入一種或任選的多種可水解的金屬鹽。在此，如此選擇pH以使優(yōu)選地不發(fā)生二次沉 淀，并且相應(yīng)的金屬氫氧化物（特別是氫氧化鋁）直接沉淀在薄片狀基材上。在此，pH通常 保持恒定，這通常通過加入酸或堿來實(shí)現(xiàn)。在涂覆了包含氫氧化鋁的層后，將顏料從懸浮液 中分離并通過干燥脫水，從而得到氧化鋁水合物層。隨后煅燒得到的顏料。煅燒在300至 1200°C的溫度下進(jìn)行，優(yōu)選地在650至950°C的溫度下進(jìn)行。在煅燒過程中，全部或至少一 部分氧化鋁水合物轉(zhuǎn)化為氧化鋁。
[0040] 反應(yīng)時(shí)間通常為10分鐘至4小時(shí)，煅燒時(shí)間為10分鐘至2小時(shí)。
[0041] 包含氧化鋁和/或氧化鋁水合物的成品層具有10至l〇〇〇nm的層厚度，特別是40 至300nm的層厚度。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料優(yōu)選地僅由薄片狀的介電基材和位于其上的單層組成，所 述單層包含至少80重量％的氧化鋁或氧化鋁和氧化鋁水合物，和任選地還包含如上所述 的其他金屬氧化物或金屬氧化物水合物。
[0043] 在此，所述顏料為以下組成：
[0044] 基材-氧化鋁
[0045] 基材-氧化鋁+高達(dá)20重量％的MgO
[0046] 基材-氧化鋁+高達(dá)20重量％的Si02
[0047] 基材-氧化鋁+氧化鋁水合物
[0048] 基材-氧化鋁+氧化鋁水合物+高達(dá)20重量％的MgO
[0049] 基材-氧化鋁+氧化鋁水合物+高達(dá)20重量％的Si02
[0050] 優(yōu)選的是以下組成：
[0051] 云母薄片-氧化鋁
[0052] 云母薄片-氧化鋁+高達(dá)20重量％的MgO
[0053] 云母薄片-氧化鋁+高達(dá)20重量％的Si02
[0054] 云母薄片-氧化鋁+氧化鋁水合物
[0055] 云母薄片-氧化鋁+氧化鋁水合物+高達(dá)20重量％的MgO
[0056] 云母薄片-氧化鋁+氧化鋁水合物+高達(dá)20重量％的Si02
[0057] 和
[0058] A1203薄片-氧化鋁
[0059] A1203薄片-氧化鋁+氧化鋁水合物，
[0060] 其中，在后者的情況下，薄片狀A(yù)1203基材優(yōu)選地呈現(xiàn)單晶薄片狀基材，其可以例 如通過描述于EP 763 573 B1中的方法來制備。
[0061] 與通過其他方法制備的薄片狀A(yù)1203基材相反，這樣的單晶基材具有剛玉晶體結(jié) 構(gòu)，其在涂覆了含氧化鋁的層后，在煅燒過程中延續(xù)到后者中，這是因?yàn)樗扛驳难趸X水 合物或所產(chǎn)生的氧化鋁向外定向地（印itactically)生長(zhǎng)在基材上并因此同樣地被迫成 為該晶體結(jié)構(gòu)。
[0062] 詳細(xì)地，在涂覆基材過程中，在第一步中將含水的氫氧化鋁沉積在基材上，然后將 其干燥并熱脫水。根據(jù)在后續(xù)步驟中選擇的干燥和煅燒條件，并且根據(jù)基材和層的組層，在 層中形成氧化鋁水合物、α-或Y-氧化鋁或陶瓷氧化鋁層。非常微細(xì)的無機(jī)顆粒（例如 由剛玉組成的顆粒）同樣地可以在氫氧化鋁層的沉積過程中共沉淀并且隨后同樣地存在 于層中。
[0063] 剛玉結(jié)構(gòu)中的氧化鋁具有比氧化鋁更高的熱導(dǎo)率，所述氧化鋁通常是在 將氧化鋁水合物沉淀到硅酸鹽基材材料上時(shí)獲得的。
[0064] 此外，在單晶形式的情況下以及還在所有其他氧化鋁薄片作為基材材料的情況 下，微細(xì)的薄片狀基材聚集以形成更大的A1203顏料可以通過涂覆根據(jù)本發(fā)明的含氧化鋁 的層來實(shí)現(xiàn)，所述更大的A1203顏料由非常高含量的氧化鋁組成。這樣的聚集體可以使其自 身良好地在平面中互相排列在導(dǎo)熱組合物中，并從而產(chǎn)生與云母紙類似的幾乎連續(xù)的平面 結(jié)構(gòu)，但在高的擊穿電強(qiáng)度的同時(shí)具有高的熱導(dǎo)率和良好的介電行為。
