玻璃纤维-碳纳米管共掺杂环氧树脂复合材料绝缘性能的研究

为研究玻璃纤维、碳纳米管共掺杂环氧树脂复合材料的绝缘性能,制备了纤维不同掺杂量和排布方式时的玻璃纤维-碳纳米管环氧树脂复合材料,并分别测试了其介电常数、介质损耗因数及交流短时击穿电压,研究了掺杂工艺参数对复合材料绝缘性能的影响。研究发现,玻璃纤维掺杂量在15~20wt%、纤维束间距在1.0~1.2mm时,复合材料介电常数和介质损耗因数均达到最小值,分别为3.63和0.0303;而其交流短时击穿电压在40wt%掺杂量、1.5mm纤维束间距时,达到最大值39.6k V。与单向排布方式相比,正方形网格排布的复合材料击穿电压更高。研究表明,玻璃纤维的引入改善了碳纳米管-环氧树脂复合材料的绝缘性能,玻璃纤维、碳纳米管与环氧树脂之间的界面效应在复合树脂绝缘性能的改善中发挥主要作用。     

碳纳米管/玻璃纤维填充导热环氧树脂的高温介电特性研究

在复合绝缘材料中引入高导热率无机填料,在增加绝缘材料导热率的同时,会对其绝缘性能及介电弛豫特性产生影响。文中针对碳纳米管与微米尺寸玻璃纤维复合填充的环氧树脂,在20～180℃以及0.01 Hz～1 MHz内,对其进行了交流击穿、介电弛豫、电导以及玻璃化转变等过程的实验研究。结果表明,在100～180℃高温中,经0.2 wt%碳纳米管以及40 wt%玻纤填充改性后的环氧树脂,其短时交流击穿场强提高了37.7%～49.2%,相对介电常数下降了2.2～3.4,介电损耗因数下降了27.4%～69.7%,复合材料的玻璃化转变温度也由109℃提升至141℃。研究认为,碳纳米管与微米尺寸玻纤的协同填充效应,有效抑制了高温下复合材料的电子崩发展、离子迁移以及结构蠕变,进而显著改善了复合材料的绝缘性能。     

无规氧化铝/环氧复合材料导热绝缘性能的研究

环氧树脂作为电子器件、电机绝缘封装的主要材料，迫切需要提高其导热性能，以满足更苛刻的使用需求。通过采用无规形貌氧化铝(i-Al₂O₃)填充共混改性环氧树脂，研究不同体积分数i-Al₂O₃对环氧树脂导热系数及其他性能的影响。结果表明：随着i-Al₂O₃体积分数的增加，环氧共混物的黏度逐渐增加，拉伸强度先上升后下降，热稳定性逐渐提高，导热性能逐渐增强。当i-Al₂O₃的体积分数为45%时，环氧复合材料的综合性能良好，其导热系数达到了1.44 W/(m·K)，较纯环氧树脂的0.21 W/(m·K)提高了585.7%，并且体积电阻率保持在1014Ω·cm。     

环氧树脂复合材料的制备及其导热性能研究

分别采用氮化硼(BN)、多巴胺改性BN(BN@PDA)、氮化硼与碳纳米管(CNTs)复配作为导热填料填充环氧树脂,制备了一系列导热复合材料。研究了填料种类、含量对复合材料导热性能、介电性能等的影响。结果表明:经多巴胺改性的BN微粒能均匀分散在环氧树脂体系中,当BN@PDA的质量分数为50%时,BN@PDA/EP复合材料的热导率达到1.232 W/(m·K),较纯环氧树脂的热导率提高了250%。在相同的BN@PDA含量下,采用BN@PDA/CNTs复配填料时可以制备得到高导热高介电的复合材料,热导率提高至2.147 W/(m·K),同时1 kHz下的介电常数提高至51.881,介质损耗因数仅为0.043。     

