等離子體改性玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹(shù)脂電氣性能研究.pdf

1、玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料作為一種良好的絕緣材料，被廣泛用于絕緣套管等電力設(shè)備中。由于玻璃纖維表面的活性問(wèn)題導(dǎo)致其不能與環(huán)氧樹(shù)脂基體之間形成良好的結(jié)合，容易使絕緣材料在生產(chǎn)和應(yīng)用的過(guò)程中產(chǎn)生缺陷進(jìn)而加速電力設(shè)備絕緣老化。等離子體表面改性是目前發(fā)展較快的新技術(shù)，它可以在短時(shí)間內(nèi)髙效率地處理材料，使玻璃纖維更易于和環(huán)氧樹(shù)脂等有機(jī)膠黏劑結(jié)合。本文采用低溫等離子體對(duì)玻璃纖維表面進(jìn)行改性，研究了改性后的玻璃纖維對(duì)玻璃纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的電氣

2、和力學(xué)性能的影響。
　　首先，采用介質(zhì)阻擋放電在空氣中大氣壓下產(chǎn)生的低溫等離子體對(duì)無(wú)堿玻璃纖維進(jìn)行改性實(shí)驗(yàn)，分別處理0s、180s、360s、540s，考察經(jīng)不同時(shí)間改性后玻璃纖維表面形貌及化學(xué)組成成分的變化，并分析玻璃纖維的改性效果與等離子體處理時(shí)間之間的關(guān)系。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在空氣中經(jīng)不同時(shí)間等離子體處理后玻璃纖維表面出現(xiàn)不同程度的刻蝕痕跡，并且成功引入了O-C=O等新的含氧極性官能團(tuán)，這二者相互作用可以很好地提升玻

3、璃纖維與環(huán)氧樹(shù)脂的界面結(jié)合強(qiáng)度。但等離子體的處理效果并不是隨時(shí)間的增加而增強(qiáng)的，基于本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在空氣中大氣壓下對(duì)玻璃纖維進(jìn)行等離子體處理的最佳方案為：電源頻率11kHz，工作電壓20kV，放電功率70W，處理時(shí)間180s。
　　其次，釆用不同含量等離子體改性后的玻璃纖維摻雜環(huán)氧樹(shù)脂，制備成玻璃纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，并測(cè)試復(fù)合材料的局部放電起始電壓、交流短時(shí)擊穿電壓、拉伸、彎曲強(qiáng)度，結(jié)合復(fù)合材料的斷面形貌對(duì)比分析等離子體改性

4、效果對(duì)復(fù)合材料的電氣及力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用經(jīng)低溫等離子體改性后的玻璃纖維制備的環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，電氣和力學(xué)性能均有所提升。從復(fù)合材料的斷面形貌來(lái)看，等離子體改性使玻璃纖維在環(huán)氧樹(shù)脂中分散的更加均勻，并且玻璃纖維因拔出而留下的孔洞較少，與環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合的更加緊密。改性后的玻璃纖維含量為20wt％時(shí)，復(fù)合材料的局部放電起始電壓及交流短時(shí)擊穿電壓達(dá)到最高為23.2kV和33.5kV，提高了6.9%和3.4%，拉伸、彎曲強(qiáng)度在改性后玻璃纖