纳米填料TiO2对环氧树脂介电、热力学和机械性能的影响

摘要

纳米技术是涵盖很多领域的一门综合学科，它以材料和功能性设备的纳米尺寸同时／或者微观区域为特征。在环氧树脂中添加少量的纳米填料可以使其介电、机械和化学性能得到改进。在23℃～180℃温度下及均匀（板-板）电场和非均匀（棒-板）电场条件下对试样进行测量来评估纳米添料对局部放电起始电压和击穿电压的影响。在此项研究中，所有试样都具有相同的基材（双酚A环氧树脂）和微米添加物，TiO2纳米填料以不同的重量百分比加入到样品中，最高含量为10％。用高速混炼机混合纳米填料和基材，同时使用超声设备保证混合均匀，使纳米填料在基材中能够达到纳米级的均匀分布。因为在实验过程中纳米填料分布均匀是很重要的，所以使用电子显微镜验证纳米填料的均匀分布。结果表明，添加纳米填料后，在高于玻璃化温度（Tg）及非均匀电场下样品局部放电起始电压提高大概15％，而在均匀电场下提高25％左右。在非均匀电场下击穿电压随着填料含量的增加而升高，但是这种变化是不显著的。在均匀电场下的结果表明，在温度达到玻璃化温度（Tg）时，纳米复合材料的击穿场强是高于传统材料的。机械性能和热力学实验结果也证明了纳米复合材料性能的显著改善。