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环氧树脂具有优异的综合性能,在热固性树脂应用中一直处于特殊地位,尤其环氧/酸酐固化体系在电气绝缘领域中应用更为广泛,但固化后的环氧树脂体系普遍存在内应力大、耐冲击差、质脆等缺点。近年来,随着碳纳米管改性环氧树脂的研究报导越来越多,碳纳米管改性环氧树脂的优势亦逐渐突显,大量的研究表明,在环氧树脂中加入少量的碳纳米管对环氧树脂复合材料的力、热性能有显著增强效果,而由于碳纳米管具有良好的导电性和特殊的纤维状结构,随掺杂量的增加,复合材料的绝缘性下降。Lewis、Nelson等指出界面是影响聚合物基复合材料介电性能的主要因素,碳纳米管区别于零维纳米材料,其极大的长径比,在环氧树脂基体之间更易形成特殊及复杂的界面结构,但其微结构与宏观性能的关系,至今难以完全的阐明。鉴于目前环氧树脂碳纳米管复合电介质的研究现状,以探索纳米复合电介质内界面结构与宏观介电性能之间的联系为目的。本文采用双酚A型环氧树脂作为基体,以羧基功能化的多壁碳纳米管(C-MWNTs)和有机化的蒙脱土(O-MMT)为增强体协同改性环氧树脂,通过溶液共混法分别制备EP/MWNTs、EP/MWNTs/MMT纳米复合材料。采用击穿电压测试仪及宽频介电谱仪分别测试了所制备纳米复合材料的击穿强度、电导率率、介电系数。尝试建立了“EP/MWNTs/MMT纳米复合材料-双层界面模型”,并利用其对纳米复合材料的介电常数、体积电阻率以及击穿强度进行机理分析。本文中所加入的C-MWNTs的含量为0-1.5wt%,O-MMT的含量为4wt%,结果表明,采取酸化方法对不同长径比MWNTs处理,掺杂后都会使环氧-酸酐固化体系的体积电阻率有所下降,当MWNTs掺杂量在0.2wt%-1.0wt%范围内变化时,EP/MWNTs纳米复合材料试样的体积电阻率只下降了1个数量级,当掺杂O-MMT时,EP/MWNTs/MMT纳米复合材料试样的体积电阻率下降幅度有所降低,在碳纳米管掺杂量为0.2-0.6wt%,试样的体积电阻率出现先上升后下降的趋势,同时试样的击穿强度随O-MMT掺杂出现先上升后下降的趋势,并且可以借助“EP/MWNTs/MMT纳米复合材料-双层界面模型”对试样的体积电阻率以及冲击强度的变化趋势进行合理的理论阐述。当O-MMT掺杂定量时,不同长径比MWNTs对EP/MWNTs/MMT纳米复合材料试样的介电常数影响程度不同;而当MWNTs掺杂量较小时,O-MMT是影响EP/MWNTs/MMT纳米复合材料试样的介电常数的主要因素。 MWNTs直径越小,EP/MWNTs/MMT纳米复合材料介电常数的下降幅度越大;相对于直径较大的MWNTs4060而言,直径较小的MWNTs1020改性的EP/MWNTs/MMT纳米复合材料达到介电常数最小值时对应的MWNTs掺杂量较大,为1.0wt%。