隨著輸電網(wǎng)絡(luò)開始轉(zhuǎn)向“超高壓、大容量、遠(yuǎn)距離”方向發(fā)展,作為超、特高壓直/交流輸電的核心設(shè)備,變壓器內(nèi)部油/紙絕緣系統(tǒng)將面臨更加艱難的挑戰(zhàn)。間位芳綸（poly-m-phenyleneisophthalamide,PMIA）絕緣紙因其具有良好的熱穩(wěn)定性、電絕緣性、耐腐蝕性、阻燃性等性能優(yōu)點(diǎn)而逐漸成為替代變壓器內(nèi)部傳統(tǒng)植物纖維絕緣紙的重要材料,所以研究綜合性能優(yōu)異的PMIA絕緣紙具有重要的應(yīng)用前景。然而,由于技術(shù)保密和市場壟斷等原因,我國制造的PMIA絕緣紙與國外同類型絕緣紙還存在性能差距,而納米科技的蓬勃發(fā)展為電氣絕緣與材料領(lǐng)域的交叉融合提供了更加廣闊的發(fā)展空間,絕緣材料微觀理論的探索與宏觀性能的表征具有重要的科學(xué)研究意義和工程實(shí)用價值。本文首先選取甲基和苯基兩種不同官能團(tuán)的聚倍半硅氧烷（polyhedral oligonmeric silsesquioxane,POSS）通過微觀參數(shù)和宏觀實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合分析不同官能團(tuán)POSS提升PMIA絕緣紙熱穩(wěn)定性的機(jī)制。其次,基于上一步的研究結(jié)果,利用分子動力學(xué)模擬和宏觀表征結(jié)合的方式研究籠型和半籠型兩種不同結(jié)構(gòu)的POSS對PMIA絕緣紙熱、力學(xué)、電... 

【文章來源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

油浸式變壓器Fig.1.1Oil-immersedtransformer

多變，已知的構(gòu)造結(jié)構(gòu)有無規(guī)結(jié)構(gòu)、梯形結(jié)構(gòu)、籠形結(jié)構(gòu)和半籠形結(jié)構(gòu)等，現(xiàn)階段針對POSS的應(yīng)用主要以籠形結(jié)構(gòu)和半籠形結(jié)構(gòu)為主[74-76]。其結(jié)構(gòu)式為(RSiO1.5)n，其中，R可以是甲基、苯基、烷基、亞烷基、芳香基或其衍生物等等，也可以是其他有機(jī)聚合物單體；n=6，8，10等等，以n=8最常見，POSS具體結(jié)構(gòu)詳見圖1.2所示。POSS是作為一種合成的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，并且具有有機(jī)高聚物和無機(jī)化合物雙重優(yōu)異性能，R基團(tuán)的協(xié)同效應(yīng)產(chǎn)生新性能的能力與基團(tuán)本身活性無關(guān)，POSS出現(xiàn)填補(bǔ)了兩類完全不同材料間的性能需求的空白。圖1.2POSS分子結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1.2SchematicdiagramofPOSSmolecularstructure因其分子結(jié)構(gòu)的特殊性，POSS被賦予了諸多優(yōu)良的理化特性，具體表現(xiàn)在如下幾個方面：（1）優(yōu)良的熱穩(wěn)定性：無機(jī)內(nèi)核主骨架會有較強(qiáng)的耐熱性，POSS結(jié)構(gòu)中存在著Si-O-Si鍵組成無機(jī)內(nèi)核；當(dāng)溫度達(dá)到分子出現(xiàn)熔融時，有機(jī)高分子表面在高溫下逐漸氧化，POSS分子結(jié)構(gòu)仍可以保持不變，POSS的分子尺寸比SiO2、Al2O3等無機(jī)納米粒子大，添加到聚合物中能夠有效限制或阻礙長鏈分子的運(yùn)動，利用其穩(wěn)定的無機(jī)內(nèi)核保持自身不發(fā)生氧化，固定已經(jīng)被氧化有機(jī)高分子提供空間結(jié)構(gòu)支撐形成耐火層。（2）良好的光電性能，由于POSS的納米多孔結(jié)構(gòu)和較低的分子密度低，氣體滲透性好，具有良好的光學(xué)性能，在應(yīng)用中可

