环氧树脂/有机蒙脱土纳米复合材料的制备与表征

分别采用熔融插层法与溶液插层法制备了环氧树脂/有机化蒙脱土纳米复合材料,并对不同工艺条件下制备的复合材料结构进行了表征。用X射线衍射法(XRD)测试了有机化蒙脱土在被插层前后片层间距的变化,用扫描电子显微镜(SEM)观察了复合材料冲击断面相态结构与蒙脱土在有机相中的分散情况。结果表明环氧树脂分子插入到经有机化改性的蒙脱土片层中,蒙脱土在环氧树脂固化过程中剥离成纳米级颗粒,无序的分散在环氧树脂基体中,且溶液插层法更有利于蒙脱土片层的剥离。通过热重分析(TGA)测试发现,溶液插层法制备的试样中残留的溶剂对复合材料的热性能影响很大。     

剥离型环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料相结构

为改进环氧树脂固有的一些缺陷和不足,提出了利用纳米复合材料的特殊性改性环氧树脂的一新的研究途径。在选取经十六烷基季铵盐有机化表面修饰的蒙脱土对双酚A型环氧树脂进行改性时分别采用溶液插层法与熔融插层法制备了不同蒙脱土含量的环氧树脂/蒙脱土复合材料;利用X射线衍射法测试了剥离前后蒙脱土的层间距;用扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的冲击断口形貌,研究了该复合材料的两相结构;采用热重法(TGA)测定了试样的热分解温度,并对其热稳定性进行了对比。结果表明,无论是溶液插层法还是熔融插层法,均能制得剥离型环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料。但是,在机械分散的作用下,纳米粒子易发生团聚,使复合材料中的无机相无法均匀的分散。热重分析结果发现,复合材料的热分解温度并没有随着蒙脱土含量的增加而增加,而是表现出更为复杂的发展趋势。     

交联行为对纳米复合电介质电导特性和电气强度的影响

为了研究交联行为对纳米复合材料电导特性和电气强度的影响,采用熔融共混法分别制备了聚乙烯/蒙脱土(PE/OMMT)和交联聚乙烯/蒙脱土(XLPE/OMMT)纳米复合材料,研究了有机化蒙脱土(OMMT)在聚合物中的层间距变化和分散状态,对复合材料的体积电阻率和工频电气强度进行了测试。结果表明:OMMT在聚乙烯(PE)基体中的层间距大于在交联聚乙烯(XLPE)中的层间距。当OMMT质量分数为2%时,蒙脱土在聚乙烯中呈现出良好的剥离分散状态。纳米复合材料的体积电阻率随温度升高而减小,其活化能的大小与有机化蒙脱土的插层效率有关。OMMT的加入明显提高了PE的电气强度。而交联后由于三维网状结构的建立,较强的分子间作用力减小了OMMT的层间距,使OMMT的分散均匀性变差,导致交联后复合电介质的电气强度相比交联前有所降低。     

环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的介电性能研究

采用插层聚合法制备了环氧树脂(EP)／蒙脱土(MMT)纳米复合材料,用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)研究了该纳米复合材料的结构,并用阻抗分析仪等研究了其介电性能。结果表明：EP／MMT纳米复合材料的介电常数和介电损耗随有机蒙脱土质量分数的增加有一个最低值,介电常数随频率的升高而降低,纳米复合材料的介电损耗在高频阶段保持稳定。     

碳化硅/有机化蒙脱土/环氧树脂微纳米复合防电晕材料性能研究

制备了碳化硅/有机化蒙脱土/环氧树脂微纳米复合非线性防电晕材料,实验分析了复合材料中碳化硅和有机化蒙脱土的含量对材料介电性能的影响,并对应用该复合防电晕材料的线棒进行试验,测试了线棒的耐电晕性能以及防晕区表面温度.结果表明:一定含量的纳米有机化蒙脱土的加入能有效提高SiC防电晕复合材料的非线性特性,降低线棒防晕区域表面温度,提高耐电晕性能.     

XLPE/OMMT纳米复合材料电导和击穿性能

为了研究纳米蒙脱土的分散效果对复合材料电导和击穿性能的影响,采用熔融共混的方法分别制备了无相容剂和以EEA、EVA为相容剂的3种聚合物/蒙脱土纳米复合材料,研究了有机化蒙脱土(organic montmorillonite,OMMT)在聚合物中的层间距变化,对复合材料进行了直流电导–温度和交流击穿场强测试。结果表明:有机化OMMT的分散效果取决于相容剂的极性和有机插层剂的匹配效果;纳米复合材料的体积电导率随温度的升高而增大,其数值大小与不同表面插层剂的插层效率有关;OMMT的加入,改变了聚合物的内部结构,击穿数据分散性明显减小,插层分散的均匀性产生的界面状态是影响纳米复合材料击穿场强的主要因素。     

