SiO_2@MWCNTs/EP纳米复合材料性能研究

首先通过溶胶-凝胶法将纳米二氧化硅(Si O_2)包覆在羧基化处理后的多壁碳纳米管(MWCNTs)表面,形成具有核壳结构的Si O_2@MWCNTs纳米尺度增强体,再将Si O_2@MWCNTs核壳结构引入到环氧(EP)酸酐固化体系中制备了Si O_2@MWCNTs/EP复合材料,研究Si O_2@MWCNTs对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明:碳纳米管表面成功包覆了一层厚度约为24 nm的Si O_2,包覆处理后的碳纳米管在环氧树脂中的分散性显著提高;当Si O_2@MWCNTs掺杂量为0.5%和0.7%时,复合材料的冲击强度和弯曲强度分别达到最大值,比未改性的环氧树脂分别提高了101.4%和32.6%,同时复合材料的热稳定性也显著提高,说明包覆Si O_2能有效提高MWCNTs的改性效果。     

环氧树脂/SiO_2纳米复合材料陷阱分布及直流闪络特性

气体绝缘管道输电和气体绝缘组合电器运行过程中盆式绝缘子表面电荷的积累与消散特性对其绝缘破坏具有重要影响,通过纳米颗粒调控环氧树脂表面电荷的动态行为及其闪络特性对提高其安全运行具有重要意义。制备了质量分数为0%、2%、4%、6%和8%的环氧树脂/SiO_2纳米复合材料,获得了其在正、负直流电压作用下表面电位衰减特性、陷阱分布特性及其闪络击穿特性,并建立了基于陷阱调控的闪络击穿失效物理模型。结果表明:正、负电晕充电条件下,SiO_2纳米颗粒均导致环氧树脂表面电位衰减速度减小,纳米质量分数为4%时达到最小值; SiO_2纳米颗粒引入了新的空穴陷阱和电子陷阱,深陷阱能级和陷阱密度均增加,纳米质量分数为4%时达到最大值; SiO_2纳米颗粒提高了环氧树脂的闪络电压,质量分数为4%的纳米复合材料与纯环氧树脂相比,正、负直流电压下闪络电压分别提升了58. 04%和64. 15%。     

纳米SiO_2/环氧树脂复合材料局部放电和导热特性研究

为研究纳米二氧化硅掺杂环氧树脂的局部放电起始电压及导热性,制备了不同纳米粒子含量的纳米二氧化硅/环氧树脂复合材料试样,测试其局部放电起始电压和热导率。结果表明:在纳米粒子含量为5%时,纳米二氧化硅/环氧树脂复合材料的局部放电起始电压达到最大值,较纯环氧树脂提高了22.5%;复合材料热导率达到最大值,较纯环氧树脂提高了157%。通过对试样的微观结构分析可知,掺杂纳米粒子可以抑制复合材料内部缺陷的产生。     

等离子体氟化协同偶联剂改性纳米SiO2/环氧树脂电气性能

纳米SiO2填料与环氧树脂基体界面效应差,限制了复合材料电气性能提升.为此采用CF4/N2等离子体协同偶联剂改性纳米SiO2填料,改变其在基体中界面特性,制备了不同质量分数的纳米SiO2/环氧树脂复合材料.对复合材料的化学组分、表面形貌、闪络电压和击穿场强等进行测试.测试表明:氟元素以CF2为主要形式存在改性SiO2表...     

复合纳米TiO_2对酸酐/环氧树脂性能的影响

本文采用ＤＴＡ、ＴＧＡ等分析手段研究复合纳米ＴｉＯ_２对酸酐／环氧树脂体系固化反应和耐热性的影响。结果表明;复合纳米ＴｉＯ_２可降低树脂固化反应温度、缩短凝胶化时间即加快固化反应速度;对固化树脂耐热性无显著影响,温度指数在１６９～１７４之间;室温下含复合纳米ＴｉＯ_２的树脂具有良好的贮存性。     

EP/SiO_2/MMT微纳米复合材料耐电树枝性能

为了研究聚合物/无机微纳米复合物的耐电树枝性能,采用熔融共混法制备了环氧树脂/二氧化硅/蒙脱土(EP/SiO_2/MMT)微纳米复合材料,利用针–板电极系统同时配合数字摄像系统对纯EP及其复合材料试样进行电树枝引发并记录树枝的生长过程以及形貌特征,对比研究了4种试样的起树率、电树枝发展过程、电树枝长度、扩展系数和形态特征。实验结果表明:与纯环氧树脂相比,微米复合材料和微纳米复合材料起树率较低,而纳米复合材料和微纳米复合材料电树枝长度较短,在所研究的4种试样中,微纳米复合材料具有最大的扩展系数。利用景深合成技术,获得了环氧树脂及其复合材料中电树枝的叠层立体图像和电树枝通道细节,据此建立了EP/SiO_2/MMT微纳米复合材料电树枝发展的模型。     

