等离子体改性微米氧化铝掺杂树脂的绝缘及力学性力学性能研究

• 作 者: 杨越
• 机 构: 西安理工大学
• 出 处: 西安理工大学
• 发表日期: 2017年期
• 关键词: 复合材料 表面改性 低温等离子体 力学性能 微米氧化铝 树脂绝缘

微米A12O3粒子掺杂环氧树脂（Epoxy Resin，EP）固体有机绝缘材料由于其良好的机械强度和介电性能，被大量应用在绝缘母线接头、绝缘子伞裙和变压器绝缘等高压电气设备中。而微米A12O3作为无机填料与环氧树脂有机基体界面结合状况的优劣，会影响A12O3/EP复合材料绝缘和力学性能。为了提升微米A12O3填料的表面活性，改善填料与基体的界面结合状况，进而满足电力工业对A12O3/EP复合材料更高的性能要求，本文引入偶联剂协同低温等离子体复合表面改性方式。　　本文利用重复脉冲介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge，DBD）形式产生低温等离子体，经偶联剂改性、偶联剂协同低温等离子体复合改性两种不同表面改性方式分别处理微米A12Os填料，通过扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和X射线光电子能谱仪表征A12O3填料表面的微观形貌、官能团种类、元素含量和结构。其次在两种不同的改性方式下分别制备10wt％～70wt%填料填量的A12O3/EP复合材料，观测复合材料的断面形貌，测试并得到了复合材料的局部放电起始电压、短时交流击穿电压和拉伸强度数据。　　研究表明，偶联剂协同低温等离子体复合改性方式能够有效增强单一偶联剂对微米A12O3表面活性的增强效果，使得填料表面偶联剂接枝率提升24.5%，含氧基团含量提高3.32%，并且在微米A12O3表面产生了严重的刻蚀，粗糙度提升，表面能增高。表面活性的增强促进了填料与基体的键合，使得二者界面键合更牢固，微米A12O3在A12O3/E P复合材料中的分散更为均匀。当复合改性A12O3的填充量为40wt%时，A12O3/EP复合材料的局部放电起始电压达到最高，相比偶联剂改性方式性能提升了22.0%；A12O3/EP复合材料的拉伸强度最高，相比偶联剂改性方式下复合材料拉伸强度提升了13.1%。50wt%复合改性微米A12O3填充环氧树脂后击穿电压达到最大，相比偶联剂改性方式性能提升了43.5%。　　综上所述，偶联剂协同低温等离子体复合改性方式通过增强填料与基体间的化学键合，有效改善了微米A12O3在 E P基体中的团聚现象。最终，良好的界面结合状况使得A12O3/E P复合材料的电气绝缘和力学性均得到提升。