[0065] 對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料還需要表面處理以加入到相應(yīng)的施用介質(zhì)中的情況， 通常的用于效果顏料的后涂覆法是適合的，但在本發(fā)明的情況中應(yīng)限于有機(jī)后涂覆以避免 由于可能具有不利影響的無機(jī)后處理而降低顏料的熱導(dǎo)率。在每個(gè)施用介質(zhì)中改進(jìn)根據(jù)本 發(fā)明的顏料的可分散性和適應(yīng)性的這樣的有機(jī)后涂覆的實(shí)例可以見于例如US5, 759, 255、 DE 43 17 019、DE 39 29 423、EP 0 492 223、EP 0 141 174、EP 0 764 191 或 EP 0 465 805,將其公開內(nèi)容以引用方式并入本文。
[0066] 取決于施用介質(zhì)，本發(fā)明涵蓋了具有和不具有有機(jī)后涂覆的根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏 料兩者。
[0067] 涂覆有機(jī)涂層的方法步驟可以任選地在根據(jù)本發(fā)明的其他步驟之后直接進(jìn)行或 還可以晚些進(jìn)行。在此，經(jīng)涂覆的有機(jī)物質(zhì)僅占整個(gè)顏料總重量計(jì)的0. 1至5重量％，優(yōu)選 地為0. 5至3重量％。
[0068] 本發(fā)明的另一目的是導(dǎo)熱組合物，其包含根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料。
[0069] 由于根據(jù)本發(fā)明的顏料因其非常微小的形式而可以非?？勺兊厥褂茫虼似湓趯?shí) 踐中可以用于所有已知的絕緣組合物。它既適用于剛性的電絕緣組合物也適用于柔性的電 絕緣組合物。
[0070] 在此，它例如為絕緣帶，其為柔性的并且可以包含平面排列和高濃度（可以高達(dá) 95重量％，基于主絕緣帶的總重量）包含根據(jù)本發(fā)明的顏料，其中根據(jù)本發(fā)明的顏料可以 形成以屋瓦方式建立的稠密層，其具有高的電擊穿強(qiáng)度且同時(shí)具有良好的熱導(dǎo)率。
[0071] 這樣的絕緣帶通常使用玻璃纖維基材或其他適合的基材材料加固以能夠緊緊地 卷起所述帶并且沒有空隙，并且任選地額外用塑料樹脂浸漬以提供帶機(jī)械強(qiáng)度并同時(shí)保持 柔性。
[0072] 然而，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱組合物可以同樣地為直接涂層，優(yōu)選地為漆料的形式，其 中將根據(jù)本發(fā)明的顏料加入到適合在發(fā)熱基材上使用的普遍使用的漆料中。在此，根據(jù)本 發(fā)明的顏料可以高達(dá)40重量％ (基于漆料重量計(jì)）這一對(duì)于漆料而言通常的濃度加入。
[0073] 此外，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料還可以加入到澆注材料中，其作為經(jīng)固化的成型體 要么額外地圍繞在上述絕緣帶周圍要么作為單獨(dú)的絕緣措施圍繞在待絕緣的機(jī)械部件周 圍用于絕緣目的。在此，根據(jù)本發(fā)明的顏料的濃度高達(dá)70重量％，基于澆注材料或成型件 的總量計(jì)。
[0074] 認(rèn)為在每種情況下，對(duì)于所有應(yīng)用而言，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料的含量的下限為 基于組合物的重量計(jì)10重量％，這是由于更低的含量將導(dǎo)致根據(jù)本發(fā)明的組合物的熱導(dǎo) 率不足。
[0075] 在每種上述導(dǎo)熱組合物中，有利的是將根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料與至少一種其他導(dǎo) 熱顏料組合，所述其他導(dǎo)熱顏料選自氧化鋁顆粒、氮化硼顆粒、碳化硼顆粒、碳氮化物顆粒、 碳化鋁顆粒、氮化鋁顆粒、碳化硅顆粒、氮化硅顆粒、氧化鎂顆粒、氧化鈹顆粒和金剛石顆 粒。