纳米SiO_2/硅橡胶复合材料的陷阱特性

硅橡胶作为直流电缆附件中的主绝缘材料,存在空间电荷积聚的问题,研究硅橡胶纳米复合材料的陷阱特性对抑制聚合物材料的空间电荷积聚有重要意义。为此,以甲基乙烯基硅橡胶为基胶,制备了掺杂不同质量分数(5%、10%和20%)纳米SiO_2粒子的硅橡胶纳米复合试样,通过扫描电子显微镜观测了试样的断面形貌,采用电容探头测量了试样在正、负电晕充电条件下的电位衰减特性,并结合双陷阱能级模型和等温表面电位衰减模型,获得了各试样的空穴陷阱特性和电子陷阱特性。研究结果表明:无纳米掺杂的纯硅橡胶试样中空穴陷阱多为浅陷阱,电子陷阱多为深陷阱;与纯硅橡胶相比,掺杂纳米SiO_2粒子的质量分数为5%时,复合材料中空穴深陷阱密度增多,并且空穴陷阱和电子陷阱均以深陷阱为主;而当复合材料中纳米SiO_2粒子质量分数增大至10%和20%时,其空穴和电子深陷阱密度显著下降,材料内部大量的浅陷阱有助于其电荷的消散。研究成果可为直流电缆附件中硅橡胶材料的改性提供一定的参考。     

纳米SiO_2掺杂对高交联度环氧树脂热力学性能影响的分子动力学模拟

为从微观角度分析纳米SiO_2掺杂对环氧复合材料性能的影响,以双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)、甲基四氢苯二甲酸酐(MTHPA)分别作为环氧树脂基体和固化剂,基于分子动力学(molecular dynamics,MD)的方法建立了高交联度90%的纯环氧树脂和粒径为1.5 nm、2.0 nm的SiO_2/EP复合模型,分析纳米SiO_2掺杂对环氧复合材料的微观结构影响及热力学性能的提升效果,并且对比纳米SiO_2粒径大小对材料性能提升的影响。研究发现,纳米SiO_2的掺杂能提高环氧复合材料的热力学性能,粒径1.5nm的纳米SiO_2对环氧复合材料的提升效果更加显著。其中,掺杂粒径1.5 nm的纳米SiO_2对环氧复合材料玻璃化转变温度的提升幅度为29.78 K,杨氏模量提高16.83%,剪切模量提高6.02%,体积模量提高4.20%。同时,纳米SiO_2的掺杂改变了环氧复合材料的微观结构参数,内聚能密度有明显的提高,自由体积占比和均方位移均有不同程度的降低,粒径为1.5nm的纳米SiO_2对材料的微观结构影响更明显;但纳米SiO_2的掺杂并未明显改变复合材料的全原子的径向分布函数。     

纳米SiO_2改性环氧树脂电性能研究

为提高环氧树脂的绝缘性能,采用剪力-超声波分散和加热处理方法,制作出不同纳米Si O_2含量的环氧树脂,测试其电气性能并进行了电树枝化试验。结果表明:添加纳米Si O_2后,环氧树脂的击穿强度和介质损耗增大,电阻率和介电常数变化较小;电树枝起树时间延长,使得电树枝通道变窄,电树枝出现逆电场方向生长,纳米Si O_2的添加可以抑制环氧中电树枝的引发和生长。     

硅微粉/气相SiO_2/环氧树脂复合材料的制备与力学性能研究

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对硅微粉、气相SiO2进行表面改性后,分别使用单一的硅微粉、气相SiO2及复配的硅微粉/气相SiO2作为填料,对环氧树脂电子灌封胶进行改性,制得二元或三元体系的复合材料,并对其力学性能进行比较分析。结果表明:与采用单一填料改性的二元体系相比,采用硅微粉和气相SiO2组合填料改性的三元体系环氧复合材料的力学性能较好;当m(环氧树脂)∶m(硅微粉)∶m(气相SiO2)=100∶120∶3时,复合材料的弯曲强度达到最大值161.44MPa。     

溶剂对PI/SiO_2纳米杂化薄膜性能的影响

以均苯四甲酸二酐(PMDA),4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为单体,分别采用N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、DMAc/二甲苯为溶剂,制备了两种PI/SiO2纳米杂化薄膜,并对其微观结构、热稳定性、光学透明性、力学性能进行研究。结果表明:与采用DMAc为溶剂相比,当采用DMAc/二甲苯为溶剂时,SiO2粒子的粒径较小;PI/SiO2纳米杂化薄膜的热稳定性、透光性、强度及韧性均得到提高。     

环氧树脂/纳米SiO_2复合超疏水表面的制备及防湿闪性能

超疏水表面在电力系统防冰、防污闪、防湿闪等领域具有巨大的潜在应用。利用环氧树脂修饰纳米SiO_2,制备了环氧树脂/纳米SiO_2复合超疏水表面,对反应过程进行了跟踪,对其表面进行了微观形貌及疏水性表征,并开展了超疏水表面的沿面湿闪络试验。结果表明:制备出的环氧树脂/纳米SiO_2复合超疏水表面具有二元微纳复合粗糙结构,表面水滴静态接触角达到152°,具有良好的超疏水性能;当电极距离为5 cm时,超疏水表面的湿闪电压比硅橡胶表面和玻璃表面高63.6%和102.8%,表现出优异的防湿闪性能。     

