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功能化纳米SiO2-聚醚砜/BMI-酚醛环氧树脂复合材料的固化动力学与性能

复合材料学报 2019年第7期36卷 1658-1666页

作者：陈宇飞耿成宝郭红缘岳春艳柴铭茁马英一哈尔滨理工大学工程电介质及应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150040

以4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂、双马来酰亚胺(BMI)和酚醛环氧树脂(F51)为基体、聚醚砜(PES)为增韧剂、硅烷偶联剂KH560功能化纳米SiO2(KH-SiO2)为改性剂,采用原位聚合法制备了KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料,并通过非等温DSC确定... 详细信息

以4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂、双马来酰亚胺(BMI)和酚醛环氧树脂(F51)为基体、聚醚砜(PES)为增韧剂、硅烷偶联剂KH560功能化纳米SiO2(KH-SiO2)为改性剂,采用原位聚合法制备了KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料,并通过非等温DSC确定了复合材料的固化工艺及固化反应动力学。根据Kissinger方程和Ozawa方程求得体系的表观活化能分别为96.03kJ/mol和99.18kJ/mol。FTIR测试结果表明:KH-SiO2改性效果良好,不饱和双键和环氧基特征峰消失,BMI中C=C双键和F51中环氧基在DDM作用下参与了体系的固化反应。SEM结果表明:PES树脂和KH-SiO2含量适当时,PES树脂和KH-SiO2在树脂基体中分散均匀,断裂纹不规则杂乱发展,KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料呈韧性断裂。力学性能测试和热失重测试表明:当PES含量为4wt%,KH-SiO2含量为1.5wt%时,KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料的弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别为156.23MPa、4.18GPa和20.89kJ/m2,较BMI-F51基体分别提高了49.7%、29.4%和82.8%;KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料的热分解温度为393.1℃,残重率为50%时,分解温度高达523.1℃,耐热性十分优异。KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料的力学性能和耐热性有了较大提高,为拓展F51及BMI的应用范围提供了一定的理论数据。

关键词： 4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM) 双马来酰亚胺(BMI) 酚醛环氧树脂(F51) SiO2 力学性能耐热性

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改性蒙脱土/双马来酰亚胺复合材料微观形貌及力学性能

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复合材料学报 2018年第6期35卷 1407-1413页

作者：陈宇飞楚洪月汪波涛哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150040 哈尔滨理工大学工程电介质及应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080

采用聚醚胺(POP)和十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)作为改性剂,通过离子交换法制备了改性蒙脱土(POP-MMT和OTAC-MMT);以4,4′-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)、3,3′-二烯丙基双酚A(BBA)、双酚A和双烯丙基醚(BBE)为原料制备了复合材料基... 详细信息

采用聚醚胺(POP)和十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)作为改性剂,通过离子交换法制备了改性蒙脱土(POP-MMT和OTAC-MMT);以4,4′-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)、3,3′-二烯丙基双酚A(BBA)、双酚A和双烯丙基醚(BBE)为原料制备了复合材料基体(MBMI-BBA-BBE);利用原位聚合法将POP-MMT和OTAC-MMT分别掺杂于基体中制备POP-MMT/MBMI-BBA-BBE和OTAC-MMT/MBMI-BBA-BBE复合材料。FTIR图谱显示,两种改性蒙脱土片层中均引入了新的基团并成功实现改性。XRD结果表明,OTAC-MMT和POPMMT层间距相对于钠基蒙脱土(Na-MMT)均增大。SEM图像显示:复合材料的表面更加粗糙,改性蒙脱土分散均匀,出现了银纹和微裂纹并向不同方向发展,呈韧性断裂。力学性能测试结果表明:POP-MMT/MBMI-BBA-BBE和OTAC-MMT/MBMI-BBA-BBE的冲击强度及弯曲强度均先增加后降低,且均高于Na-MMT/MBMI-BBA-BBE和MBMI-BBA-BBE,力学性能提高明显,尤其OTAC-MMT/MBMI-BBA-BBE复合材料的效果更为显著。

关键词： 4,4′-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺改性蒙脱土聚醚胺十八烷基三甲基氯化铵力学性能

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双层a+bE非线性电导介质界面极化特性的理论研究

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中国电机工程学报 2016年第24期36卷 6635-6646页

作者：李忠华索长友郑欢工程电介质及其应用技术教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江省哈尔滨市150080

非线性电介质作为电场调控材料在高电压绝缘结构中广泛应用,理论研究探明双层非线性介质界面极化特性与双层线性介质界面极化特性的差异对双层绝缘介质工程应用的合理设计具有重要理论意义。该文以a+b E型非线性电导的双层非线性介质为... 详细信息

