Hebei Messi Biology Co., Ltd. gibt an, dass EVA (Ethylen-Vinylacetat-Copolymer) aufgrund seiner hervorragenden elektrischen Eigenschaften, chemischen Stabilität, Verarbeitbarkeit und guten Kompatibilität mit Füllstoffen weit verbreitet in flammhemmenden Kabelmaterialien eingesetzt wird. Magnesiumhydroxid ist ein umweltfreundliches, anorganisches Flammschutzmittel und ein geeignetes halogenfreies Flammschutzmittel für EVA. Werden EVA/Mg(OH)₂-Komposite in elektrischen Feldern verwendet, müssen sie bestimmte Isolationsanforderungen erfüllen. Bei hohem Magnesiumhydroxid-Füllgehalt werden die Grenzflächen zwischen den Kompositkomponenten jedoch stark vom Füllstoff, der Füllmenge und der Oberflächenmodifizierung beeinflusst, was zwangsläufig zu Veränderungen der dielektrischen Eigenschaften des Komposits führt. Daher ist die Untersuchung des Einflusses der Kompositzusammensetzung auf seine dielektrischen Eigenschaften von großer theoretischer und praktischer Bedeutung.
In dieser Arbeit wurden Matrixharzproben hergestellt und deren dielektrische Eigenschaften untersucht. Mithilfe eines orthogonalen Versuchsdesigns wurde der Zusammenhang zwischen verschiedenen Faktoren und den dielektrischen Eigenschaften des Kompositmaterials untersucht. Der VA-Gehalt, die Zugabe von Magnesiumhydroxid und die Zugabe eines Kompatibilisators wurden als Faktoren im orthogonalen Versuchsaufbau ausgewählt. Für jeden Faktor wurden vier Stufen gewählt, und die ersten drei Spalten eines L16(45)-Orthogonalarrays wurden zur Erstellung des Versuchsaufbaus verwendet. Magnesiumhydroxid wurde mit der gleichen Masse an Epoxidsilan und Stearinsäure oberflächenmodifiziert. Zwei Probensätze wurden gemäß dem Versuchsaufbau hergestellt und die dielektrischen Eigenschaften der Proben vor und nach der Alterung untersucht: Dielektrizitätskonstante, Verlustfaktor, Durchschlagfestigkeit und spezifischer Volumenwiderstand bei verschiedenen Temperaturen.
Die Ergebnisse zeigen, dass mit steigendem VA-Gehalt die Dielektrizitätskonstante und der Verlustfaktor des Matrixharzes zunehmen, während der spezifische Volumenwiderstand abnimmt. Die Streuung der Durchschlagfestigkeit verringert sich mit steigendem VA-Gehalt. Die Ergebnisse der dielektrischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs zeigen, dass der VA-Gehalt den größten Einfluss auf die vier dielektrischen Eigenschaften hat. Mit steigendem VA-Gehalt nehmen Dielektrizitätskonstante und Verlustfaktor zu, während spezifischer Volumenwiderstand und Durchschlagfestigkeit abnehmen. Die Menge des zugesetzten Magnesiumhydroxids hat nur geringen Einfluss auf die Dielektrizitätskonstante und den Verlustfaktor und ist ein untergeordneter Faktor für die Durchschlagfestigkeit und den spezifischen Volumenwiderstand. Eine erhöhte Zugabe von Magnesiumhydroxid führt zu einer Abnahme der Durchschlagfestigkeit und des spezifischen Volumenwiderstands. Kompatibilisatoren haben einen signifikanten Einfluss auf den Verlustfaktor, ihr Einfluss auf andere dielektrische Eigenschaften ist jedoch vernachlässigbar. Bei höheren Magnesiumhydroxid-Zugaben weist die Probe ohne Kompatibilisator innerhalb derselben Matrix den niedrigsten spezifischen Volumenwiderstand und den höchsten Verlustfaktor auf, was darauf hindeutet, dass Kompatibilisatoren für die Verbesserung der Grenzflächeneigenschaften unerlässlich sind. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen bestätigten, dass Kompatibilisatoren die Grenzflächenfestigkeit von Verbundwerkstoffen erhöhen. Experimentelle Daten zur Alterung zeigten eine Abnahme der Dielektrizitätskonstante und des Verlustfaktors, eine Zunahme des spezifischen Volumenwiderstands und eine Verringerung der Streuung der Durchschlagfestigkeit. Beim Vergleich der Testergebnisse der beiden Probengruppen zeigte sich, dass die Probe mit Oberflächenmodifizierung von Magnesiumhydroxid mittels Stearinsäure eine niedrigere Dielektrizitätskonstante und einen niedrigeren Verlustfaktor, einen höheren spezifischen Volumenwiderstand und eine niedrigere durchschnittliche Durchschlagfestigkeit, aber auch eine geringere Streuung der Durchschlagfestigkeit aufwies als die Probe mit Epoxysilan.