低温条件下增韧环氧树脂在干式电缆终端中的介电与机械性能研究

为解决环氧树脂在低温环境下断裂韧性降低导致的裂纹扩展和局部放电问题，研究人员通过氢化硅烷化反应合成了一种经济高效的增韧剂（PTDS）。改性后的环氧树脂断裂伸长率在室温（RT）下从3.69%提升至5.81%，在-40°C下从2.63%增至5.05%；断裂韧性在RT下由1.065 MJ·m?3提升至1.476 MJ·m?3，-40°C下由0.882增至1.209 MJ·m?3。10 wt%增韧剂含量显著提高局部放电起始电压（PDIV），同时动态机械分析（DMA）显示储能模量E'降低19%。该研究为高压电力设备在低温环境下的绝缘材料优化提供了新思路。

　　

在低温环境下，传统环氧树脂的脆性问题严重制约着电力设备性能——断裂韧性下降会引发裂纹扩散和局部放电。科研团队巧妙地将环氧封端的苯基三(二甲基硅氧基)硅烷(PTDS)与烯丙基缩水甘油醚通过氢化硅烷化反应结合，开发出高性价比的增韧剂。改性后的材料性能显著提升：室温时断裂伸长率跃升57%，-40°C严寒环境下仍保持92%的增幅；断裂韧性指标在两种温度条件下分别提升38%和37%。有趣的是，非极性分子结构的引入还抑制了电场中的β弛豫损耗。当增韧剂含量达10 wt%时，材料展现出优异的介电特性，局部放电起始电压(PDIV)大幅提升，放电强度明显减弱。不过动态机械分析(DMA)数据也揭示了一个有趣的trade-off现象：储能模量E'会随增韧剂添加而逐步降低，最佳配比样品比原始树脂降低了19%。这项研究为严寒地区电力设备绝缘材料的"刚柔并济"设计提供了重要参考。