功能化碳纳米管/环氧树脂复合材料性能研究

采用羧基功能化碳纳米管(C–MWNTs)和环氧基功能化碳纳米管(E–MWNTs)改性环氧树脂。利用扫描电子显微镜观察碳纳米管功能化前后的形貌变化,分析碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料的冲击断面形貌,测试了复合材料的力学性能和介电性能。结果表明:环氧基功能化碳纳米管与环氧树脂基体作用力更强,当E–MWNTs和C–MWNTs在复合材料中的掺杂量分别达到1.0wt%和0.7wt%时,E–MWNTs/EP复合材料和C–MWNTs/EP复合材料的冲击强度较未掺杂环氧树脂分别提高了52.2%和39.9%,当碳纳米管掺杂量为0.7wt%时,两体系的弯曲强度与未掺杂环氧相比分别提高了35%和26%。探讨了碳纳米管增韧环氧树脂的机理。不同方法处理的碳纳米管对环氧树脂复合材料的介电常数和介电损耗影响程度不同。     

碳纳米管、蒙脱土共掺杂环氧树脂复合材料介电性能研究

本文以双酚A型环氧树脂(EP)为基体,利用酸化处理的多壁碳纳米管(C-MWNTs)及有机化蒙脱土(O-MMT)共同对环氧树脂进行改性,并采用溶液共混法制备EP/C-MWNTs/O-MMT复合材料。用FT-IR及SEM对处理前后的碳纳米管及蒙脱土进行表征,并对所制备的复合材料介电性能进行测试,分析并探求碳纳米管掺杂量对EP/C-MWNTs/O-MMT复合材料介电性能的影响。测试结果表明,加入少量C-MWNTs及适量O-MMT的EP/CMWNTs/O-MMT复合材料的体积电阻率与未改性EP相比仅下降了1个数量级,同时其击穿场强稍有提高;纳米组分与环氧树脂基体形成的界面对偶极极化有一定的抑制作用,可降低改性后EP复合材料的介电常数,当O-MMT掺杂量为6.0wt%、C-MWNTs掺杂量为0.3 wt%时复合材料的介电常数可降至2.9,而复合材料的介电损耗并无明显变化。     

SiO_2@MWNTs的制备及SiO_2@MWNTs/EP复合材料电性能的研究

采用羧基功能化碳纳米管(C-MWNTs)和二氧化硅功能化碳纳米管(SiO_2@MWNTs)对环氧树脂(EP)进行改性,利用扫描电镜(SEM)对碳纳米管在溶剂中的分散情况进行观察,利用透射电镜对MWNTs的包覆情况进行观察,利用傅里叶红外光谱仪对两种功能化的MWNTs进行表征,测试了复合材料的电气强度、介电常数、介质损耗、体积电阻率。结果表明:SiO_2@MWNTs/EP复合材料的体积电阻率较C-MWNTs/EP复合材料的体积电阻率上升了4个数量级;SiO_2@MWNTs/EP和C-MWNTs/EP复合材料的介电常数较EP均降低;SiO_2@MWNTs/EP复合材料的介质损耗较C-MWNTs/EP复合材料降低;当MWNTs的质量分数为0.5%时,SiO_2@MWNTs/EP复合材料的电气强度达到最大值21.5 k V/mm,同时SiO_2@MWNTs/EP复合材料的绝缘性能优于C-MWNTs/EP复合材料。     

不均匀电场下纳米氧化锌改性环氧树脂的绝缘特性

为研究纳米ZnO掺杂对环氧树脂复合材料绝缘特性的影响,以纳米ZnO改性双酚A型环氧树脂材料为研究对象,考察了不同掺杂量下复合材料直流电导、介电常数等绝缘特征参数的变化趋势;并利用针板电极系统,分别对ZnO/环氧和SiO_2/环氧复合材料进行了起始局放电压对比测试。研究发现,当纳米ZnO质量分数15%时,复合材料开始呈现非线性电导特性,复合材料介电常数也发生显著变化,质量分数为30%时其电导非线性系数可达到18.7,介电常数则可上升至5.9。相同电极结构下,纳米ZnO/环氧复合材料的起始局放电压显著高于SiO_2/环氧复合材料,ZnO质量分数为15%时起始局放起始电压达到最大值,分别比无掺杂树脂及纳米SiO_2掺杂树脂提高了33%和22%。研究表明,纳米ZnO粒子的引入显著提高了环氧树脂复合材料的绝缘性能,纳米ZnO粒子的界面效应和非线性电导特性在改善复合树脂绝缘特性方面发挥了主要作用。     

