哈尔滨理工大学理学硕士学位论文
BN/Si-B/EP纳米复合材料的制备及其绝缘性能研究
摘要
环氧树脂具有绝缘性能优良、成本低等优点，常被应用于电机、电子电力
器件等电气设备的绝缘材料中。由于工作环境的复杂性和电气设备本身的性能
限制，绝缘材料在实际应用中往往会遇到不同的电击穿现象，如电晕放电。电
晕放电会影响电气设备的稳定运行和使用寿命，增加潜在的安全隐患。本研究
目的在于采用有机-无机复合的方法，在保持环氧树脂优良的绝缘性能的同时，
提高环氧树脂复合材料的耐电晕寿命。
本文通过水解-缩合合成有机硅硼复合氧化物（Si-B），使用硅烷偶联剂
（KH-550）对BN进行表面处理，制备改性BN（KH-550-BN）。然后加热固
化制备Si-B/EP复合材料和一系列不同KH-550-BN质量分数的KH-550-BN/Si-
B/EP复合材料。采用XRD表征BN表面处理前后的晶体结构，采用FT-IR表
征KH-550-BN和有机硅硼复合氧化物的分子结构，采用SEM或TEM表征复
合材料和电晕击穿点附近的微观形貌。测试复合材料的介电性能和耐电晕寿命，
分析有机硅硼复合氧化物的加入和KH-550-BN质量分数变化对复合材料介电
性能和耐电晕寿命的影响。
测试结果表明，复合材料的耐电晕寿命有较大提升的同时仍然具有良好的
绝缘性能。复合材料的介电性能和耐电晕寿命与有机硅硼复合氧化物的加入和
KH-550-BN质量分数变化有关。与环氧树脂相比，Si-B/EP和KH-550-BN/Si-
B/EP复合材料的体积电阻率和击穿强度有所减小。有机硅硼复合氧化物明显
降低了复合材料的介电常数和介电损耗。KH-550-BN/Si-B/EP复合材料的介电
常数随KH-550-BN质量分数的增加而增加。复合材料在50Hz下的介电损耗
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高于环氧树脂，在10Hz下的介电损耗低于环氧树脂。在场强30kV·mm，
频率50Hz，室温（25℃）条件下，Si-B/EP和KH-550-BN/Si-B/EP复合材料
的耐电晕性能有较大提升。Si-B/EP复合材料的耐电晕寿命为122.7h，是环氧
树脂（22.9h）的5.4倍。当KH-550-BN质量分数为3wt%时，KH-550-BN/Si-
B/EP复合材料的耐电晕寿命呈现极大值，为140.1h是环氧树脂的6.1倍。
关键词环氧树脂；氮化硼；耐电晕寿命；介电性能；复合材料
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哈尔滨理工大学理学硕士学位论文
PreparationofBN/Si-B/EPnanocompositesand
studyoftheirinsulatingproperties
Abstract
Epoxyresinhastheadvantagesofexcellentinsulatingpropertiesandlowcost,
andisoftenusedintheinsulatingmaterialsofelectricalequipmentsuchasmotors
andelectronicdevices.Duetothecomplexityoftheworkingenvironmentandthe
performancelimitationsoftheelectricalequipmentitself,theinsulatingmaterial
oftenencount