绝缘电介质表面电荷积累和分布对其沿面放电和击穿行为具有重要影响。通过表层氟化调控环氧树脂表面微观形貌和表面电位衰减速率,研究电极间隙、升压速率和电场均匀程度对环氧树脂负极性直流闪络特性的影响。结果表明:氟化导致环氧树脂表面电位衰减速率加快和表面粗糙度明显增加。经较长时间氟化的环氧树脂样品,其表面粗糙度上升趋至饱和且其在准均匀电场和极不均匀电场中的沿面闪络场强均有所增加。氟化修饰对极不均匀电场下的闪络场强提升效果更为明显:电极间隙10 mm时氟化15、30和60 min使环氧树脂在极不均匀电场中的闪络场强分别增加16%、34%和47%,而在准均匀电场中的闪络场强增加幅度仅分别为9%、15%和22%。表层氟化可抑制环氧树脂表面电荷积累,阻碍放电通道形成,从而提高闪络场强。 在90℃和110℃下分别固化2h，制得直径60mm，厚度2mm的环氧树脂样品。所有样品在氟化或测试前均需用去离子水和无水乙醇清洗后在50℃时真空干燥4h。样品置于充有0.05MPa的氟氮混合气(F2、N2体积比为1:4)的反应器中，在55℃下分别处理15、30和60min，所得样品分别标记为F15、F30和F60，直流闪络特性-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港滚圆机滚弧机折弯机未氟化样品标记为F0。1.2样品表面性质测量使用波数分辨率为1cm–1的Fourier变换红外光谱仪测定氟化前后样品表面成分和化学键合状态变化。利用原子力显微镜(AFM)获取氟化前后样品的表面3维形貌并计算表面粗糙度。

转载 采用图1所示装置对样品表面实施电晕充电并记录表面电位及变化。在温度20℃和相对湿度50%条件下，对直径1mm、曲率半径50μm的针电极施加6kV直流电压10min以使样品表面积累电荷。充电完成后使用静电电压表测量其表面电位和变化。1.3直流闪络测试利用图2(a)所示直径25mm的指形电极系统测量准均匀电场下闪络场强[29]。极不均匀电场中的闪络场强则采用图2(b)所示的针–板电极进行测量[30]，其中高压针电极与电晕充电装置中针电极形状参数一致且与样品的夹角为15°，板电极为40mm×30mm×8mm的铜电极。以任意波形发生器控制的图1电晕充电及表2)图2闪络实验所用电极系统Fit高压直流放大器作为电源，在电极间施加线性上升的负极性直流电压使闪络发生。实验取5次闪络电压平均值计算样品闪络场强。2实验结果及分析2.1表面成分与形貌图3(a)为氟化前后环氧树脂的Fourier变换红外光谱，图3(b)为图3(a)的局部放大图。样品F0中C=O键伸缩振动(1730cm1)的存在及酸酐(1777cm1和1859cm1)与环氧基(915cm1)的缺失表明样品固化较为彻底[31]。氟化样品在940~1300cm1处出现明显的宽吸收峰，说明氟化修饰已经在样品表面引入大量的C–Fx基团。同时，C–H键的伸缩振动(2874cm1)以及CH2、CH3的不对称伸缩振动(2930cm1、2962cm1)所对应的吸收峰[32]基本消失，C=O键伸缩振动和1,4二取代苯环上C=C键的伸缩振动(1508cm1、1608cm1)所对应的吸收峰强度明显减弱，而1,4二取代苯环上CH键的弯曲振动(827cm1)对应的吸收峰强度仅略为衰减，并且在1856cm1处出现对应于COF基团的新吸收峰。这些现象表明反应过程中氟通过取代氢及加成于C=C键和C=O键而改变了环氧树脂表层的化学成分和键合状态[31]。由于COF基团在大气中极易水解转变为COOH，样品中COF基团的存在说明样品已充分干燥[32]，可排除样品中水分对实验结果的干扰。氟化前后环氧树脂样品的3维表面形貌见图4。图3氟化前后环氧树脂样品的Fourier变换全反射红外谱由AFM测量计算得到的样品表面粗糙度示于表1。表中数据说明，未氟化样品表面粗糙度的算术平均偏差直流闪络特性-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港滚圆机滚弧机折弯机 转载