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环氧树脂是良好的绝缘材料,随着电力设备向大容量、高电压发展人们对环氧树脂的性能提出了越来越高的要求。根据“库伦阻塞效应”,纳米金属颗粒可以明显提高环氧树脂的击穿场强,而银在金属中一直具备比较优异的电性能,因此,采用纳米银来改性环氧树脂以提高其介电强度一直都是国内外研究的热点。
本文旨在制备一种高介电强度、低介电损耗、介电稳定性好的纳米Ag/环氧树脂复合材料。实验结果表明:
(1)采用光化学反应法,在N,N-二甲基甲酰胺的溶液里制备纳米级的银胶体,并探讨了反应温度、反应时间、AgNO3与PVP摩尔含量比、光强度、搅拌速度对纳米银粒径及形貌的影响,并用扫描电子显微镜及激光粒度仪测试了纳米银胶的分散程度和粒径正态分布,制备了粒径为80nm,100nm,120nm的银胶。
(2)以K2CrO4作指示剂,用莫尔法测试反应前后Ag+浓度以得出反应程度,将反应程度作为确定纳米银胶制备工艺的重要标准。确立了成本低、操作简单、反应时间短、反应程度相对较高的制备工艺。
(3)采用溶液超声法制备了纳米Ag/环氧树脂复合材料；通过XRD、FT-IR表征了纳米Ag对环氧树脂的改性结果,并详细讨论了纳米Ag粒径及含量对复合材料电性能的影响。结果表明:一定尺寸和分布的纳米金属粒子能够提高聚合物的击穿强度,纳米Ag的粒径越小,击穿强度的提升越明显；并且在固定粒径时,聚合物的介电强度随着Ag的含量提高出现先增加又降低的趋势,介电常数和介电损损耗总体变化不大,一定含量的银胶的加入,并没有增大体系的介电损耗。这种特殊的现象可以用库伦阻塞效应限制电荷运动的理论来解释。为改性环氧树脂的介电性能提供了理论和实验的依据。