白云母類礦物絕緣灌注膠的電阻率和抗壓強度特征與機理研究.pdf

1、白云母類礦物通常具有著極高的絕緣性能和較低的電介質(zhì)損耗而被廣泛應(yīng)用于絕緣材料之中。為了克服現(xiàn)有絕緣灌注膠用非金屬礦物填料存在的不足,為新型絕緣灌注膠的制備與應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù),采用PC68型數(shù)字高阻計、WE-100型液壓萬能試驗機、日本理學(xué)5530掃描電鏡和Spetrum One型傅里葉紅外光譜儀等儀器,側(cè)重研究了微晶白云母、碎云母、白云母、絹云母等白云母類礦物新型絕緣灌注膠功能材料的電阻率和抗壓強度特征與機理,并對礦物及其它固體絕緣材料

2、小塊樣品電阻率測試方法及其影響因素進行了研究,得到以下研究結(jié)果:
　　 (1)礦物及固體絕緣材料電阻率測量的小型電極實驗裝置與應(yīng)用:根據(jù)國家標準GB/T1410-2006和數(shù)字高阻計特點,研制了一種與通用高阻計配套使用的小型電極實驗裝置,將試樣直徑由標準電極的100mm減小到18mm,試樣面積減少了30.86倍；該裝置采用兩個直徑60mmx高20mm的絕緣基座對三電極系統(tǒng)進行支撐和精確定位,以實現(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)的精準性和測量結(jié)果的可靠

3、性,其關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)是高壓電極和測量電極的直徑分別為18mm和14.6mm,保護電極內(nèi)徑和外徑分別為16mm和18mm,保護電極與測量電極間隙尺寸為0.6mm,適用于直徑φ=18mm的礦物及固體絕緣材料平板試樣電阻率測量；體積電阻率和表面電阻率驗證實驗結(jié)果表明,采用小型電極實驗裝置與標準電極測量結(jié)果一致。
　　 (2)影響礦物及其它絕緣材料塊狀樣品電阻率測試的基本因素:塊狀樣品干燥清潔的微晶白云母放置在空氣中會不斷吸附空氣中的水分

4、和雜質(zhì),從而導(dǎo)致絕緣電阻大幅度下降,體積電阻率從2.35×1012Ω·cm下降到7.50x1010Ω·cm,表面電阻率從4.79×109Ω下降到5.93×108Ω,而當放置時間繼續(xù)增加,下降趨勢變緩,最后體積電阻率穩(wěn)定在3.49x1010Ω·cm左右,下降了約兩個數(shù)量級,表面電阻率穩(wěn)定在3.49x108Ω,下降了一個數(shù)量級；未經(jīng)處理的微晶白云母的絕緣電阻開始時隨烘干時間的增加而增加,而當烘干時間延長到2h后,絕緣電阻趨于穩(wěn)定,體積電阻率

5、從2.38x1011Ω·cm增加到2.25×1012Ω·cm；表面電阻率從2.11×108Ω增加到2.10×109Ω,均增加了一個數(shù)量級；表面粗糙度對微晶白云母的絕緣電阻基本沒有影響,在測試一般樣品的電阻率時可以使用80＃以上的砂紙進行拋光處理。
　　 (3)固化劑對環(huán)氧樹脂灌注膠電阻率和抗壓強度的影響:當593固化劑用量為25phr時,固化產(chǎn)物的抗壓強度、體積電阻率和表面電阻率均達到最大,分別為128.42Mpa,8.93 x

6、1015Ω·cm,1.21 x1015Ω；當650聚酰胺用量為120phr時,固化產(chǎn)物的抗壓強度、體積電阻率和表面電阻率均達到最大,分別為56.77Mpa,1.04 x1016Ω·cm,2.96 x1015Ω；當Methpa固化劑用量為70phr時,固化產(chǎn)物的抗壓強度、體積電阻率和表面電阻率均達到最大,分別為113.45Mpa,1.78 x1016Ω·cm,8.55 x1015Ω。
　　 (4)微晶白云母對絕緣灌注膠電阻率和抗壓

7、強度的影響:微晶白云母對絕緣灌注膠體積電阻率基本上沒有不利影響,而對絕緣灌注膠表面電阻率有一定改善作用。結(jié)果表明:當用量為40phr(質(zhì)量份數(shù))時,其表面電阻率可達7.53 x1014Ω；微晶白云母用量<100phr時,絕緣灌注膠的抗壓強度會隨用量的增加而增大,而用量>100phr時,抗壓強度則迅速降低；從絕緣灌注膠絕緣性能、力學(xué)性能和膠液黏度等因素考慮,微晶白云母的優(yōu)化用量為80phr。
　　 (5)白云母類礦物種類對絕緣灌注

8、膠電阻率和抗壓強度的影響:初步研究結(jié)果表明,當以白云母用量為40phr進行比較時,白云母、碎云母、微晶白云母礦物作為填料時比硅微粉、剛玉粉等傳統(tǒng)礦物具有更好絕緣性能,其中白云母體系的綜合性能(體積電阻率9.81 x1015Ω·cm,表面電阻率2.35 x1015Ω,抗壓強度113.24Mpa)較為優(yōu)異。但由于其比較前提不是相應(yīng)礦物的優(yōu)化用量,該問題研究有待進一步深化。
　　 (6)微晶白云母表面改性對絕緣灌注膠電阻率和抗壓強度的

9、影響:初步研究結(jié)果表明,當以微晶白云母優(yōu)化用量80phr為試驗條件時,經(jīng)3#改性后固化體系的絕緣性能(體積電阻率1.90 x1015Ω·cm,表面電阻率2.78 x1015Ω)與抗壓強度(110.58Mpa)較為優(yōu)異；當微晶白云母粉體在空氣中吸附達到飽和后,未改性固化產(chǎn)物的體積電阻率(8.53 x1014Ω·cm)和表面電阻率(4.33 x1014Ω)相對于改性固化產(chǎn)物的體積電阻率(7.65 x1015Ω·cm)和表面電阻率(3.55