球形氮化硼/环氧复合材料的制备及绝缘性能研究

针对常规片状氮化硼比表面积大,与环氧树脂复合时会急剧增大树脂黏度的问题,本研究制备了球形氮化硼,并将其作为填料与环氧树脂复合制备了球形氮化硼/环氧复合材料。研究了球形氮化硼/环氧复合材料的制备工艺和固化特性,对比研究了片状/球形氮化硼填料的形貌和填充量对环氧树脂复合材料力学性能和电学性能的影响规律。结果表明：随着反应温度升高,环氧树脂的固化度呈现“S”型曲线变化,整个固化过程可大致分为“慢-快-慢”3个阶段。力学性能方面,加入少量氮化硼可以提高环氧树脂复合材料的力学性能;高填充量时,球形氮化硼/环氧复合材料比片状氮化硼/环氧复合材料具有更优异的力学性能。电气性能方面,环氧树脂复合材料的相对介电常数随填料含量的增加而增大,介质损耗因数均低于0.02;与片状氮化硼/环氧复合材料相比,球形氮化硼/环氧复合材料的“填料-树脂”界面减少,具有更低的相对介电常数和介质损耗因数;添加适量的氮化硼能够显著提高复合材料的体积电阻率和电气强度。     

超支化聚酯改性纳米BaTiO3/EP复合材料的性能研究

为获得具有低损耗、较好击穿及导热性能的高介电常数材料,采用超支化聚酯协同偶联剂改性BaTiO_3,以环氧树脂EP为基体制成复合材料,对比研究不同填充量,不同改性方式下复合材料的介电、击穿、导热性能。微观分析表明,超支化改性BaTiO_3后提升了其在EP中的分散性及相容性,改善了团聚缺陷。超支化改性BaTiO_3/EP复合材料的相对介电常数显著提升,在1 kHz下、BaTiO_3质量分数(ω(Ba Ti O3))为60%时达到了37.1,虽然比偶联剂改性BaTiO_3/EP复合材料的相对介电常数下降了10%,但其介质损耗角正切却降低了31%;ω(BaTiO_3)=60%时,其交流击穿场强比偶联剂改性BaTiO_3/EP复合材料的击穿场强提高了22.7%;导热系数在ω(Ba Ti O3)=60%时达到最高的0.383W/(m·K),比同质量分数偶联剂改性方式提高了31%。以上结果表明,超支化聚酯协同偶联剂改性BaTiO_3能够增强界面作用,削弱界面极化,降低电荷迁移率,提高复合材料的综合性能。     

改性氮化硼/环氧树脂复合材料的制备及性能研究

采用多巴胺盐酸盐对氮化硼(BN)进行表面改性,然后在BN表面沉积银纳米粒子,得到复合填料Ag@BN。以Ag@BN填充环氧树脂制备复合材料,研究填料改性、含量对复合材料导热性能、介电性能的影响。结果表明:改性后的BN微粒能均匀地分散在环氧树脂体系中,当Ag@BN质量分数为50%时,Ag@BN/EP复合材料的热导率达到1.321 W/(m·K),较纯环氧树脂材料提高了275%,同时1 kHz下复合材料的介电常数提高至10.8,介质损耗因数维持在0.5以下。     