环氧树脂/BN纳米复合材料的制备及性能研究

将偶联剂改性的纳米BN添加到环氧树脂中,制备了环氧树脂/BN纳米复合材料,并研究了纳米BN含量对纳米复合材料热性能、力学性能及电性能的影响。结果表明:随着BN添加量的增加,复合材料的热导率提高,当BN添加量为15%时,热导率为0.301 W/(m.K),是纯环氧树脂热导率的1.394倍。同时复合材料的热稳定性有所提高,当添加量为10%时,热分解温度提高了6.88℃。随着BN添加量的增加,复合材料的冲击强度和介电强度呈先升高后降低的趋势,当BN含量分别为7%和3%时,冲击强度和介电强度达到最大值15.60kJ/m2和28.94 MV/m,分别是纯环氧树脂的1.324倍和1.43倍,表明纳米BN的加入可以提高环氧树脂的综合性能。     

纳米SiO2对环氧树脂复合材料雷电冲击电压的影响

以纳米SiO_2改性环氧树脂制得SiO_2/环氧树脂复合材料,并对改性前后环氧树脂复合材料的短时过电压耐受能力进行对比研究。结果表明:随着纳米SiO_2掺杂量的增加,SiO_2/环氧树脂复合材料的介电常数和介质损耗因数均呈先减小后增大的趋势,当纳米SiO_2质量分数为3%时,改性效果最佳。根据U-N曲线,在常温下施加的雷电冲击电压幅值为50 k V时,掺杂SiO_2质量分数为3%的环氧树脂复合材料累积至击穿的雷电冲击次数达1 313次,是纯环氧树脂材料的3.23倍,研究结果可为提高环氧树脂短时过电压耐受能力设计提供参考。     

环氧树脂/无机纳米复合材料的研究进展

在26篇文献的基础上，综述了近年来环氧树脂／无机纳米复合材料的研究、制备方法、反应机理以及研究进展介绍了近期出现的插层复合法、共混法及溶胶-凝胶法等研究方法，并指出了其发展趋势。     

环氧树脂纳米复合材料电气性能研究综述

环氧树脂纳米复合材料因其优异的电气性能而成为当前研究热点,纳米颗粒与聚合物基质形成的界面区域被认为是决定复合材料性能的关键。从环氧树脂纳米复合材料的结构模型出发,综述了国内外关于环氧纳米复合材料的电导率、击穿强度、介电常数和介质损耗等介电特性及其对应机理的研究,分析了当前研究的不足与面临的挑战,并展望了未来环氧树脂纳米复合材料的研究方向。     

复合纳米TiO2对酸酐／环氧树脂性能的影响

本文采用ＤＴＡ、ＴＧＡ等分析手段研究复合纳米ＴｉＯ２对酸酐／环氧树脂体系固化反应和耐热性的影响。     

纳米Al_2O_3/SiO_2对电站高温耐磨涂料性能影响的研究

利用纳米材料粒径减小,比表面能大大增加,健态严重失配,出现许多活性中心,从而引起纳米粒子化学性质变化的机理,开发出电站高温耐磨涂料。试验是在普通粉料ＦＭ６５０中添加纳米材料,进行了结合强度、耐磨性和抗剥离性试验。试验结果表明ＦＭ６５０涂层的结合强度从３ ＭＰａ提高到１０ ＭＰａ,其耐磨性、致密性均有很大提高,且抗剥离性能没有下降。     

微、纳米无机颗粒/环氧树脂复合材料击穿强度性能

为研究微、纳米无机颗粒对环氧树脂击穿强度的影响,制备出了不同含量微、纳米氧化铝,纳米氧化硅/环氧树脂复合材料。通过采用球球电极对试样进行了交流击穿实验,通过实验发现适量的纳米氧化铝颗粒的添加增强了环氧树脂的击穿强度,而微米氧化铝颗粒降低了环氧树脂的击穿强度。通过比较亲水性和疏水性纳米氧化硅颗粒对环氧树脂击穿强度的影响发现,随着亲水性纳米氧化硅颗粒含量的增加,纳米复合材料击穿强度随含量增加而增大,而相同含量的疏水性纳米氧化硅/环氧树脂复合材料的击穿强度低于纯环氧树脂。     

片状氧化铝对环氧树脂复合材料性能的影响

本文通过熔盐法制备氧化铝纳米片,采用浇注法制备氧化铝/环氧树脂(Al₂O₃/EP)复合材料,并对氧化铝结构及复合材料性能进行表征和测试。结果表明：Al₂O₃纳米片的掺杂可以显著提高环氧树脂复合材料的导热性能和击穿性能,当Al₂O₃的质量分数达到70%时,复合材料的导热系数与纯环氧树脂相比提高了4.56倍,电气强度由纯环氧树脂的48.8 kV/mm提高到58.5 kV/mm,提升了约19.88%。同时,复合材料的介电性能随着氧化铝含量的增加有明显的提升。