環(huán)氧樹脂-蒙脫土納米復(fù)合材料電樹枝特性研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂具有十分優(yōu)秀的電絕緣性能、良好的物理力學(xué)性能、耐酸堿腐蝕性、優(yōu)秀的粘結(jié)能力，在電氣絕緣、電子工業(yè)以及建筑施工等領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛使用。在高壓電氣行業(yè)，固化體系為酸酐類的環(huán)氧樹脂擁有較優(yōu)秀的絕緣性能。然而由于其韌性差、耐沖擊強(qiáng)度低、質(zhì)脆等不足，加上絕緣材料長期在強(qiáng)電場下普遍會產(chǎn)生電樹枝老化現(xiàn)象，所以這些都成為了對環(huán)氧樹脂電絕緣材料的應(yīng)用向超高壓、特高壓領(lǐng)域發(fā)展的障礙。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧樹脂與無機(jī)納米微粒通過一定的手段復(fù)合成為的新型納米

2、復(fù)合材料，能夠顯著的提高電絕緣材料的綜合性能。
　　本文選用 E44型號的雙酚 A型環(huán)氧樹脂作為基體，采用長烷基季銨鹽插層劑有機(jī)化處理的蒙脫土(O-MMT)作為改性填料，酸酐類固化劑選用甲基六氫鄰苯二甲酸酐，并通過熔體插層復(fù)合法制備出 EP/MMT納米復(fù)合材料。利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測 EP斷面微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)，對比不同混料工藝O-MMT片層的存在狀態(tài)。
　　采用埋針的方式制備出針板電極系統(tǒng)試樣，通過高倍電子顯微鏡對針板

3、間距、針尖曲率半徑等進(jìn)行了嚴(yán)格的篩選。采用偏光電子顯微鏡(PLM)對純EP以及 EP/O-MMT針尖處內(nèi)應(yīng)力分布情況進(jìn)行了觀測，發(fā)現(xiàn) O-MMT能夠較大程度上削弱由于基體樹脂在固化過程中與金屬電極收縮率的巨大差距所導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力集中現(xiàn)象。對電樹枝起樹電壓進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，隨著 O-MMT含量的提高，起樹電壓呈現(xiàn)升高的趨勢。采用超聲分散的方式對EP基體與O-MMT的混料工藝進(jìn)行了改進(jìn)。根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，電樹枝的起樹率隨著含量的提高而明顯下

4、降。并且實(shí)時測量不同階段電樹枝縱向的生長長度，發(fā)現(xiàn)當(dāng) O-MMT含量為3％、5％時，相比于1％含量而言，對電樹枝的生長速度抑制作用更加明顯。采用脈沖電流法局部放電檢測了室溫下純 EP以及 EP/O-MMT納米復(fù)合材料的電樹枝生長各個階段的局部放電現(xiàn)象。由于 O-MMT對電樹枝的生長產(chǎn)生了較大的阻礙作用，相比于純 EP的局部放電放電量為10-20pC而言，納米復(fù)合材料電樹枝局部放電量很小，很長時間內(nèi)維持在1pC以下，只有通過靈敏度很高的檢

5、測系統(tǒng)才能夠精確測量，并且放電相位變窄，聚集在50°附近。對EP以及不同含量 O-MMT/EP納米復(fù)合材料的玻璃化溫度進(jìn)行了測量，O-MMT片層提高了EP樹脂基體的玻璃化溫度，從EP基體的110℃提高到了5％含量O-MMT復(fù)合材料的125℃。最后觀察了2h實(shí)驗(yàn)時間內(nèi)，純EP試樣與3％含量O-MMT納米復(fù)合材料在60℃、90℃、120℃以及150℃溫度下的電樹枝形態(tài)，得出結(jié)論是 O-MMT/EP納米復(fù)合材料各個溫度條件下其耐電樹枝化性能都