特高壓GIL絕緣子用微米氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的性能研究

劉 鵬， 袁 航， 朱思佳， 趙惠軍， 閆 爽， 吳澤華， 彭宗仁， 王浩然

（1. 西安交通大學，陜西 西安 710049；2. 中國電力科學研究院有限公司，北京 100192）

0 引 言

蘇通1 000 kV 交流特高壓氣體絕緣金屬封閉輸電線路（gas insulated matel enclosed transmission line，GIL）綜合管廊的安全運行，證明了特高壓GIL技術的可行性和穩定性[1-2]。但在特高壓GIL 蘇通管廊工程中，管廊建設垂直落差大，管廊埋深大，單相長度大，電壓等級高，輸送容量大，對特高壓GIL的可靠性提出了更高的要求。一旦出現絕緣故障，可能導致區域性停電。在運行過程中，GIL 絕緣子長期經受電、熱、力場的作用，尤其在特高壓工程中，隨著電壓的提升，導桿直徑增大，質量增加，導桿載流發熱現象更加嚴重，因此在對絕緣子絕緣性能要求提高的同時，也對絕緣子熱性能和力學性能提出了更高的要求，工程上明確提出要求絕緣子安全運行40 年[3-7]。氧化鋁/環氧復合材料機械強度大、導熱性能優異，同時具有良好的絕緣性能，是制造GIL 盆式絕緣子、三支柱絕緣子等絕緣件的主要材料[8-14]。而氧化硅具有較低的介電常數和高化學穩定性，且成本顯著低于氧化鋁，在國內外工程應用和學術研究中也經常被選用為絕緣子用環氧復合材料的無機填料[15-20]。在氣體絕緣封閉開關設備（gas insulated switchears，GIS）中，電弧的存在會使SF6的分解產物與二氧化硅發生反應，造成絕緣件性能劣化，而長距離的GIL內部沒有開關和電弧，因此SF6不會與二氧化硅發生反應。使用氧化硅/環氧復合材料的GIL絕緣子在存儲、運輸、安裝時應特別保證其處于干燥環境[20-21]。美國AZZ 公司的GIL 技術路線中環氧絕緣子填充料均采用氧化硅，其產品在國際市場上具有最高的占有率，且已投入生產數十余年[22]。

目前，大填充量的納米級填料在共混體系中因極易發生團聚現象而難以在實際工業中推廣應用，因此國內外工程中絕緣子用環氧復合材料選取的無機填料基本都為微米級[23-25]。近年來，國內外研究發現摻入微米氧化鋁或氧化硅填料可以提升環氧復合材料不同方面的性能。在氧化鋁摻雜方面，白德鵬等[26]在環氧樹脂中摻雜不同體積分數的微米氧化鋁，發現制備的環氧復合材料的拉伸和沖擊性能均隨氧化鋁填料體積分數的增加先上升后下降。王旗等[27]研究發現摻入微米氧化鋁填料可以提高環氧復合材料的熱導率，但會降低其擊穿強度。寧曉秋等[28]研究發現隨著摻入微米氧化鋁質量分數提的高，復合材料的玻璃化轉變溫度下降，介電常數升高，電阻率下降。在氧化硅摻雜方面，秦毅[29]研究發現環氧復合材料的拉伸強度和擊穿強度均隨微米氧化硅質量分數的增加而先增大后減小。T IMAI等[30]研究發現摻入約60%的微米氧化硅填料可以降低環氧復合材料的熱膨脹系數，且可提高環氧復合材料的擊穿強度。

摻入單一填料在提升復合材料性能的同時可能引入缺陷，影響其他方面的性能，其高填充量也會帶來成本高、制造裝配困難等問題。因此，有學者提出摻入不同種類的填料來進一步提升絕緣材料的性能。例如，已有諸多研究制備了氧化鋁-氮化硼/環氧復合材料，該類材料的導熱性能或絕緣性能優良[31-33]。馬文杰等[34]通過復配氧化鋁和氧化鈦提升了環氧復合材料的絕緣性能，其表面電阻率可達8.62×1013Ω，電氣強度可達29.01 kV/mm。M KURIMOTO 等[15]在保持總填料體積比不變的情況下，改變氧化鈦氧化硅的填充比，探究了各配方下氧化鈦-氧化硅/環氧復合材料的介電常數和熱膨脹特性，并分析了具有低熱膨脹系數的介電常數梯度環氧絕緣子的應用條件。