蒙脱土改性环氧树脂复合材料的制备及性能研究

通过把有机蒙脱土(oMMT)分散到环氧树脂(EP)中制备出环氧树脂/有机蒙脱土(EP/oMMT)纳米复合材料.利用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对EP/oMMT纳米复合材料的微观结构进行了分析表征,利用热重分析仪、马丁耐热试验仪、冲击试验仪和介损分析仪测试了该复合材料的耐热性能、机械性能和介电性能.结果表明:有机蒙脱土以球形和蜷曲带形两种形态存在于树脂基体中,平均尺寸为20nm;混合温度为90℃时所得复合材料中oMMT的分散性较好,EP和oMMT的两相界面粘接也较好,复合材料的马丁耐热温度和冲击强度比未改性树脂分别提高了10℃和31.6%.复合材料的冲击强度随蒙脱土含量的增加而提高,并在蒙脱土含量为2phr时达到最大值23.6kJ/m2;通过研究复合材料的两相结构与冲击韧性的关系,推断出蒙脱土增韧环氧树脂的增韧机理为基体的剪切屈服机理;复合材料的介电常数(εr)和介电损耗角正切(tanδ)均有所降低,εr随温度的变化趋势与未改性环氧树脂相似,而蒙脱土的加入延缓了tanδ随温度增加而增大的速率.     

插层复合法制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的研究进展

综述了采用熔融插层法和原位插层法制备聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料的近期研究概况,概述了纳米复合材料的热性能、结晶性能和流变性能。指出直接采用未经改性的蒙脱土进行插层聚合反应,降低PP／蒙脱土纳米复合材料的成本,是未来研究工作的重点和着手解决的主要问题。     

蒙脱土/环氧树脂-氰酸酯复合材料介电性能研究

采用十八烷基三甲基氯化铵作为插层剂改性钠基蒙脱土,制得有机蒙脱土(OMMT),通过OMMT与环氧树脂共同改性氰酸酯(CE),制备了有机蒙脱土/环氧树脂-氰酸酯(OMMT/EP-CE)复合材料,研究不同含量OMMT条件下复合材料的微观结构与动态力学性能和介电性能。结果表明:适量的OMMT均匀分散在EP-CE基体树脂中,OMMT的存在弱化了微裂纹的传播,复合材料呈现出凹凸不平的"鱼鳞"状断面形貌。当OMMT质量分数为5%时,复合材料30℃下的储能模量达到最大值3 400 MPa,比EP-CE基体提升了126.7%;随着OMMT含量的增加,复合材料的介电常数呈现先减小后增大的趋势,当OMMT的质量分数为5%时,OMMT/EP-CE复合材料100 Hz下的介电常数为3.23,介质损耗因数为0.002 2,电气强度达到28.2 kV/mm,相比未掺杂OMMT的基体提升了38.9%。     

低密度聚乙烯/纳米蒙脱土复合材料的水树枝生长特性

低密度聚乙烯是高压电力电缆的主要绝缘材料,水树枝生长特性与聚乙烯高压电力电缆绝缘击穿具有紧密联系。采用熔融插层复合法制备了一种低密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料;设计制作了纳米复合材料的水树枝老化试样及试验装置,在试验中观测了试样的水树枝生长长度,并对试样的水树枝引发率进行了统计,分析了低密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的吸水率对水树枝生长的影响;采用差示扫描热法分析了试样的结晶度和晶粒尺寸均匀性,通过分析低密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的结晶行为,说明了纳米蒙脱土对纳米复合材料中水树枝的抑制机理。试验与分析结果表明:掺杂质量分数为3%的纳米蒙脱土粒子能够有效地提高低密度聚乙烯的结晶度,使晶粒尺寸分布均匀,吸水率减小,延缓水树枝在低密度聚乙烯中的引发与生长。     

Understanding the hydrophobic characteristics of epoxy nanocomposites using wavelets and fractal technique

In the present study, the influence of water ageing on the surface characteristics of epoxy nanocomposites was analyzed through atomic force microscopy (AFM) studies. The hydrophobic properties of the epoxy nanocomposite material were analyzed through contact angle and diffusion coefficient measurements. Fractal dimension were calculated by adopting a multi resolution signal decomposition (MRSD) to the 1D-AFM signal through power spectral density calculations at each level of decomposition. 2D-MRSD studies were applied to AFM pictures to understand the surface characteristics of the material. The result of the study shows the presence of high and low frequency signals indicating characteristic variation in surface roughness of the material. The surface roughness parameter measured through the MRSD technique indicates that the surface roughness is lower for epoxy nanocomposites (upto 5Wt%) compared to pure epoxy resin. It is observed that the fractal dimension and the root mean square roughness values vary proportionately. Also it is realized that diffusion coefficient and surface roughness of the material shows an inverse relationship.     

