纳米复合绝缘材料设计、制备及耐变频性研究

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1、摘要1．根据对变频电机溺电磁线绝缘丰于料破坏过程的分析，及对纳米Ti02、Si02、A1203、ZnO、Mgo、Fe203、Zr02帮BaTi03等无帆材糕作为耐变频绝缘漆改蛙鞑料蛉赚选实验研究，提出了添加纳米Ti02的变频绝缘漆的设计。采用液捅反应法制备上述纳汰颗粒，势在鸯撬缝缘瓣A警聚酸骏蘸亚黢孛搀麓分教裁器霸寒笼撬，套瓠复合绝缘糖料。通过XRD和TEM蒋测试手段研究纳米颗睾盘形态和结构特征，用耐高频脉冲电派实验测定纳寒笈合毒孝籽黎变蒙特洼。结果表鞠，续米飘02、Si02、A1203、ZnO、Mgo、Zr02和BaTi03改性聚酰胺酰亚胺复合绝缘材料均自&够提

2、高电磁线的耐变频寿命，其中纳米级金红石黧Ti02由于其有较好的介电性能、热传释性能、紫矫光吸收性能和邋宣的导邀性能蕊大幅度提高绝缘材料耐变频寿命，皋《餐的毅型电磁线鬻规性能达到国家标准GB／T6109．11-1990的疆求，而于高频脉冲电压窦验下的老化寿命较麓通电磁线提毫了7．45倍，适合予交频魄极使翔。薮型镳寒耐变叛复合缝缘耱粒经硷业试用后，反映良好，新型耐变频纳米复合绝缘材料将具有良好的应用前景。2。苏TiCl4纛NaOH荧嚣瓣，逶过控毒l王装条箨裁螽不强耱径金鳃石墼缡米曩02，透过XRD、TEM蒋手段对纳米Ti02颗粒形态结构进行表征。结果表明，当NaOH浓

3、凌在5．5～13．75m01．L-1、反应溢瘫高子82*(2、豫纯对闻大于2．油时，可以煮接翻备众红石型纳米TiO=。纳米Ti02粒予生长寝观活化髓在t023K分为两段，其中温度走873K～1023K时衷观活化能为0．3KJ．mol～，1023K～1273K时表观活化能为l+4KJ．too!一，随蛰煅烧瀵度秀裹秘煅烧时闻的延长，绩米Ti02蔽壤疃变傻减小。实验带4备Ti02颗粒中Ti02禽量高遮99．7％，粒径为25nm～250nm，摄纯金红石相结构。3，袋弱砂壤亵超声援荡对缡米Ti02鞭粒逡嚣分数，著逶遗滚降睦分辑、粒度分毒努撰和颗粒重新团聚实验研究砂磨和超声工

4、慧对纳米Ti02颗粒分散性的影响。运用基于支持良鬃税算法麓模式谈掰方法建立薪豹移蘑分敬藉超拳分教数学模鍪，并对Pisch数学模型进行了修正。黧立了评价工艺条件对超声波分散效果影响的数举模型。维浆表疆，缡米鞍子经超声波分散后，颗粒的重新团聚情况分为三个阶段。通过秒磨／越声分散联用，将纳米Ti姨颗粒在水中的初始体积平均糍径控制在150rim以下，重新团聚到2um的时间DIS值从32min掇商到164min，纳米Ti02在PAI中的团聚体大小从30pro减小剡50nm以下，纳米颗粒的分散性明显掇高。4．采厢均匀沉淀法对纳米确国进行光机表面改性，及溶液吸附法对纳米氍02进

5、行有枫表露改性，并用XPS、XRF和TG铸测试警段表缎纳米Ti02颗粒的形态结构；用‘电位仪、激光粒度仪等分析纳米Ti02粒凝分布和浅面带锻特性，并通过纳米Ti02鬏粒重薮鼷聚实验来分掇纳凑鬏敉在有砉惩滚裁2一擎基啦咚靛醺@MP)孛弱分数。结果袭明，纳米Ti02表面沉淀A1203为成膜能覆，并肜成新的化学键，能提高纳米Ti02鬏粒在NMP串翡‘毫霞黧粒子耋溺聚牲熊DIS。缡米Ti02表瑟镪覆钛酸丁l鏊矮袋剂和高分子聚乙烯毗咯烷酮后，颗粒表面‘电位绝对值降低，但其在NMP中的重团聚经能提离，DIS德增大；纳米Ti02表瑟吸辩弱离子表磷活性剂弱桂酸钠后，颗牧表蕊‘电位

6、绝对值增加，农NMP中的重团聚性能提高，DIS值增大：十二烷基硫黢钠、钛酸丁脂偶联荆和高分子PVP均能改游纳米Ti02颗粒在NMP中的重团聚性黢DIS。经过蠢机／有椒复合表嚣修饰，纳米Ti02在NMP中的DIS值从包覆藏的166min提商到438min，分散性显耱提高。用颗粒藏团聚实验得到的DIS值能准确她反映纳寒鬏粒鳇分数媾援。5．采用耐高频脉冲电压实验研究纳米Ti02粒径、含量、无机寝面修饰、有机裘面修饰、瓤械分数芋段绫及涂寿条佟对纳米蕊OJPAI复合誊孝籽耐交频性蠡搴影响，并羯毫疆诗、UV-VIS、热传导率仪等手段分析纳米Ti02颗粒和Ti02／PAl复合材

7、料的导电率、母热率和紫井光吸收率等，戳推测纳洙Ti02／PAI复合电磁线耐变频机理。鲐果表明，纳米Ti02形态结构、含量和在复含材料中的分散性对材料醚变频憷有较大的影响，纳米Ti02襁电晕放电下能形成较致密的纳米Ti02凭机保护层，快速传导热照和累计弱窆闯电旖，有效阻挡带瞧粒子秽紫铃光懿痰层鸯凝绝缘懿料懿破坏，麸嚣大楼发提黼电磁线绝缘材料在高频脉冲电压下的使用寿命。关键词。变频电机，绝缘材料，纳米二氧化钛，分散性，表面改性(本文得到上海市科委纳米专项基金0115rim018和上海市种子基金0352H1220的资助)11Abstract1．Basedontheana

8、lysis