目前國內特高壓GIL工程中環氧絕緣子均采用氧化鋁/環氧復合材料，但在部分252 kV 等其他低電壓等級GIL 的工程應用中，也有部分制造廠家采用氧化硅/環氧體系，且國外成熟的高壓GIL 技術路線中已有氧化硅/環氧體系投入使用，而采用氧化硅填料可以顯著降低工程成本[20]。因此，探究摻入氧化硅填料和氧化鋁-氧化硅共混填料對環氧復合材料性能影響的規律對國內特高壓GIL工程和推行國產化環氧配方具有重要意義。本研究向環氧樹脂分別摻入微米氧化鋁、氧化硅和氧化鋁-氧化硅共混填料，制備不同配方的環氧復合材料，并測試其電氣（介電常數、體積電阻率、擊穿強度和耐電弧性能）、力學（拉伸、彎曲和沖擊）和熱學性能（玻璃化轉變溫度、熱膨脹系數和熱導率），比較填料填充比例對其綜合性能的影響，以探究滿足特高壓GIL 絕緣子應用需求的環氧復合材料。

1 實 驗

1.1 主要原材料

雙酚A 型環氧樹脂（牌號為5531）、羧酸酸酐型固化劑（型號為HT903Cl），美國亨斯邁公司；氧化鋁粉末，中值粒徑為8.16 μm，密度為3.9 g/cm3，山東電工電氣集團有限公司；氧化硅粉末，中值粒徑為9.52 μm，密度為2.2 g/cm3，河南平高電氣股份有限公司。

1.2 配方設計與試樣制備

實驗所用的氧化鋁和氧化硅粉末粒徑相近但密度相差較大，因此將填料體積分數設定為固定值。參照GIL 工程中環氧絕緣子的填料體積分數，確定本研究填料的體積分數為40%±0.2%，制備5種不同填料配方的環氧復合材料試樣。氧化鋁和氧化硅的體積比分別為1∶0、2∶1、1∶1、1∶2、0∶1的環氧復合材料試樣配方如表1所示。

表1 試樣配方Tab.1 Composition of samples

首先，將環氧樹脂加熱至110℃熔化，按比例加入事先烘干的填料粉末，然后將環氧樹脂/填料混合物在120℃油浴鍋中攪拌4 h，攪拌均勻后真空脫氣4 h，再加入固化劑攪拌15 min，最后將混合料澆注到預熱至100℃的模具中。將澆注好的模具放置在烘箱中脫氣，按照100℃/1 h+120℃/2 h+130℃/2 h+140℃/18 h的升溫程序進行固化得到試樣。

1.3 測試與表征

采用激光粒度分析儀（LS-909 型，歐美克公司）測量填料粒徑分布。采用電子顯微鏡（VE-9800型，日本基恩士公司）觀測填料微觀形貌。采用鎢燈絲掃描電鏡（EVO10 型，天美科學儀器公司）表征試樣斷裂面微觀形貌，并對微觀表面進行半定量分析。采用阿基米德排水法密度儀（AL104 型，梅特勒托利多公司）測量試樣密度。根據GB/T 2567—2021，采用電子萬能試驗機（ETM 型，萬測公司）和引伸計（3542 型，美國Epsilon 公司）進行變溫拉伸實驗，溫度選取25、50、75、100、125℃；采用電子萬能試驗機（CMT4503型，上海捷滬儀器儀表有限公司）進行彎曲試驗；采用擺錘式沖擊試驗機（ZBC1000-A 型，美斯特公司）進行簡支梁沖擊試驗。采用寬頻介電阻抗譜測試儀（Concept80 型，德國Novocontrol 公司）測量試樣介電特性。采用差示掃描量熱儀（DSC822e 型，瑞士梅特勒公司）測試試樣的玻璃化轉變溫度，升溫速率為10℃/min。采用激光導熱分析儀（LFA447 型，德國耐馳公司）測量試樣的熱導率，試樣為直徑為12.7 mm、厚度為1 mm 的小圓片。采用動態熱機械分析儀（SDTA861e 型，瑞士梅特勒公司）測試試樣的儲能模量，選擇雙懸臂梁彎曲模式，試樣為2 mm×2 mm×80 mm 的條狀試樣，測試溫度范圍為40～150℃，升溫速率為2℃/min。采用熱膨脹儀（L75 型，德國林賽斯公司）測定試樣的線性熱膨脹系數，測試溫度范圍為25～150℃。采用圓球電極-平板試樣-圓球電極結構及擊穿電壓測試儀測量試樣的電氣強度，升壓速率為1 kV/s。根據GB/T 1411—2002，采用耐電弧試驗儀（北京華測公司）進行耐電弧測試。

