EP/SiO2/MMT微-纳米复合材料耐电腐蚀性能研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yan8108
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环氧树脂(EP)广泛应用于电气设备的绝缘,然而在极不均匀电场的长时间作用下会出现不同程度的电腐蚀现象。纳米粒子由于具有小尺寸效应、表面与界面效应以及量子尺寸效应而表现出宏观材料所不具有的理化性能,受到绝缘领域相关专家的广泛关注,而纳米粒子极易团聚的问题,导致其优异的性能不能充分发挥,工程应用上具有一定局限性。为了避免单一纳米粒子的团聚问题同时兼具复合协同多功能效应,目前微-纳米改性聚合物介电性能开始成为研究学者的关注点。  本文利用插层剂对蒙脱土(MMT)进行有机化,并配合超声振荡使其预分散,制备出纳米蒙脱土,选取粒径为1μm的疏水SiO2作为微米填料,同时采用熔融共混法并配合超声分散制备了环氧树脂基微米、纳米、微-纳米复合材料;通过扫描电子显微镜(SEM)观察微、纳米粒子周围的形貌特征以及在基体中的分散情况;在三电极系统下,利用高压西林电桥配合高低温交变试验箱对纯EP及其微纳米复合材料进行介电温谱测试,探究四种试样介电性能随温度的变化规律;利用针-板电极系统同时配合CCD数字摄像系统对纯EP及其复合材料试样进行电树枝引发并记录树枝的生长过程以及形貌特征,对比研究了四种试样的起树率、电树枝生长过程、电树枝长度、扩展系数和形态特征;采用自行搭建的电晕老化试验平台对微米SiO2(和/或纳米MMT)填充的EP进行电晕老化评估,并通过表面轮廓仪对电晕放电腐蚀后的试样表面进行测量,选取最大轮廓谷深(Pv)作为评定耐电晕腐蚀性能的参数,对比研究了不同试样在不同电晕老化时间下耐电晕放电腐蚀性能的异同。SEM试验结果表明:微米粒子和纳米片层在EP基体中分散均匀,无明显团聚现象;介电温谱试验显示:测试温度在120℃以下时,四种试样的相对介电常数和介质损耗因数随温度变化不明显,而120℃以上时,则增加显著。同时,微-纳米复合材料和纳米复合材料的相对介电常数和介质损耗因数较纯EP略有提高,但在高温时表现优异;从电树枝引发情况来看,微米复合材料和微-纳米复合材料起树率较低,分别为58.8%和83.3%,而纳米复合材料和微-纳米复合材料电树枝长度较短,仅为纯环氧树脂试样的24.5%和28.2%,同时微-纳米复合材料具有最大的扩展系数。综合以上,微-纳米复合材料表现出良好的耐电树枝性能;随着电晕老化时间的增加,复合材料电晕腐蚀深度的增加出现了不同程度的趋缓现象,同时480h电晕老化时间下,微-纳米复合材料试样的电晕腐蚀深度最浅,仅为纯环氧树脂试样的31.2%,在耐电晕放电腐蚀方面表现优异。综上可知,EP/SiO2/MMT微-纳米复合材料具有良好的耐电腐蚀性能。
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