[0076] 這些顆粒另外地提高根據(jù)本發(fā)明的組合物的熱導(dǎo)率。所述顆粒有市售并且通常為 微細(xì)的顆粒形式、球形形狀、類球形形狀、橢圓形狀、立方形狀、立方體形狀或棒狀形狀。其 通常具有1至100 μ m的粒度。
[0077] 所述顆粒特別優(yōu)選地在導(dǎo)熱組合物中以球形、類球形、立方或立方體形狀與根據(jù) 本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料一起使用。
[0078] 導(dǎo)熱顆粒的這些顆粒形式與根據(jù)本發(fā)明的薄片狀顏料組合產(chǎn)生其中可以形成有 效熱傳導(dǎo)途徑的組合物，這是由于相當(dāng)各向同性的添加劑良好地關(guān)閉存在于薄片狀顏料之 間的任何間隙，而薄片狀顏料產(chǎn)生屋瓦結(jié)構(gòu)的相應(yīng)顏料層，增大了正介電性質(zhì)。此外，薄片 狀顏料可以良好地在涂層中的表面對(duì)齊，這進(jìn)一步有利于厚顏料層的形成。
[0079] 在本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料在導(dǎo)熱組合物中 與球形、類球形、立方或立方體形的氧化鋁顆粒組合使用。在此，根據(jù)本發(fā)明的顏料與球 形氧化鋁顆粒的混合比為至少50:50,但是優(yōu)選地為60:40,特別是80:20,并且可以高達(dá) 99:1，其中在每種情況下根據(jù)本發(fā)明的顏料具有更高的比例。
[0080] 與以上提及的另外的其他導(dǎo)熱材料不同，氧化鋁的特殊性質(zhì)是其同樣地可以以薄 片狀市售。因此，在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，提供了包含根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏 料和另外地未涂覆的氧化鋁薄片的導(dǎo)熱組合物。在此，其可以是購(gòu)自不同制造商的市售氧 化鋁薄片。然而，由于剛玉結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地采用薄片狀氧化鋁單晶，其可以根據(jù)EP763573B1制 備，如以上已經(jīng)描述的。在此，在導(dǎo)熱組合物中，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料和薄片狀氧化鋁顆 粒之間的混合比通常為至少30:70,優(yōu)選地為至少60:40,特別地為至少80:20至高達(dá)99:1， 其中在每種情況下根據(jù)本發(fā)明的顏料為在前的值。
[0081] 除了根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料和薄片狀氧化鋁顆粒以外，在根據(jù)本發(fā)明的組合物中 還可以采用以上提及的其他導(dǎo)熱顏料，但特別是球形、類球形、立方或立方體形狀的氧化鋁 顆粒。
[0082] 一般地，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料以基于組合物的總重量計(jì)10至95重量％存在于 根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱組合物中。在導(dǎo)熱組合物中的根據(jù)本發(fā)明的顏料的各自的具體含量取決 于各組合物的類型、具體應(yīng)用目的和另外采用的任何其他導(dǎo)熱顆粒的類型和量，所述另外 采用的任何其他導(dǎo)熱顆粒在施用介質(zhì)中相應(yīng)地降低。
[0083]用于施用目的的各個(gè)最適合的具體顏料含量或根據(jù)本發(fā)明的顏料與其他導(dǎo)熱顏 料的混合比可以根據(jù)本領(lǐng)域相應(yīng)技術(shù)人員在沒有創(chuàng)造性的情況下借助簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)提前作 出的方案來確定。
