Vývoj nové generace elektroizolačních materiálů využívajících netkané nanovlákenné vrstvy

Ing. Monika ZEMANOVÁ

Disertační práce

Anotace:

Předkládaná disertační práce se zabývá možnostmi začlenění netkané nanovlákenné polymerní vrstvy do struktury standardního třísložkového elektroizolačního kompozitu založeného na skleněné výztuži, slídovém papíru a epoxidovém pojivu. Její hlavní náplní je modifikace složení tohoto kompozitu s cílem vylepšit jeho dielektrické vlastnosti. První část práce je věnována úvahám o limitech dnešních elektroizolačních systémů a poskytuje souhrn možností a výhod, které využití nanovlákenných vrstev nabízí. Druhá část práce popisuje celkový vývoj modifikovaného elektroizolačního kompozitu od samotného výběru materiálu nanovlákenné vrstvy, přes optimalizaci technologického postupu výroby kompozitu až k charakterizaci jeho vlastností. Poslední část práce popisuje výsledky experimentů, které měly za cíl komplexně popsat vliv netkaných nanovlákenných vrstev, vyrobených z polyamidu 6 (PA6) metodou elektrostatického zvlákňování, na mikrostrukturální, tepelné i dielektrické vlastnosti výsledného kompozitu. Bylo zjištěno, že zakomponováním nanovlákenné vrstvy nedochází ke zhoršení mechanických vlastností ani elektrické pevnosti, mírně pak tyto vrstvy snižují vnitřní rezistivitu. Naopak jsou významně sníženy dielektrické ztráty, což souvisí s tím, že nanovlákenná vrstva má schopnost mechanicky dělit velké vzduchové bublinky přirozeně přítomné v kompozitu na větší počet menších. Tato pracovní hypotéza byla potvrzena jak výsledky výpočetní rentgenové mikrotomografie, tak měřením částečných výbojů.

Abstract:

The presented doctoral thesis is focused on possibilities of incorporation of a nonwoven nanofibers polymeric layers into a standard fibre/thermoset-matrix system based on glass cloth, mica paper and epoxy resin. The main purpose is composition modification of the previously mentioned composite with the aim to improve its dielectric properties. The first part of the thesis is concentrated on limits discussion of current electrical insulation systems and gives a summary of options and advantages that application of nanofiber layers offers. The second part describes the overall development of a modified electrical insulation composite starting with the selection of nanofiber layer materials through optimizing of technological procedures used in the production of composites up to characteristics of its properties. The last part of the thesis gives a detailed description of experiments results that were used to comprehensively describe the influence of the nonwoven nanofiber layers (made from polyamide 6 (PA6) by electrospinning) to microstructural, thermal and dielectric properties of the final composite. It was found that incorporation of nanofiber layers deteriorates neither mechanical properties nor electrical strength; these layers slightly decrease internal resistivity. On the contrary, dielectric losses are decreased due to the ability of nanofiber layers to split larger air bubbles naturally appearing in composites to a big number of smaller ones. This hypothesis was confirmed both by X-ray compound microtomography and measurements of partial discharges.

Klíčová slova

elektroizolační materiál, nanoplniva, bezjehlové elektrostatické zvlákňování, nanovlákna, dielektrické vlastnosti, mechanické vlastnosti, výpočetní rentgenová mikrotomografie

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 3. 9. 2018

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Doc. Ing. Radek Polanský, Ph.D.

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Fakulta elektrotechnická

Doktorský studijní program / obor:
Elektrotechnika a informatika / Elektrotechnika