高性能复合绝缘子用硅橡胶纳米复合材料的研究

摘要

硅橡胶复合绝缘子作为目前常用的一种绝缘子材料，但是硅橡胶复合绝缘子在遭受化学腐蚀后容易产生干带电弧，从而使得绝缘子发生故障。
　　本研究将甲基乙烯基硅橡胶(SIR)分别与苯基硅橡胶(P-SIR)和氟基硅橡胶(F-SIR)共混，考察了复合材料的硫化特性、机械性能、动态热力学性能、绝缘性能，憎水性及憎水性迁移等性能;以SIR为基体分别填充氢氧化铝、伊蒙土、氮化硼、云母粉和微量的碳纳米管(CNT)等不同的材料，考察了复合材料的硫化特性、机械性能、绝缘性能、憎水性等性能。结果表明，以纯的SIR为基体的复合材料具有良好地综合性能，但是耐低温性能较差，憎水性也不及其他的复合材料;P-SIR拥有最好的耐低温性能，共混复合材料能在-50℃以下使用，疏水性和憎水性迁移都较好，但是共混复合材料的断裂伸长率很低;F-SIR拥有最好的疏水性，共混后的复合材料拉伸强度会降低。对于添加不同填料的体系的复合材料，添加了氮化硼的复合材料拥有最好的绝缘性能，该复合材料5％失效几率的电场强度是29.2kV/mm比纯的SIR高出了11.7kV/mm，但是氮化硼对硅橡胶的补强作用较少，仅提高了复合材料的弹性模量，断裂伸长率几乎没有增加。对于添加微量碳纳米管体系的复合材料，复合材料的机械性能几乎都一致，但是对复合材料的绝缘性能影响巨大。添加了0.2份的碳纳米管后，50％失效几率的击穿强度从22.1kV/mm降低到5.6kV/mm。对于添加了0.02份碳纳米管得复合材料，由于库伦阻塞效应的产生，该复合材料的绝缘性能有明显的提升，5％失效几率的击穿强度从17.3kV/mm提高到20.8kV/mm，该复合材料的绝缘性能接近于添加100份的氢氧化铝的复合材料。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 复合绝缘子的发展及现状

1．2 硅橡胶复合绝缘子的国内外研究现状

1．2．1 硅橡胶材料的研究

1．2．2 复合绝缘子老化研究

1．3 硅橡胶

1．3．1 苯基硅橡胶

1．3．3 氟基硅橡胶

1．3．4 共混体系

1．3．5 补强-填充体系

1．4 本论文的主要研究内容

第2章 硅橡胶复合材料表征测试和分析方法

2．1 实验原材料及配方

2．1．1 原材料

2．1．2 实验配方

2．2 硅橡胶复合材料性能的表征

2．2．1 扫描电子显微镜

2．2．2 无转子硫化仪

2．2．3 万能材料试验仪

2．2．4 动态热机械分析

2．2．5 电压击穿试验仪

2．2．6 接触角测量仪

2．3 实验工艺

2．3．1 苯基硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶共混体系制备

2．3．2 氟基硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶共混体系制备

2．3．3 不同填料体系的复合材料制备

2．3．4 碳纳米管体系的复合材料制备

2．3 分析方法

2．3．1 交联密度

2．3．2 威布尔分布

2．4 本章小结

第3章 苯基硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶共混对其性能的影响

3．1 引言

3．2 结果与讨论

3．2．1 拉伸断面的扫描电镜

3．2．2 硫化特性

3．2．3 力学性能

3．2．4 交联密度

3．2．5 动态热机械性能

3．2．6 击穿强度

3．2．7 静态接触角和憎水性迁移

3．3 本章小结

第4章 氟基硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶共混对其性能的影响

4．1 引言

4．2 结果与讨论

4．2．1 拉伸断面的扫描电镜

4．2．2 硫化特性

4．2．3 力学性能

4．2．4 交联密度

4．2．5 动态热机械性能

4．2．6 击穿强度

4．2．7 静态接触角和憎水性迁移

4．3 本章小结

第5章 填料对甲基乙烯基硅橡胶性能的影响

5．1 引言

5．2 不同填料体系复合材料的结果与讨论

5．2．1 硫化特性

5．2．2 力学性能

5．2．3 交联密度

5．2．4 击穿强度

5．2．5 静态接触角

5．3 碳纳米管体系的复合材料的结果与讨论

5．3．1 硫化特性

5．3．2 力学性能

5．2．3 交联密度

5．3．4 击穿强度

5．3．5 静态接触角

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 未来展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