[0084] 各導(dǎo)熱組合物的額外成分（如粘合劑、溶劑、助劑和添加劑）產(chǎn)生自特定應(yīng)用領(lǐng)域 的要求，并且可從已知的現(xiàn)有技術(shù)中學(xué)習(xí)到。
[0085] 此外，本發(fā)明再一目的是根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料和根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱組合物的用 途。
[0086] 根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料優(yōu)選地用作施用介質(zhì)中的填料，所述施用介質(zhì)如涂料、涂 層、塑料、樹脂組合物、陶瓷材料和玻璃。其同樣地可以用于制備干制劑或顏料制劑。其可 以單獨(dú)地用于各自的施用介質(zhì)或用于根據(jù)本發(fā)明的顏料與各種基材材料的混合物中，也可 以用于與其他導(dǎo)熱顏料和/或與所有類型的其他顆粒添加劑的混合物中，所述所有類型的 其他顆粒添加劑用于著色或用作功能添加劑。
[0087] 特別地，如果用于高壓電機(jī)的絕緣，則適用作所述施用介質(zhì)中的填料。因此，根據(jù) 本發(fā)明的導(dǎo)熱組合物優(yōu)選地為用于直接涂覆高壓機(jī)的機(jī)器部件的漆料，或以固化成型體的 形式用于覆蓋待絕緣的機(jī)器部件的樹脂組合物。
[0088] 然而，根據(jù)本發(fā)明的組合物還可以表示柔性絕緣帶，其具有非常高的顏料含量 (高達(dá)95重量％ )和僅具有低的粘合劑含量，并且可以通過玻璃纖維或其他織物機(jī)械加固。
[0089] 待絕緣的高壓機(jī)或其部件為例如，發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、定子、轉(zhuǎn)子、線圈或電纜，特別 是在高電壓和高電流強(qiáng)度下運(yùn)行的定子鐵芯和電纜束，因此不僅必須被保護(hù)以防止電擊 穿，還需要有效冷卻。
[0090] 本發(fā)明的顏料和包含其的導(dǎo)熱組合物在自然地使用適合的粘合劑和添加劑的情 況下，具有介電行為。此外，在施用介質(zhì)中的顏料的薄片狀形狀產(chǎn)生屋瓦形式的顏料，這確 保了薄片狀介電顏料的稠密屏障層，從而保證組合物的高的電擊穿強(qiáng)度。由于薄片狀導(dǎo)熱 顏料的粒度相對(duì)較大，總共需要更少的顏料顆粒以因?qū)彳壍赖男纬蓙韺?shí)現(xiàn)有效的熱消 散。這特別地在施用介質(zhì)中是重要的，其中顏料的使用由于技術(shù)（例如在漆料中）受限。
[0091] 此外，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱顏料以及包含這些顏料的組合物兩者具有良好的熱導(dǎo) 率，其比在常規(guī)應(yīng)用中的熱導(dǎo)率更高，在所述常規(guī)應(yīng)用中是采用云母代替根據(jù)本發(fā)明的顏 料的。
[0092] 將參照以下實(shí)施例更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，但不旨在將其限制到所述實(shí)施例。
[0093] 實(shí)施例1 :
[0094] 具有A1203涂層的云母
[0095] 在80°C下，將468g A1C13*6H20和6g MgCl2*6H20的溶液緩慢加料到在1升水中 的l〇〇g白云母（Muskovit-Glimmer)的懸浮液中，所述白云母具有25μηι的平均粒度和約 300nm的厚度。使用氫氧化鈉溶液將pH保持在ρΗ6. 5。當(dāng)完成加料時(shí)，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，隨 后使用吸濾器濾出產(chǎn)物，用水洗滌，在120°C下干燥，然后在850°C下煅燒30分鐘，得到195g 白色粉末狀的氧化鋁涂覆的云母顏料（約50重量％ )。
[0096] 實(shí)施例2 :
[0097] 具有A1203涂層的合成云母
