白云母類礦物絕緣灌注膠的電阻率和抗壓強(qiáng)度特征與機(jī)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(jì)、WE-100型液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、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(qiáng)度特征與機(jī)理,并對(duì)礦物及其它固體絕緣材料

2、小塊樣品電阻率測(cè)試方法及其影響因素進(jìn)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(cè)量的小型電極實(shí)驗(yàn)裝置與應(yīng)用:根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1410-2006和數(shù)字高阻計(jì)特點(diǎn),研制了一種與通用高阻計(jì)配套使用的小型電極實(shí)驗(yàn)裝置,將試樣直徑由標(biāo)準(zhǔn)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(gè)直徑60mmx高20mm的絕緣基座對(duì)三電極系統(tǒng)進(jìn)行支撐和精確定位,以實(shí)現(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)性和測(cè)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(cè)量電極的直徑分別為18mm和14.6mm,保護(hù)電極內(nèi)徑和外徑分別為16mm和18mm,保護(hù)電極與測(cè)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(cè)量；體積電阻率和表面電阻率驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用小型電極實(shí)驗(yàn)裝置與標(biāo)準(zhǔn)電極測(cè)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(cè)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(huì)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(dāng)放置時(shí)間繼續(xù)增加,下降趨勢(shì)變緩,最后體積電阻率穩(wěn)定在3.49x1010Ω·cm左右,下降了約兩個(gè)數(shù)量級(jí),表面電阻率穩(wěn)定在3.49x108Ω,下降了一個(gè)數(shù)量級(jí)；未經(jīng)處理的微晶白云母的絕緣電阻開始時(shí)隨烘干時(shí)間的增加而增加,而當(dāng)烘干時(shí)間延長(zhǎng)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(gè)數(shù)量級(jí)；表面粗糙度對(duì)微晶白云母的絕緣電阻基本沒有影響,在測(cè)試一般樣品的電阻率時(shí)可以使用80＃以上的砂紙進(jìn)行拋光處理。
　　 (3)固化劑對(duì)環(huán)氧樹脂灌注膠電阻率和抗壓強(qiáng)度的影響:當(dāng)593固化劑用量為25phr時(shí),固化產(chǎn)物的抗壓強(qiáng)度、體積電阻率和表面電阻率均達(dá)到最大,分別為128.42Mpa,8.93 x

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

7、強(qiáng)度的影響:微晶白云母對(duì)絕緣灌注膠體積電阻率基本上沒有不利影響,而對(duì)絕緣灌注膠表面電阻率有一定改善作用。結(jié)果表明:當(dāng)用量為40phr(質(zhì)量份數(shù))時(shí),其表面電阻率可達(dá)7.53 x1014Ω；微晶白云母用量<100phr時(shí),絕緣灌注膠的抗壓強(qiáng)度會(huì)隨用量的增加而增大,而用量>100phr時(shí),抗壓強(qiáng)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(duì)絕緣灌注

8、膠電阻率和抗壓強(qiáng)度的影響:初步研究結(jié)果表明,當(dāng)以白云母用量為40phr進(jìn)行比較時(shí),白云母、碎云母、微晶白云母礦物作為填料時(shí)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(qiáng)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(jìn)一步深化。
　　 (6)微晶白云母表面改性對(duì)絕緣灌注膠電阻率和抗壓強(qiáng)度的

9、影響:初步研究結(jié)果表明,當(dāng)以微晶白云母優(yōu)化用量80phr為試驗(yàn)條件時(shí),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(qiáng)度(110.58Mpa)較為優(yōu)異；當(dāng)微晶白云母粉體在空氣中吸附達(dá)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(duì)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