等离子体羟基化改性纳米SiO_(2)粒子对绝缘纸绝缘特性的影响

在绝缘纸中掺杂纳米粒子,可通过其对载流子的限制来提高绝缘纸的绝缘特性。然而,纳米粒子的高比表面积和表面活性易形成“团聚”,导致纳米粒子聚集处易产生局部放电和击穿。为了有效抑制纳米粒子团聚、进一步提高绝缘纸的绝缘特性,利用介质阻挡放电(DBD)等离子体对纳米SiO_(2)粒子进行羟基化改性,增加纳米粒子表面羟基数,并通过氢键与硅烷偶联剂分子发生偶联作用从而桥接在绝缘纸基体上,改善了纳米粒子和绝缘纸的兼容性,从而改善其团聚,并采用原位聚合法制备了掺杂纳米SiO_(2)粒子的纤维素绝缘纸。利用X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、比表面及孔隙度分析仪(BET)结合滴定法等手段表征了等离子体改性前后纳米SiO_(2)粒子表面化学组分、微观形貌、官能团及接枝羟基数目的变化规律。并考察了等离子体处理条件及改性步骤对绝缘纸击穿场强和体积电阻率的影响。研究结果表明,纳米SiO_(2)粒子经等离子体羟基化改性后表面氧元素含量及羟基吸收峰显著增强,其在绝缘纸中的分散性得到明显改善。当等离子体改性时间为5 min、空气相对湿度为75%时,纳米SiO_(2)粒子表面接枝的羟基数目达到最高。掺杂了3wt%等离子体羟基化改性的纳米SiO_(2)后,绝缘纸的直流击穿场强和体积电阻率达到18.35 kV/mm和17.45×10^(9)Ω·m,较掺杂了未改性纳米SiO_(2)的绝缘纸分别提高了10.7%和19.4%,较未掺杂纳米SiO_(2)粒子的绝缘纸提高了52.3%和106.2%。