利用Ar/OMCTS/BN等离子体技术提升纤维素绝缘纸的热性能、电性能和防水性能

《Scientific Reports》：Enhancement on thermal, electrical and waterproof performances of cellulose insulating paper with Ar/OMCTS/BN plasma

　　

摘要

纤维素纸在油纸绝缘系统中起着关键作用，确保电力系统的安全可靠运行。然而，该系统面临着由于纤维素本身导热性低、介电常数高以及亲水性强所带来的挑战。本文通过使用常压低温等离子体，在纤维素绝缘纸的表面和内部引发聚合反应，反应前体是由BN粉末与八甲基环四硅氧烷（OMCTS）混合而成的。扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱（EDS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）的结果表明，在纸张的天然多孔结构中形成了低极性交联网络，从而显著提升了其热性能、电性能和防水性能。导热性提高了15.9%，使得散热能力得到显著增强。绝缘纸的相对介电常数降低了27.3%，使其与绝缘油的介电性能更加匹配。经过油浸处理的纸张表面和内部的绝缘性能得到了提升，闪络电压提高了9.4%，体积击穿强度提高了17.5%。纸张的润湿性质从亲水性变为疏水性，吸水率降低了32.6%，有效抑制了水分子的传输。这项工作为开发高性能绝缘纸、实现安全稳定的电力传输提供了有前景的方法。