非线性电介质作为电场调控材料在高电压绝缘结构中广泛应用,理论研究探明双层非线性介质界面极化特性与双层线性介质界面极化特性的差异对双层绝缘介质工程应用的合理设计具有重要理论意义。该文以a+b E型非线性电导的双层非线性介质为研究对象,根据回路电压定律和电流连续性原理建立了非线性双层介质界面极化微分方程。通过推导得出了介质内的电场、界面电荷密度和全电流密度的动态解析解。结果表明:每一层介质电场强度和界面电荷随时间的变化规律有指数、双曲正切和双曲余切三种形式。对于指数形式,可用一个由材料属性、结构参数和外加激励电压幅值三个因素决定的时间常数来表征极化动态特性;对于双曲正切和双曲余切极化的动态特性,需用两个由上述三个因素决定的参数来表征,分别定义为松弛时间和初始时间。总电流密度由松弛时间不同的两个吸收电流和直流稳态组成,具有多种表现形式。

关键词：非线性介质界面极化动态场强极化电流界面电荷

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Mg(OH)_2对苯并噁嗪-环氧树脂复合材料阻燃性的影响

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复合材料学报 2014年第5期31卷 1167-1172页

作者：于杨刘立柱翁凌崔巍巍朱兴松哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150040 哈尔滨理工大学工程电介质及其应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080

以Mg(OH)2为无机阻燃剂,以苯并噁嗪(BZ)-环氧树脂(EP)为基体,通过热压成型制得Mg(OH)2-玻纤布/BZ-EP层压板。通过垂直燃烧和极限氧指数测试层压板的阻燃性,分析了Mg(OH)2粉体的用量、粒径及不同粒径粉体复合添加对复合材料阻燃性的影响... 详细信息

以Mg(OH)2为无机阻燃剂,以苯并噁嗪(BZ)-环氧树脂(EP)为基体,通过热压成型制得Mg(OH)2-玻纤布/BZ-EP层压板。通过垂直燃烧和极限氧指数测试层压板的阻燃性,分析了Mg(OH)2粉体的用量、粒径及不同粒径粉体复合添加对复合材料阻燃性的影响,通过SEM对Mg(OH)2粉体在浸渍胶中的分散结构进行表征。研究发现:Mg(OH)2粉体的粒径和用量对板材阻燃性有一定影响,不同粒径的粉体混合添加可以在复合材料中形成阻燃网络,达到最佳的阻燃效果,同时可以减小无机粒子对板材力学和电学性能的影响。当阻燃剂Mg(OH)2用量为BZ-EP总质量的30wt%,粒径为2μm的粉体(YX-105)和粒径为4μm(YX-110)的粉体以质量比1∶2复合添加时,所制层压板的极限氧指数为34%,垂直燃烧单个试样自熄时间最短为7.52s,5个试样总自熄时间为49.81s,达到UL-94V-0级标准。复合材料的弯曲强度为399.84MPa,相对介电常数为3.848。

关键词：层压板 Mg(OH)2 氧指数垂直燃烧阻燃网络

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基于线型腔光纤激光器的变压器局部放电长距离检测技术

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中国电机工程学报 2023年第15期43卷 6145-6154页

作者：谯继贤张伟超邵启兵赵洪工程电介质及其应用技术教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江省哈尔滨市150080

用于电力设备局部放电检测的传统光纤声波传感器,因受灵敏度、介质相融性、难以与解调系统空间分离等因素影响尚未广泛应用。线型腔光纤激光器(linear cavity fiber laser,LCFL)因具有超窄出射线宽而对高频应变具有极高的检测灵敏度,且... 详细信息

用于电力设备局部放电检测的传统光纤声波传感器,因受灵敏度、介质相融性、难以与解调系统空间分离等因素影响尚未广泛应用。线型腔光纤激光器(linear cavity fiber laser,LCFL)因具有超窄出射线宽而对高频应变具有极高的检测灵敏度,且其体积微小,敏感单元与解调系统相互独立,可有效解决传统光纤声波传感器所面临的上述问题。该文提出并研制基于线型腔光纤激光器技术的局部放电声波检测系统。为解决LCFL光源本征特性在局部放电长距离检测应用中引入的外部光反馈噪声问题,利用半导体激光器外部光反馈理论确定光隔离器的安装位置,使LCFL工作于外部光反馈系数A区(0~200.6m)对系统进行优化,将系统长距离条件下的平均噪声幅值降低了87.49%。在80kVA油浸式变压器绕组长距离传导光纤局部放电检测平台开展实验,结果表明:所研究的LCFL局部放电检测系统在最大超声衰减情况下可有效应用于局部放电长距离检测。在相同超声激励源下,LCFL系统平均最大响应幅值比压电陶瓷传感器(piezoelectric transducer,PZT)高1354%,且稳定性优于PZT。