苯胺衍生物改性酚醛树脂的研制

以苯胺衍生物为改性剂，叔胺类有机碱为催化剂，合成了改性酚醛树脂。讨论了改性剂用量、甲醛和苯酚摩尔比以及催化剂种类和用量对改性酚醛树脂游离酚含量及环氧酚醛玻璃布板的浸水后绝缘电阻的影响，确定了苯胺衍生物改性酚醛树脂的配方和合成工艺。结果表明用该树脂制造环氧酚醛玻璃布板，其浸水后绝缘电阻符合IEC标准。     

聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳型粒子增韧环氧树脂的研究

为研究环氧增韧新方法，采用种子乳液聚合方法制得了聚丙烯酸丁酯／聚甲基丙烯酸甲酯(PBA／PMMA)核壳型粒子乳液，用破乳法获得了PBA／PMMA核壳型粒子，并对其进行了红外光谱及乳液相容性表征。PBA／PMMA核壳掣粒子对环氧树脂CYD-128增韧改性研究表明：当用量为环氧树脂用量的2％时，冲击强度有明显提高。     

珠胶结构复合材料中基体组成与力学性能的关系研究

针对基体环氧树脂韧性差的特点,从环氧树脂增韧改性入手,研究了珠胶结构复合材料中基体组成与力学性能的关系。实验结果表明,在环氧树脂体系中添加液体CTBN橡胶,可以增加环氧树脂的韧性,提高环氧树脂对钢珠的粘附性。当CTBN添加量小于15%时,复合材料基材中环氧树脂为连续相,CTBN橡胶为分散相,复合材料的压缩和拉伸性能主要表现为刚性环氧树脂的性能。该配方范围内制备的增韧的珠胶复合材料在力学性能满足使用要求的前提下,珠胶粘附性有所提高,所获得的相关力学参数可用于珠胶结构件设计。     

Understanding discharges initiated by water droplet on epoxy nanocomposites under DC voltages adopting UHF technique

Corona inception voltage due to a water droplet on epoxy resin in an electrode gap is high under DC voltage compared to AC voltage. It is observed that, as the contact angle of the epoxy nanocomposite material becomes higher, the corona discharge inception voltage increases. The droplet movement is observed, using a high‐speed camera, on application of the voltage. It is seen that a droplet moves toward the ground electrode under an AC or a negative DC voltage, whereas it moves toward the high‐voltage electrode under a positive DC voltage. It is also observed that carbonization occurs near the ground electrode under AC and negative DC voltages, and near the high‐voltage electrode under a positive DC voltage. During the evaporation of the water droplet (during arcing) on the surface of the insulating material under AC and DC voltages, carbonization of material occurs and is high both in pure epoxy resin and in nanocomposites with 5 wt% epoxy clay. The magnitude of the arcing current is nearly the same irrespective of the percentage of clay in the epoxy nanocomposites. The magnitude of discharge current flow is high under negative DC voltage compared to positive DC/AC voltages. The rise time of injected current pulses, at the time of corona inception and during arcing, under AC/DC voltages, is a few nanoseconds. Ultrahigh‐frequency signals were emitted as a result of the corona discharge from the water droplet on epoxy nanocomposites and at the time of arcing between the droplets and the electrodes, both under AC and DC voltages, with its dominant frequency in the range 1–2 GHz. © 2013 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

交联愈合剂/环氧树脂界面相容性分子动力学研究

为从分子水平分析紫外光固化过程中愈合剂修复环氧树脂基复合材料断裂面的微观机制,采用分子动力学方法研究了交联愈合剂/环氧树脂界面相的微观结构、相互作用能、力学性能和分子间径向分布函数.结果说明:交联愈合剂/环氧树脂的界面相厚度、相互作用能、拉伸模量z分量分别约为环氧树脂/环氧树脂的88.5％、85％和80％,表明交联愈合...     

环氧改性水性聚氨酯的结构分析与表征

以甲苯二异氰酸酯(TDI-80)、聚醚二醇(N220)、二羟甲基丙酸(DMPA)、环氧树脂和丙烯酸羟丙酯(HPA)为主要原料,合成了环氧改性的水性聚氨酯乳液。通过傅立叶变换红外光谱、粒径分析仪、凝胶渗透色谱(GPC)和透射电镜(TEM)对乳液进行了结构分析与表征。傅立叶变换红外光谱和透射电镜分析结果表明,环氧树脂已接枝到水性聚氨酯分子上,且环氧树脂的羟基和环氧基全部参与了发应。凝胶渗透色谱分析表明环氧树脂改性水性聚氨酯提高了聚氨酯的分子量。     

Preliminary evaluation of CR Kapton(R)-backed mica papertape for high voltage, coil groundwall insulation using vacuum pressureimpregnation

The evaluation test results for the KAP tape when used with the Westinghouse epoxy resin and high voltage coil processing shows good dielectric and mechanical properties when compared with GBMP tape test results     

环氧树脂掺杂微纳米氧化物粒子改性研究综述

随着电网电压等级提高及电气设备小型化发展,人们对环氧树脂绝缘材料的绝缘性能提出了更为苛刻的要求。添加微纳米氧化物粒子是提高环氧树脂电气性能的重要方法之一,该方法具有大量的实例且操作简便;同时,各种电力技术的不断更新换代为提升环氧树脂绝缘性能增加了更多可能性。文中介绍了环氧树脂掺杂微纳米氧化物填料复合材料制备过程,同时对掺入微纳米氧化物粒子对环氧树脂基本物理性质与主要绝缘性质的影响进行了总结。最后归纳了微纳米氧化物颗粒添加对环氧树脂绝缘性能提升的研究难点及其可能的解决方案,期望对填料掺入环氧树脂复合材料电气绝缘性质改善的学术研究与工程运用起到引领和推动作用。