摘要
目前高压电机主绝缘使用的是云母带绝缘，为解决高压电机体积大，发热严重等问题，云母带也在朝着导热性越来越高和厚度越来越薄的方向发展。本文以高压电动机定子主绝缘为研究对象，结合仿生贝壳珍珠母层微观结构，抛弃补强材料，通过云母粉与胶粘剂共混，制备层状云母复合绝缘材料。本文首先通过对云母粉表面最佳改性条件的研究，制备了不同改性剂在最佳改性条件下的云母粉，再分别以壳聚糖和环氧树脂为胶粘剂，制备了两种层状云母复合绝缘材料，对其进行力学性能、电学性能和导热性能测试。并与GB/T5019.12-2017国家云母带标准(以下简称云母带标准)规定数据进行分析对比。 本论文采用JFCG5和JFCG6两种偶联剂分别对云母粉进行表面改性，以控制变量法，研究了不同改性温度、时间和改性剂用量对改性效果的影响，改性效果通过吸油值和分散度两个改性效果预评价指标的变化值来反映，研究表明，当改性剂用量为云母粉的1.0%，改性温度为90℃，改性处理时间1h时，JFCG5改姓效果最佳。当改性剂用量为云母粉的1.2%，改性温度为90℃，改性处理时间1.5h时，JFCG6改姓效果最佳。改性后云母粉的吸油值最高下降了30.80%，在煤油中的分散度提高了26.90%。 以壳聚糖为胶粘剂，研究了制备云母壳聚糖复合绝缘材料的三种不同制备工艺，通过SEM断面形貌图分析，选择最佳制备工艺，对云母壳聚糖复合绝缘材料进行力学性能、电学性能和导热性能测试，研究表明，在加入5%纳米纤维素，50%云母粉体时，其热导率达到了0.71W/(m·k)，相比于市面的云母带产品，热导率提高了2.5倍；复合绝缘材料厚度可由涂膜工艺控制，厚度可达到0.08~0.12mm，优于云母带标准规定的0.15mm；其力学性能达到122.20N/10mm，优于云母带标准规定的80N/10mm；击穿场强达到了18.53kV/mm，优于云母带标准规定的15kV/mm；复合绝缘材料体积电阻率数量级为1010Ω·m，保持高绝缘性能；挺度值为17N/m，云母带标准规定挺度值小于50N/m，符合要求。 以环氧树脂为胶粘剂，研究了云母环氧树脂复合绝缘材料的力学性能、电学性能和导热性能，研究表明，其在云母含量达到80%时，热导率达到0.57W/(m·k)，相比于市面上的云母带产品，热导率提高了1.9倍；在云母填充含量达到50%时，击穿场强提高到了24.64kV/mm，优于云母带标准规定的15kV/mm；复合绝缘材料的相对介电常数在6~8之间，在低温环境下，介质损耗角正切保持在2%以下，复合绝缘材料保持较小的相对介电常数和介质损耗；复合绝缘材料的体积电阻率总体维持在1014Ω·m数量级上，保持高绝缘性能；将复合绝缘材料拉伸强度转化为屈服载荷，则屈服载荷在1600~2700N范围内，满足云母带标准规定。 研究表明，本文制备的层状云母复合绝缘材料可以达到云母带标准规定的基本要求，并在云母带热导率和补强材料方向做出了突破，提高了云母复合绝缘材料的热导率，减薄了绝缘材料厚度，为新一代云母带产品的研发提供重要的参考价值，对云母带的发展具有重要意义。
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