关键词：线型腔光纤激光器局部放电外部光反馈油浸式变压器

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SCE-SiO_2/PES-MBAE复合材料微观形貌及性能

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复合材料学报 2016年第9期33卷 1956-1963页

作者：陈宇飞谭珺琰张清宇李志超韩阳滕成君哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150040 哈尔滨理工大学工程电介质及应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080

为研究增韧双马来酰亚胺方法及其对性能的影响,首先利用超临界乙醇处理纳米SiO2(SCE-SiO2),改善其表面活性;然后以4,4’-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)、3,3’-二烯丙基双酚A(BBA)、双酚A双烯丙基醚(BBE)为原料合成了MBMI-BBA-BBE(M... 详细信息

为研究增韧双马来酰亚胺方法及其对性能的影响,首先利用超临界乙醇处理纳米SiO2(SCE-SiO2),改善其表面活性;然后以4,4’-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)、3,3’-二烯丙基双酚A(BBA)、双酚A双烯丙基醚(BBE)为原料合成了MBMI-BBA-BBE(MBAE)复合材料基体,并利用原位聚合法和溶胶-凝胶法将SCESiO2和聚醚砜(PES)加入MBAE基体中制备了SCE-SiO2/PES-MBAE多相复合材料;最后采用SEM观察了SCESiO2/PES-MBAE复合材料断面形貌。SCE-SiO2的FTIR分析结果表明:在3 434cm-1处的Si—OH的吸收峰消失,出现了3 310cm-1处的乙醇分子间—OH的吸收峰、2 984cm-1处的甲基和亚甲基的吸收峰,证明纳米粒子可能以某种形式结合了乙醇分子,改善了表面性能。PES以"蜂窝"状分散相的形式存在于基体中,断裂方式由脆性断裂向韧性断裂转变,SCE-SiO2和PES对材料均有增韧作用,PES的增韧效果更明显,二者之间具有协同作用,当SCE-SiO2含量为2wt%、PES含量为4wt%时,多相复合材料的冲击强度和弯曲强度分别为15.02kJ/m2和130.47MPa,较MBAE树脂分别提高了57.3%和35.8%。介电性能测试表明:SCE-SiO2和PES的引入均会导致SCE-SiO2/PES-MBAE复合材料的介电常数和损耗略有上升,但二者之间的协同作用可以抑制PES组分所带来的负面影响。

关键词：双马来酰亚胺聚醚砜纳米SiO2 微观形貌性能

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共聚低热膨胀聚酰亚胺薄膜的制备与表征

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材料工程 2019年第5期47卷 153-158页

作者：张明艳高升吴子剑崔宏玉高岩哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150040 哈尔滨理工大学工程电介质及其应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080

以4,4′-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)为含氟二酐,4,4′-二氨基-2,2′-双三氟甲基联苯(TFMB)为含氟二胺,通过引入分子结构相对对称的刚性单体1,2,4,5-均苯四甲酸二酐(PMDA)进行共聚合成了5种含氟比例不同的透明聚酰亚胺薄膜,并对其性能... 详细信息

以4,4′-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)为含氟二酐,4,4′-二氨基-2,2′-双三氟甲基联苯(TFMB)为含氟二胺,通过引入分子结构相对对称的刚性单体1,2,4,5-均苯四甲酸二酐(PMDA)进行共聚合成了5种含氟比例不同的透明聚酰亚胺薄膜,并对其性能进行了表征。分析表明:引入刚性单体共聚后薄膜的热稳定性和耐热性有所提高;薄膜的介电常数随着PMDA含量的上升而增加;共聚薄膜在可见光领域的透光率低于均聚薄膜;拉伸实验显示在添加少量PMDA后,薄膜的拉伸强度和弹性模量有所增大,但当PMDA含量过高时其力学性能反而下降;随着PMDA含量的增加,薄膜的热膨胀系数明显降低。

关键词：聚酰亚胺薄膜透明含氟共聚热膨胀系数

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电流、电位时域谱在绝缘介质介电特性表征中的应用研究综述

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中国电机工程学报 2023年第20期43卷 8124-8140页

