热氧老化对环氧树脂/蒙脱土纳米复合物击穿性能的影响

摘要

绝缘材料在高温工作环境下会发生热氧老化现象，大大降低了材料的使用寿命。纳米颗粒与聚合物制备的纳米复合材料，可以有效的改善原有材料的力学性能，同时也能提高材料的耐热性能。
　　本文选用双酚A型环氧树脂与甲基六氢邻苯二甲酸酐固化体系为基体材料，经十八烷基三甲基氯化铵表面修饰的蒙脱土为无机纳米填料。通过熔融插层聚合法制备出环氧树脂/蒙脱土(EP/O-MMT)纳米复合材料。试验研究了其热氧老化前后的介电性能。利用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对击穿前后的复合材料进行了微观表征。采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)对有机化处理前后的蒙脱土进行了分析。对老化前后的复合材料进行了工频交流击穿测试、介电常数随频率变化测试、损耗因数随频率变化测试。重点针对蒙脱土含量及热氧老化作用时间对复合材料击穿性能的影响进行了研究。
　　FTIR分析结果表明，十八烷基氯化铵可以与蒙脱土相互作用，通过阳离子置换反应，蒙脱土中已经含有有机化基团。TEM透射结果表明，过多的蒙脱土加入，当其与聚合物插层聚合时，会发生团聚。适量的蒙脱土加入有助于材料形成插层复合型结构。热氧老化前后击穿测试结果表明，适量蒙脱土的加入可以提高复合材料的击穿场强，但过多的添加则将降低其击穿场强。随着热老化的进行，与EP/O-MMT相比纯EP击穿场强下降幅度最小，当蒙脱土含量为3wt％时，在老化480h后击穿场强大约下降了27％。介电常数与损耗因数试结果表明，有机化蒙脱土的加入降低了复合材料的介电常数与损耗因数，频率为60Hz时，蒙脱土含量为3wt％的复合材料与纯EP相比介电常数下降了25.9％，介质损耗因数下降了52.8％。纯EP经480h热老化后，介电常数上升了9.3％。而蒙脱土含量为3wt％的复合材料介电常数上升了22％。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究意义

1．2 课题的研究背景

1．3 聚合物／蒙脱土纳米复合材料研究进展

1．4 聚合物／蒙脱土纳米复合材料老化性能研究进展

1．5 环氧树脂老化研究进展

1．6 课题的来源及主要研究内容

1．6．1 课题来源

1．6．2 课题主要研究内容

第2章 聚合物热氧老化机理及击穿理论

2．1 聚合物材料热老化的一般机理

2．2 环氧树脂的热氧老化机理

2．3 电介质的击穿理论

2．3．1 本征电击穿理论

2．3．2 雪崩击穿理论

2．4 击穿场强的Weibull分布

2．5 本章小结

第3章 环氧树脂／蒙脱土纳米复合材料的制备及热氧老化实验

3．1 聚合物／层状硅酸盐复合材料的制备方法

3．2 蒙脱土的有机化处理及表征

3．2．1 实验材料及仪器

3．2．2 有机蒙脱土的制备

3．2．3 蒙脱土的FTIR分析

3．3 环氧树脂／蒙脱土复合材料的制备及表征

3．3．1 实验材料

3．3．2 复合材料制备流程

3．3．3 复合材料的TEM表征

3．4 复合材料热氧老化试验

3．4．1 试验样品

3．4．2 试验设备及仪器

3．4．3 复合材料热氧老化试验方法

3．5 本章小结

第4章 热氧老化对复合材料击穿性能与介电性能的影响

4．1 复合材料工频交流击穿特性的研究

4．1．1 蒙脱土含量对复合材料击穿性能的影响

4．1．2 热氧老化对环氧树脂击穿性能的影响

4．1．3 热氧老化对复合材料击穿强度的影响

4．2 复合材料的介电性能的研究

4．2．1 蒙脱土含量对复合材料的电常数及损耗因数的影响

4．2．2 热氧老化对复合材料介电性能的影响

4．3 热氧老化对复合材料微结构的影响

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