[0098] 在80°C下，在攪拌下將140g A1C13*6H20和2g MgCl2*6H20的溶液緩慢加料到在1 升水中的l〇〇g合成云母（氟金云母（Fluorophlogopit))的懸浮液中，所述合成云母具有 300 μ m的平均粒度和約5 μ m的厚度。使用氫氧化鈉溶液將pH保持在pH6. 5。當(dāng)完成加料 時(shí)，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，隨后使用吸濾器濾出產(chǎn)物，用水洗滌，在120°C下干燥，然后在850°C下 煅燒30分鐘，得到128g白色粉末狀的氧化鋁涂覆的云母顏料（約23重量％ )。
[0099] 實(shí)施例3 :
[0100] 具有A1203涂層的氧化鋁薄片
[0101] 將通過在EP 763 573中描述的方法制備的50g氧化鋁薄片懸浮在1升水中，所 述氧化鋁薄片具有20μπι的平均粒度和200nm的平均厚度。在80°C下，在攪拌下將178g A1C13*6H20的溶液緩慢加料到該懸浮液中。使用氫氧化鈉溶液將pH保持在pH6. 5。當(dāng)完 成加料時(shí)，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，隨后使用吸濾器濾出產(chǎn)物，用水洗滌，在120°C下干燥，然后在 800°C下煅燒30分鐘，得到172g涂覆的氧化鋁顏料。該涂覆的顏料由平均粒度為約100 μ m 的薄片狀聚集物組成。
[0102] 實(shí)施例 4-6:
[0103] 根據(jù)實(shí)施例1-3的顏料與另外的導(dǎo)熱顏料的混合物
[0104] 在每種情況下，將67g的來自實(shí)施例1-3的顏料各自與33g的平均粒度為2 μ m的 球形α-氧化鋁顏料混合，在每種情況下得到l〇〇g混合物。
[0105] 實(shí)施例4 :來自實(shí)施例1的顏料+球形α -氧化鋁
[0106] 實(shí)施例5 :來自實(shí)施例2的顏料+球形α -氧化鋁
[0107] 實(shí)施例6 :來自實(shí)施例3的顏料+球形α -氧化鋁
[0108] 實(shí)施例 7-13 :
[0109] 導(dǎo)熱絕緣材料
[0110] 在每種情況下，將根據(jù)實(shí)施例1至6的顏料或顏料混合物加入到Novolak環(huán)氧樹 脂和作為固化劑的雙氰胺在甲基酮中的溶液。在每種情況下，顏料的含量為50重量％，基 于環(huán)氧樹脂、固化劑和顏料的固體含量的總和計(jì)。
[0111] 在每種情況下，膜通過以下方式制備：將混合物以ΙΟΟμπι的厚度刮涂在PET膜上， 在室溫下蒸發(fā)并在75°C下干燥30分鐘。在每種情況下，所獲得的膜仍然發(fā)粘并且被堆疊 層壓12層，其中在每種情況下將經(jīng)涂覆的膜表面施加到另一張膜的涂覆側(cè)，然后剝?nèi)ロ敳?PET膜。獲得具有1mm的層厚度的連續(xù)層封裝。隨后將層封裝從下一個(gè)膜層去除并在150°C 下固化。
[0112] 為了對(duì)比，使用純?cè)颇敢灶愃频念伭虾恐苽錁悠罚▽?shí)施例13)。
[0113] 在每種情況下，借助具有氙氣閃光燈的Netzsch LFA447 溫度電 導(dǎo)儀通過表面測(cè)量樣品的熱導(dǎo)率（λ )。
[0114] 測(cè)量結(jié)果顯示在表1中。
[0115] 表1:
[0116] 實(shí)施例顏料在以下溫度下的熱導(dǎo)率λ (單位為W/m*K)
[0117]
【權(quán)利要求】
1. 導(dǎo)熱顏料，其由薄片狀的介電基材和位于其上的層組成，所述層包含基于該層的總 重量計(jì)至少80重量％的氧化鋁和/或氧化鋁水合物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的顏料，其特征在于，所述基材選自天然云母薄片、合成云母薄片、 A1203薄片、Si02薄片、Ti02薄片、玻璃薄片、硼硅酸鹽薄片、絹云母薄片、高嶺土薄片、滑石薄 片或其混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的顏料，其特征在于，所述層包含基于該層的總重量計(jì)高達(dá)20 重量％ 的 MgO、Cr203 或 Si02。