作者：孙云龙郭文敏郑欢韩永森李忠华工程电介质及其应用技术教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江省哈尔滨市150080

随着人类社会对电力系统安全性与稳定性需求的不断提高,以及近年来我国能源、国防等领域的飞速发展和进步,提高绝缘介质以及新型电工材料的介电性能和绝缘可靠性的需求也在与日俱增。准确评估绝缘的介电性能和老化状态是保障绝缘结构长... 详细信息

随着人类社会对电力系统安全性与稳定性需求的不断提高,以及近年来我国能源、国防等领域的飞速发展和进步,提高绝缘介质以及新型电工材料的介电性能和绝缘可靠性的需求也在与日俱增。准确评估绝缘的介电性能和老化状态是保障绝缘结构长期稳定运行的前提,同时对新型电工材料的研发也具有一定的指导意义。该文综述了时域介电谱中的电流时域谱和电位时域谱在绝缘介质介电特性表征和绝缘状态诊断中的应用,详细阐述极化去极化电流谱、等温松弛电流谱、热刺激电流谱和交流时域谱以及表面电位衰减谱和回复电压谱的基本测量原理和分析方法,指出当前时域介电谱在应用中存在的局限性,并展望多种测试技术的联合应用将是实现对电介质介电特性全面表征的有效途径。

关键词：时域介电谱电导极化陷阱介电特性表征

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OMMT/PES/BMI复合材料的介电性能

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电工技术学报 2018年第11期33卷 2620-2625页

作者：陈宇飞郭红缘楚洪月汪波涛工程电介质及应用技术教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 哈尔滨150080 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150040

采用十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)改性钠基蒙脱土(Na-MMT)获得有机蒙脱土(OMMT)。以两种烯丙基化合物和双马来酰亚胺(BMI)作为基体,添加2 wt%聚醚砜(PES)和不同含量(2~8 wt%)的OMMT,制备OMMT/PES/BMI多相复合材料。通过傅里叶变换红外光... 详细信息

采用十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)改性钠基蒙脱土(Na-MMT)获得有机蒙脱土(OMMT)。以两种烯丙基化合物和双马来酰亚胺(BMI)作为基体,添加2 wt%聚醚砜(PES)和不同含量(2~8 wt%)的OMMT,制备OMMT/PES/BMI多相复合材料。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)分析了Na-MMT改性前后红外特征峰和微观形貌的变化,结果表明其改性效果明显,将钠离子置换为OTAC有机阳离子,且OMMT片层结构清晰。介电性能测试结果表明:随着OMMT含量的增加,材料的介电常数和介质损耗角正切呈现先增加后下降的趋势,当OMMT含量为4 wt%时,两者达到最小,100 Hz下分别为3.49和0.002 6。体积电阻率和击穿场强在此时也达到最大,分别为19.98×1015?·m和26.07 k V/mm,与未添加OMMT的样品相比,分别提高了102.4%和38%。

关键词：双马来酰亚胺树脂聚醚砜蒙脱土介电性能

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防水用聚脲绝缘涂料的制备及性能研究

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材料导报 2018年第16期32卷 2723-2727页

作者：罗学禹刘立柱哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150040 哈尔滨理工大学工程电介质及其应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080

以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体、改性端氨基聚醚(D2000)及二甲硫基甲苯二胺(E300)等扩链剂为原料,通过调整改性D2000和扩链剂的物质的量比制备了聚脲防水涂膜。通过FT-IR表征了端氨基聚醚的改性机理和聚脲涂膜的分子结构;通过对比涂... 详细信息

以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体、改性端氨基聚醚(D2000)及二甲硫基甲苯二胺(E300)等扩链剂为原料,通过调整改性D2000和扩链剂的物质的量比制备了聚脲防水涂膜。通过FT-IR表征了端氨基聚醚的改性机理和聚脲涂膜的分子结构;通过对比涂膜在50℃水中浸渍前、后及干燥后的体积电阻率的变化发现,聚脲涂膜具有优良的耐水、隔水能力;通过击穿电压、硬度和拉伸强度测试发现,聚脲涂膜的绝缘性能和机械强度随着硬段含量的增加而提高,同时以E300作为扩链剂制备的聚脲具有较好的综合性能;结合断裂伸长率测试发现,当E300在R组分中的摩尔分数为86%时,涂膜具有较好的延展性,其断裂伸长率为28.72%,此时,涂膜的体积电阻率为8.2×1010Ω·m,击穿场强为96.73kV/mm,邵氏硬度为52。

关键词：聚脲涂膜耐水性绝缘性能力学性能

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