西南大學(xué)工程碩士學(xué)位論文10以提高材料的氣體透過率。POSS加入到高聚物基體中能夠引入納米尺度的氣隙，對復(fù)合材料的介電常數(shù)有重要影響。（3）出色的相容性，POSS上Si原子側(cè)端上的有機(jī)基團(tuán)使得其可以很好的相容于高分子基體中，POSS可溶于常用的樹脂及有機(jī)溶劑，作用到聚合物中形成納米尺度分散的有機(jī)-無機(jī)納米雜化材料。POSS是分子角上有一個或多個有機(jī)基團(tuán)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得POSS具有較強(qiáng)的可修飾性，以共價鍵或自組裝的形式與基體材料表面結(jié)合，改善材料表面狀況和提高表面性能。性能變化示意圖如圖1.3所示。圖1.3性能變化示意圖Fig.1.3Schematicofperformancechanges現(xiàn)階段為提高聚合物材料的性能將POSS通過共混、共聚、接枝、交聯(lián)等物理或化學(xué)手段引入到高分子鏈上以實(shí)現(xiàn)對聚合物材料的改性。材料制備方法靈活，不存分散相容問題狀況，便于對于分子進(jìn)行主觀設(shè)計，具有較強(qiáng)的應(yīng)用前景，在航天、化工、生物、醫(yī)藥、力學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等多個領(lǐng)域都受到了廣泛關(guān)注[77-80]。由POSS改性聚合物制備的有機(jī)-無機(jī)納米雜化結(jié)構(gòu)材料體系與傳統(tǒng)的納米復(fù)合材料相比有四大優(yōu)點(diǎn)：（1）合成制備工藝簡單實(shí)用：（2）Si-O無機(jī)主骨架和中空結(jié)構(gòu)在體系中分散度較為均勻；（3）合成過程涉及物化反應(yīng)共同參與，微粒與基體間形成的表面結(jié)合力遠(yuǎn)強(qiáng)于傳統(tǒng)物理機(jī)械摻混的表面結(jié)合力；（4）可以通過控制外部反應(yīng)環(huán)境以實(shí)現(xiàn)對顆粒尺寸的控制，對分子可進(jìn)行主動的組裝，以實(shí)現(xiàn)宏觀角度控制材料制備的目的。1.5分子動力學(xué)簡介分子動力學(xué)模擬是20世紀(jì)90年代迅速發(fā)展起來的一種普遍應(yīng)用于生物、化

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]SiO2表面改性對間位芳綸絕緣紙性能的影響[J]. 李亞莎,孟凡強(qiáng),章小彬,周筱,梅益明.  絕緣材料. 2019(07)
[2]納米Al2O3摻雜對絕緣紙的空間電荷及陷阱能級分布特征的影響[J]. 廖瑞金,項敏,袁媛,高步林,朱同年,李網(wǎng)明.  高電壓技術(shù). 2019(03)
[3]絕緣紙板表面微納結(jié)構(gòu)Al2O3功能膜的構(gòu)筑及其抑制空間電荷注入的機(jī)制[J]. 郝建,李彥青,廖瑞金,李劍,廖強(qiáng),王連鵬.  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2019(18)
[4]芳綸纖維材料在電氣絕緣和電子領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 陳磊,宋歡,李正勝,劉含茂,楊軍.  絕緣材料. 2018(10)
[5]摻雜納米Al2O3對纖維絕緣紙電壽命的影響及機(jī)理[J]. 莫洋,楊麗君,鄢水強(qiáng),廖瑞金,袁媛.  電工技術(shù)學(xué)報. 2018(19)
[6]聚酰亞胺/功能化石墨烯復(fù)合材料力學(xué)性能及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的分子動力學(xué)模擬[J]. 楊文龍,韓浚生,王宇,林家齊,何國強(qiáng),孫洪國.  物理學(xué)報. 2017(22)
[7]納米蒙脫土改性絕緣紙板的介電特性[J]. 池明赫,陶可鵬,陳慶國,劉賀千,高鵬,高自偉.  高電壓技術(shù). 2017(09)
[8]AlN納米改性變壓器油的電熱性能及其應(yīng)用研究[J]. 王琪,周遠(yuǎn)翔,楊穎,劉東霖,寇曉適,任歡.  絕緣材料. 2017(08)
[9]納米Al2O3摻雜對油紙絕緣熱老化特性的影響[J]. 廖瑞金,何利華,呂彥冬,趙學(xué)童,袁媛.  電工技術(shù)學(xué)報. 2017(15)
[10]納米氧化鋁改性絕緣紙板的介電特性分析[J]. 劉賀千,池明赫,陳慶國,高自偉,朱學(xué)成,魏新勞.  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2017(14)



本文編號：3450948