2 結果與討論

2.1 微觀形貌與元素分析

圖1為兩種填料的粒徑分布圖和SEM 圖。從圖1 可以看到，氧化鋁填料的平均粒徑略低于氧化硅填料，但差距不大。兩種填料形狀皆呈不規則的塊狀。

圖2為不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的截面SEM 圖。從圖2 可以看出，不同試樣中的氧化鋁顆?；蜓趸桀w粒在環氧基體中分散的均勻性基本一致。當環氧復合材料受到應力作用時，氧化鋁顆粒和氧化硅顆?？梢跃鶆虻胤稚?，使材料的斷裂面呈現高低不平、大小不均的不規則形狀。

圖2 不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的斷面SEM圖Fig.2 SEM images of the Al2O3-SiO2/EP composites with different proportions

表2 為EDS 能譜檢測結果中Al 元素和Si 元素各自的質量分數和原子數占比。對比表2 與表1 中數據，可以看到所觀察區域的Al元素和Si元素的分布比例與填料理論填充比例基本一致，說明本研究制備的試樣混合均勻，驗證了氧化鋁和氧化硅填料共混填充環氧復合材料的可行性。

表2 EDS能譜檢測結果Tab.2 EDS test results

2.2 玻璃化轉變溫度與熱膨脹系數

表3 為不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的測量密度值及標準差和理論密度值。從表3可以看出，本研究制備的環氧復合材料的密度測量值與理論值相吻合，且誤差小。結合2.1 節的結果，表明本研究制備的試樣并沒有出現因兩相填料密度差異造成的不均勻分布。

表3 密度測量結果Tab.3 Density test results

通過差示掃描量熱分析（DSC）測試了氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的玻璃化轉變溫度（Tg），結果如圖3 所示。從圖3 可以看出，環氧復合材料的Tg隨著氧化硅填料占比的增加，呈現先下降后上升的趨勢。當氧化鋁-氧化硅填料體積比為1∶2時，環氧復合材料的Tg出現最小值108.01℃。當復合材料中只有單一填料時，EA 的Tg為最大值（118.82℃），大于ES 的Tg（115.92℃），說明氧化鋁填料對環氧分子鏈鏈段運動的抑制作用大于氧化硅填料。但對于僅含有氧化硅填料的環氧復合材料，摻入氧化鋁填料會使得玻璃化轉變溫度略微降低。

圖3 不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的DSC曲線Fig.3 DSC curves of the Al2O3-SiO2/EP composites with different proportion

圖4為不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的熱膨脹溫度曲線?；诓牧戏蹱顩r，玻璃態的熱膨脹系數（CTE）是需要關注的重點[33]。從熱膨脹系數曲線上選取不同編號試樣在25℃和75℃下的熱膨脹系數，總結在表4中。

圖4 不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的熱膨脹溫度曲線Fig.4 CTE curves of the Al2O3-SiO2/EP composites with different proportions

表4 不同溫度下的熱膨脹系數Tab.4 CTE at different temperature

從圖4 和表4 可以看出，EA 在各溫度下的CTE值小于ES，這是因為氧化鋁填料的CTE值小于氧化硅填料，更有利于降低復合材料總的CTE 值。環氧復合材料的CTE 隨著氧化硅填料占比的增加呈現先上升后下降的趨勢。該趨勢與玻璃化轉變溫度的變化趨勢相吻合。

