纳米Al2O3在硅橡胶复合物中分散性及与介电性关系研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xxhaizi
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硅橡胶是在电气绝缘领域被广泛应用的绝缘材料,向其中添加无机纳米粒子可以提高复合物的介电性能,研宄表明影响复合物介电性能改变的关键因素之一是纳米粒子在复合物中的分散性。为了研宄纳米Al2O3粒子在硅橡胶复合物中分散性及与对纳米Al2O3/硅橡胶复合物介电性能的影响,本文采用“气泡法”制备纳米粒子质量分数分别为1%、2%、3%和4%纳米Al2O3/硅橡胶复合物试样,并尝试添加偶联剂到纳米粒子质量分数为3%、4%的硅橡胶复合物,其中偶联剂质量分数(偶联剂质量占纳米AhOg质量的百分数)为0.8%、0.9%、1.0%和1.1%;向偶联剂的含量为1.1%的3%的硅橡胶复合物中添加表面活性剂,其中表面活性剂与纳米Al2O3质量之比为1:100。通过上述过程得到了不同分散性的试样。  采用图像处理软件ImageJ?对试样的透射电镜(Transmission Electron Microscope, TEM)图像进行处理,分别用样方法-偏度值和最小邻域距理论来定量表征纳米粒子在硅橡胶复合物中分散性和均匀分布程度。对试样进行数理统计分析后发现,纳米粒子质量分数为3%的硅橡胶复合物具有较好的分散性;向纳米粒子质量分数为3%的复合物中添加偶联剂后,随着偶联剂含量的增加,纳米粒子在硅橡胶复合物中的分散性变好;向偶联剂质量分数为1.1%的复合物中添加表面活性剂后,纳米粒子在硅橡胶复合物的中分散性得到进一步改善。  对以上试样进行电性能测试后发现:随着纳米粒子含量的增加,试样内的空间电荷积聚量增大,视在载流子迀移率、空间电荷的衰减率和击穿场强先增大后减小,陷阱能级先变浅后变深,介电常数^、介质损耗角正切和电老化阈值先减小后增大,纳米粒子质量分数为3%时为上述所有参数变化的转折点;向复合物中添加偶联剂后,随着偶联剂的含量的增加,试样的介电常数^、介质损耗角正切和电老化阈值变小,陷阱能级变浅,视在载流子迀移率、空间电荷积聚量、空间电荷的衰减率和击穿场强增大;向复合物中添加表面活性剂后,试样的介电常数^、介电损耗正切和电老化阈值进一步减小,陷阱能级进一步变浅,空间电荷积聚量、视在载流子迀移率、空间电荷的衰减率和击穿场强进一步增大。  结果表明,纳米Al2O3在硅橡胶复合物中分散性和硅橡胶复合物的介电性能存在着直接的关系,纳米粒子在复合物中好的分散性意味着复合物好的介电性能。由于纳米粒子在硅橡胶中良好的分散性可以改善纳米粒子和聚合物基体之间的界面,使硅橡胶复合物的介电性能得到改善。
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