随着“双碳”战略推进,赋予电工绝缘材料环境 友好属性成为当前研究热点领域。塑木复合材料是以植物纤维为填充相,聚合物为连续相制备的绿色复合材料。因两相均具绝缘特性,在电工绝缘领域具有潜在应用价值,但现有研究多聚焦其吸水、力学及热学性能。

研究发现植物纤维类型影响塑木吸水率与体积膨胀率,且二者均随纤维含量增加而升高。研究发现芳纶纤维、碳纤维和玻璃纤维可提升塑木的弯曲、拉伸及冲击强度,其中玻璃纤维增强塑木的界面结合最优。研究发现石墨烯纳米片可增强塑木的阻燃性与热稳定性,其导热系数随石墨烯纳米片含量增加显著提升。可见,业内学者多通过添加无机或有机填料等优化塑木的使役性能。目前,国内外学者多侧重电磁屏蔽型和抗静电型塑木研究,塑木在电工绝缘领域的使役性能少有文献报导。有研究发现石墨烯可以提升塑木的磁导率和介电常数,使得电磁屏蔽能力增强。还有研究发现炭黑可以降低塑木的表面电阻率,从而改善抗静电性能。鉴于此,可将导电填料换为绝缘填料,以提升塑木的绝缘性能。另有研究发现玻璃纤维的加入可限制玻璃纤维/聚偏二氟乙烯复合材料中电荷向电极的传递,阻碍电树延伸,且在一定玻璃纤维含量范围内,同步提升材料的介电常数与击穿强度。也有试验选取竹纤维和聚氯乙烯制备绝缘用竹塑复合材料(简称竹塑绝缘材料),利用物理、力学、电学等测试方法,探究玻璃纤维作为无机填料对竹塑绝缘材料使役性能的潜在影响。该研究成果可为竹塑绝缘材料在电工绝缘领域的应用提供技术路径支持,该研究结果表明:
1)竹塑绝缘材料的拒水性能随着玻璃纤维 含量的增加而上升,吸水率最大降幅为27.81%,表面水接触角最大增幅为62.36%。
2)竹塑绝缘材料的拉伸强度和弯曲强度随 玻璃纤维含量的增加呈先升后降趋势,玻璃纤维质量分数为1.16%(试样S2)时材料的力学性能达到最高值。
3)添加一定量玻璃纤维可在竹塑复合材料中产生深陷阱从而降低载流子迁移率,提升竹塑绝缘材料的电学和耐压性能,绝缘电阻、击穿电压和沿面闪络电压最大增幅分别为11.80%、12.80%与12.99%,电介质损耗tanδ值最大降幅为34.62%。
参考自:《玻璃纤维增强竹塑复合材料的力学与电气性能》鲁 亮等







