温度对环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料电树枝特性的影响

摘要

环氧树脂基纳米复合材料凭借其良好的综合性能而正在成为电气绝缘和电子工业领域的新型绝缘材料，然而人们对环氧树脂纳米复合材料在高电场作用下的电树枝老化性能尚未引起足够重视，特别是温度对环氧树脂纳米复合材料中电树枝生长过程的影响仍有待于研究。
　　本文通过超声技术制备了蒙脱土/环氧树脂纳米复合材料，利用控制变量方法分析温度对材料电导性能、介电常数及损耗角正切值的影响；为重点研究温度对环氧树脂复合材料中电树枝生长过程的影响，设计并制作了一种具有升温功能的聚合物及其复合物绝缘材料中电树枝化现象的实时观测装置，该装置由温度可调实验箱体配合CCD数字摄像系统组成，可以观察并记录不同温度下电树枝的生长情况，包括温度对纳米复合材料50％起树率电压、电树枝生长特性及形态特性的影响。
　　通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)对复合材料的微观结构分析发现，高速机械搅拌的同时配合超声分散技术制备的复合材料可以使蒙脱土纳米片层在聚合物中分散均匀，无明显团聚现象。电导性能及介质损耗性能的实验结果表明，蒙脱土的加入可以降低环氧树脂在高温下的电导率，使相对介电常数及介质损耗角正切值均有不同程度的降低。这是由于蒙脱土纳米颗粒具有较大的比表面积，较强的界面粘接作用使处于蒙脱土片层之间的聚合物分子链受到了限制作用，构象数减少，因此，其偶极松弛极化过程受到限制。通过进一步探讨介质的电气性能，由电树枝生长情况的实验结果看出，蒙脱土的加入会明显提高复合材料的起树电压；在不同实验温度下，蒙脱土含量为3%的复合材料电树枝长度相比于纯环氧树脂明显减小；纯环氧树脂的电树枝长度随温度升高不断增加，且树枝通道变粗、变黑，而蒙脱土含量为3%的复合材料电树枝随着温度的升高由树枝状向丛状发展。说明蒙脱土的加入明显改善了环氧树脂的耐电树枝性能。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2纳米改性环氧树脂介电性能研究现状

1.3电树枝老化的研究现状

1.4课题来源及研究内容

第2章 纳米复合材料及电树的理论基础

2.1复合材料制备的理论基础

2.2电树枝理论基础

2.3本章小结

第3章 MMT/EP纳米复合材料的制备及表征

3.1复合材料的制备

3.2纳米复合材料微观结构表征

3.3电导性能试验

3.4介电温谱

3.5本章小结

第4章 MMT/EP纳米复合材料电树枝性能研究

4.1实验系统

4.2电树枝试样制备

4.3实验过程

4.4实验结果与分析

4.5本章小结

结论

参考文献

致谢