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項(xiàng)或多項(xiàng)的顏料，其特征在于，所述顏料由30 - 90重量％ 的基材和包含10 - 70重量％氧化鋁和/或氧化鋁水合物的層組成，其中所述基材和層的總 和為100重量％。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中一項(xiàng)或多項(xiàng)的顏料，其特征在于，其平均粒度d5(l在5至 400 μ m的范圍內(nèi)。
6. 制備根據(jù)權(quán)利要求1至5中一項(xiàng)或多項(xiàng)的導(dǎo)熱顏料的方法，其特征在于，使用包含基 于層的總重量計(jì)至少80重量％的氧化鋁水合物的層涂覆薄片狀的介電基材，并且隨后進(jìn) 行煅燒。
7. 導(dǎo)熱組合物，其包含根據(jù)權(quán)利要求1至5中一項(xiàng)或多項(xiàng)的顏料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的導(dǎo)熱組合物，其特征在于，其還包含至少一種其他導(dǎo)熱顏料，該 導(dǎo)熱顏料選自氧化鋁顆粒、氮化硼顆粒、碳化硼顆粒、碳氮化物顆粒、碳化鋁顆粒、氮化鋁顆 粒、碳化娃顆粒、氮化娃顆粒、氧化鎂顆粒、氧化鈹顆粒和金剛石顆粒。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的導(dǎo)熱組合物，其特征在于，所述其他導(dǎo)熱顏料由薄片狀氧化鋁顆 粒組成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9的導(dǎo)熱組合物，其特征在于，至少一種其他導(dǎo)熱顏料具有球形 的、類球形的、橢圓的或立方的形狀或立方體形狀。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7至10中一項(xiàng)或多項(xiàng)的導(dǎo)熱組合物，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1至 5中一項(xiàng)或多項(xiàng)的顏料以基于組合物的總重量計(jì)10至95重量％范圍內(nèi)的含量存在于所述 組合物中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7至11中一項(xiàng)或多項(xiàng)的導(dǎo)熱組合物，其特征在于，其為柔性或剛性的 電絕緣組合物。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7至12中一項(xiàng)或多項(xiàng)的導(dǎo)熱組合物，其特征在于，所述組合物為絕緣 帶、機(jī)械穩(wěn)定化的絕緣帶、直接涂層或含樹脂的澆注材料。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中一項(xiàng)或多項(xiàng)的顏料作為填料在干制劑或顏料制劑中的用途。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中一項(xiàng)或多項(xiàng)的顏料或根據(jù)權(quán)利要求7至13中一項(xiàng)或多項(xiàng)的 組合物用于高壓電機(jī)的絕緣的用途。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的用途，其特征在于，所述高壓電機(jī)為發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、定子、轉(zhuǎn) 子、線圈或電纜。
【文檔編號(hào)】C08K3/00GK104204106SQ201380014745
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月23日
【發(fā)明者】R·呂格爾, M·昆茨 申請(qǐng)人:默克專利股份有限公司