摘要
盆式绝缘子是GIS设备中关键绝缘部件，其偶尔发生沿面闪络故障会威胁电网安全。这种绝缘子由环氧树脂绝缘材料制备获得，绝缘性能也由这种材料决定。电工环氧树脂材料通常由环氧树脂、酸酐固化剂以及固化助剂制备得到，使用分子结构不同酸酐固化剂，会导致制备的环氧材料交联网络区别较大，是造成绝缘等性能差异的主要原因。此外，盆式绝缘子的固化缺陷(如气泡、缩孔)是导致盆式绝缘子发生沿面闪络故障原因之一。研究酸酐分子结构对环氧树脂/酸酐体系绝缘性能的影响，研制出具有低固化缺陷的环氧树脂材料，契合当前我国电气行业对绝缘安全的发展需求。本论文的主要研究内容如下： (1)为了研究酸酐固化剂分子结构对环氧材料绝缘性能的影响，本文利用不同分子结构的酸酐固化剂，制备了几种环氧树脂/酸酐/Al2O3复合体系，测试了这几种体系的绝缘等性能。研究结果表明，固化剂MNA、Me-THPA、Me-HHPA分子结构中存在的-CH3和羧酸碳原子相距较近，具有一定的空间位阻，利用这几种固化剂制备出的环氧材料结构紧凑。在环氧材料多作用区模型中，环氧材料分子链结构紧凑有利于环氧材料内部深陷阱的形成，利于绝缘性能提升。 (2)为了探究酸酐固化剂用量对环氧/酸酐体系绝缘性能的影响，本文利用固化剂Me-THPA，制备出几种Me-THPA不同用量的环氧树脂材料，测试了这几种环氧材料绝缘等性能。研究结果表明Me-THPA用量为计算值的90%、100%(即计算值)、110%时，制备出的环氧材料Tg、绝缘性能、机械强度都较好，分析认为是Me-THPA分子结构中的-CH3，在制得的环氧材料分子结构中占比较大，材料结构更加规整，绝缘等性能得到提升。 (3)为了制备出具有低固化缺陷的环氧材料，本文进行了Me-THPA对液态环氧树脂的扩链改性研究，得到扩链环氧树脂，并制备了几种扩链环氧/Al2O3复合绝缘材料，测试了这几种扩链环氧材料绝缘等性能。研究结果表明扩链树脂分子量分布增大是由于扩链树脂分子结构中产生了-C=O，且扩链EP的固化放热速率降低显著。扩链树脂/Al2O3复合体系的绝缘性能有效提升，并随着EP/Me-THPA扩链摩尔比的增加，绝缘性能进一步提升。FTIR检测到扩链树脂分子链中-C-O结构含量减少，-C-O是不稳定结构，其含量降低利于绝缘性能的提升。同时SEM图观察到，扩链树脂复合体系表面气泡、缩孔等固化缺陷数量明显减少。
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