微米氮化硼-纳米氧化铝复合环氧材料的导热与绝缘特性

环氧树脂(epoxy resin, EP)以其粘附力强、绝缘性能好等优点,在电气领域中得到广泛应用。但环氧树脂的低热导率限制其在器件中的使用,尤其在高频条件下。文中通过多巴胺改性微米氮化硼和纳米氧化铝,将制备的微纳米二元填料填充环氧树脂,研究环氧树脂复合材料的导热性能和电气绝缘性能。结果表明,质量分数22.5%BN和7.5%Al2O3环氧树脂复合材料的导热系数可以达到1.35 W/(m·K),相比于纯EP增加了812.5%,而介电损耗维持在较低水平。高频击穿实验结果展示出复合材料击穿时间明显提高,比纯环氧树脂提高了387%。该种方法制备所得的环氧树脂复合材料,具有热导率高、介电损耗低、高频击穿强度大等优点,为开发适用于高频电力电子器件的导热绝缘材料提供参考。     

BNNSs/液晶环氧纤维复合薄膜的导热性能

液晶环氧树脂导热性能较差,耐热性不够高,使得电力、电子器件运行过程中散热困难,温度升高导致环氧树脂绝缘发生劣化,大大影响了电力、电子器件的使用可靠性和寿命。该文开发了制备高取向度液晶环氧纤维薄膜的静电纺丝方法和工艺,结合真空抽滤方法向纤维薄膜中填充纳米氮化硼(nano boron nitride,BNNSs),进一步制备了填充取向型纳米氮化硼/液晶环氧纤维复合导热薄膜,研究了液晶环氧纤维直径和BNNSs填充浓度对BNNSs/液晶环氧树脂导热复合薄膜的导热性能和交流击穿强度的影响规律。结果表明:液晶环氧树脂纤维薄膜的面内热导率随着纤维直径的减小而增大,当纤维直径减小至280 nm时,热导率为0.699 W/(m·K);当填充BNNSs导热填料后,BNNSs/液晶环氧树脂导热复合薄膜的面内热导率随填料浓度增大而急剧上升,在填充量为15%时可以达到5.88 W/(m·K),比280 nm直径的纯薄膜提高了779%。同时发现,液晶环氧树脂纤维薄膜在直径较细的情况下交流击穿强度较高,280 nm纤维薄膜的击穿强度为26.55 kV/mm,BNNSs导热填料的添加可以减小薄膜复合材料的热击穿,填充...     

环氧树脂/改性氮化硼导热复合材料的制备与性能研究

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性氮化硼(BN),以此微粒为导热填料制备了环氧树脂(EP)/改性BN导热绝缘复合材料。研究了改性BN含量对复合材料导热性能、电绝缘性能及热稳定性能的影响。结果表明:改性BN能够均匀分散于环氧树脂复合材料中;随着改性BN的加入,复合材料的热导率逐渐上升,体积电阻率略有下降,当改性BN的含量为14.6%时,复合材料的热导率达到0.62 W/(m·K),较纯环氧树脂的热导率提高了169.6%,且复合材料仍保持优异的绝缘性能;随着BN含量的增加,复合材料的热分解温度呈现先升高后降低的变化趋势,当BN的含量为10.2%时,复合材料失重10%时的热分解温度(T10)上升到最高值376.4℃,较纯环氧树脂提高了18℃。     

氨基化改性BN纳米片对环氧表面绝缘特性的影响

以尿素和六方氮化硼为原料通过球磨法制备了氨基化改性氮化硼纳米片(BNNS),并将改性前后的BNNS与环氧树脂混合制备BNNS/环氧复合材料,研究氨基化改性BNNS对环氧表面绝缘特性的影响.结果表明:通过球磨法成功将氨基接枝在氮化硼纳米片表面,改善了填料在环氧树脂复合材料中的分散性;相较于纯环氧材料,当改性BNNS的质量分数为0.5％时,BNNS/环氧复合材料的闪络电压提高了26.9％;此外,氨基化改性降低了材料表面的陷阱能级,加速了空间电荷消散速率;填充氨基化改性BNNS后复合材料的介电常数与介质损耗因数均有小幅提升,平衡空间电荷消散与极化弛豫两种效应对复合材料闪络电压的提升有积极作用.     

