聚多巴胺和硅烷偶联剂协同改性纳米二氧化钛掺杂间位芳纶绝缘纸的电学性能及热老化特性研究

摘要

为提升芳纶纸的击穿强度和使役性能，采用聚多巴胺（PDA）和硅烷偶联剂（KH550）对纳米二氧化钛（TiO₂）进行了协同改性，基于湿法抄造技术制备了改性二氧化钛（A-TiO₂）掺杂的复合改性间位芳纶纸。通过SEM、XPS、FTIR等表征手段对改性前后芳纶纸的微观形貌和理化性能进行了分析，测试了其击穿强度、体电导率、电荷陷阱等性能，同时探究了热老化前后材料本征结构及绝缘强度的变化规律。结果表明：PDA协同KH550对TiO₂的界面修饰有效改善了填料分散性，当A-TiO₂掺杂浓度为2 wt%时，改性芳纶纸的击穿电压为47.24 kV/mm,较改性前提升115%。热老化试验表明，芳纶纸的绝缘强度随老化时间下降，其本质原因是芳纶晶区结构在高温下受到破坏。相较而言，改性芳纶纸的高温劣化速率减缓，主要是由于A-TiO₂的异相成核作用在材料重结晶过程中改变了晶体的排列顺序和生长速率，使其对高温老化表现出一定的抑制作用。

关键词

间位芳纶 / 纳米二氧化钛 / 协同改性 / 击穿强度 / 热老化特性

基金资助

国家自然科学基金资助项目(62104153); 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2023MS002,2023MS006)