高导热环氧树脂复合绝缘材料的制备与性能研究

环氧树脂等高分子聚合物材料热导率低,长期使用时,存在热导致的故障和绝缘失效等隐患.通过向环氧树脂中填充具有高导热性和高绝缘性的微米氮化硼和纳米氧化铝填料制备高导热复合绝缘材料,研究填料填充量及配比对复合材料导热性能和绝缘性能的影响.结果表明:当总填充量为30％,微米h-BN与纳米A12O3的质量比为3∶1时,复合材料的热导率、击穿时间和复介电常数虚部ε"分别为1.182 0W/(m·K)、31.9 s和0.034,比环氧树脂分别提升了697％、21.4％和406％,且复合材料在高频高压电场下具有良好的耐受性能.     

环氧液晶接枝氧化铝/环氧树脂复合材料的制备与热性能

将支化环氧液晶接枝到氧化铝纳米颗粒表面,再将其加入到环氧树脂中制备成复合材料,并对环氧液晶接枝氧化铝/环氧树脂复合材料的热性能进行研究。结果表明:加入环氧液晶接枝氧化铝纳米颗粒后,环氧树脂复合材料的导热系数从纯环氧树脂的0.16 W/(m·K)提高到BLCE-g-Al2O3含量为30%时的0.238 W/(m·K),增加了48.75%;复合材料的初始储能模量比纯环氧树脂的初始储能模量提高了181 MPa,玻璃化转变温度提高了24℃。随着Al2O3填充量的增加,复合材料的热膨胀系数逐渐减小。     

高导热绝缘BN/聚合物复合材料研究进展

相比其他无机导热绝缘填料,氮化硼(BN)具有极高的面内热导率、高绝缘电阻和高击穿强度等,此外,还具有和树脂最为接近的低介电常数和介质损耗等优势。本文综述了近年来微、纳米BN粒子填充的导热聚合物的研究进展,重点探讨了不同成型加工方式及混杂BN对在基体内构筑三维BN导热粒子通路的影响,以及不同表面改性对复合材料体系热导率的影响。相比微米BN粒子,BN纳米管及纳米片在相对较低用量下可同时有效改善聚合物的热导率、绝缘电阻及击穿强度,为解决当前导热绝缘聚合物面临的高导热与高电气强度之间的矛盾提供了最佳解决方案。制备和发展具有高绝缘电阻及良好力学、加工性能的导热纳米BN/聚合物是导热绝缘复合材料未来的重点研究和发展方向。     

纳米ZnO与SiO2改性环氧树脂的绝缘特性及导热性能

本文通过将不同填充量的纳米ZnO、SiO2填充环氧树脂制备成复合材料,研究纳米无机粒子填充对复合材料绝缘特性的影响.首先利用扫描电镜检测了纳米颗粒在复合材料中的分布状况,测试了纳米ZnO、SiO2不同添加量与复合材料介电常数的关系及对复合材料局部放电起始电压的影响,同时分析了复合材料电老化过程中电树枝引发率的变化规律和纳米颗粒填充量对复合材料的导热系数的影响.研究结果表明,纳米ZnO填充量的增加会引起环氧树脂相对介电常数的增大,而纳米SiO2填充环氧树脂后,复合材料的相对介电常数先降低然后缓慢增加.纳米ZnO与SiO2均能提高复合材料的局放起始电压、降低复合材料的电树枝引发率及提高复合材料的导热系数.     

多壁碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料电性能分析

采用混酸氧化多壁碳纳米管(MWCNTs),制备了多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)对处理前后MWCNTs的形貌进行表征,研究MWCNTs的含量对复合材料电性能的影响。结果表明:随着MWCNTs含量的增加,复合材料的体积电阻率下降,材料的介电常数和介质损耗有不同程度的上升。