一般來說，如果Tg升高，說明填料與環氧樹脂基體間的界面結構致密，界面區域的分子鏈運動受到抑制。不同尺寸和種類的填料引入會增強對環氧分子鏈運動的抑制作用[35]。因此，一方面可以認為引入氧化鋁-氧化硅共混填料后制成的環氧復合材料界面區結構較松散，另一方面也可能是氧化鋁和氧化硅顆粒的引入影響了環氧樹脂的交聯反應過程，使得共混體系的自由體積增大，減少了對聚合鏈段運動的約束，從而降低了環氧復合材料的玻璃化轉變溫度，導致熱膨脹系數增大。

2.3 導熱系數

在環氧基體中引入適量的高導熱粒子，可以在環氧基中構筑有效的導熱通路，實現材料導熱性能的增強。圖5 為不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料室溫下的導熱系數。從圖5 可以看出，EA的導熱系數大于ES，這主要是因為氧化鋁填料的導熱系數（33 W/(m·K)）大于氧化硅填料的導熱系數（約為4 W/(m·K)）[36-37]。一般來說，填料的導熱系數越高，填充量越大，則復合材料的導熱系數越大。

圖5 不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的導熱系數Fig.5 Thermal conductivity of the Al2O3-SiO2/EP composites with different proportions

從圖5 還可以看出，EA1S1 的導熱系數明顯高于其他試樣，相比填充單一填料的EA 和ES 導熱系數分別提升了4.68%和24.53%。結合圖1 和圖2(c)進行分析，尺寸和形狀有差異的兩種填料在混合并均勻分布后可能提高了內部填充密度，形成更緊密的填充體系，增加了介質內部的導熱通路種類和相互搭接的概率（環氧-氧化鋁、環氧-氧化硅和氧化鋁-氧化硅通路），減少了因大量填充單一填料帶來的缺陷，降低了共混體系的熱阻。同時，氧化鋁和氧化硅的組合可能還存在一定的協同作用，氧化硅具有良好的散熱性能，氧化硅相可以有效地將熱量向周圍環境傳遞，而導熱系數較高的氧化鋁可以有效地將熱量傳遞到填充物內部，兩者相互協同，從而提高了導熱性能。

2.4 力學性能

圖6為不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料室溫下的彎曲性能和沖擊性能，圖7 為不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料拉伸性能隨溫度的變化特性。從圖6可以看出，室溫下，隨著氧化硅填料占比的增加，共混環氧復合材料的拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度均下降，說明氧化鋁填料對共混體系整體的拉伸、彎曲和沖擊性能的提升優于氧化鋁填料。材料的沖擊強度是表征材料韌性的重要參數，氧化鋁填料在增韌上也優于氧化硅填料。

圖6 不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的彎曲和沖擊性能Fig.6 Bending and impacting properties of the Al2O3-SiO2/EP composites with different proportions

圖7 不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的拉伸性能和溫度的關系Fig.7 Relationship between tensile properties of the Al2O3-SiO2/EP composites with different proportions and temperature

彈性模量是復合材料在彈性形變中線性部分斜率的大小，代表著材料的剛性大小，即材料在彈性范圍內抵抗變形的難易程度。從圖7 可以看出，隨著溫度升高，環氧復合材料的拉伸強度和拉伸彈性模量在25～100℃緩慢下降，且在同一溫度點時，同樣滿足氧化鋁填料占比越高，拉伸強度和彈性模量越高的趨勢。在100～125℃，環氧復合材料的拉伸強度和拉伸彈性模量出現明顯下降。這是因為溫度超過了環氧復合材料的玻璃化轉變溫度，材料由玻璃態逐漸變化為高彈態，整體拉伸性能下降明顯。

圖8為不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的動態熱機械分析（DMA）曲線。儲能模量（G′）與試樣在每周期中貯存的最大彎曲彈性能量成正比，反映材料粘彈性中的彈性成分，和拉伸彈性模量都可衡量材料的剛度。

圖8 不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的動態熱機械曲線Fig.8 DMA curves of the Al2O3-SiO2/EP composites with different proportions

從圖8 可以看出，復合材料的儲能模量均隨溫度增加先緩慢降低，在溫度經過Tg后大幅降低。在相同溫度下，復合材料的儲能模量也隨著氧化鋁填料占比的增加而提升，這是因為氧化鋁為剛性粒子，自身具有比氧化硅更高的彈性模量，所以氧化鋁填料的加入對復合材料的彈性模量提升較大，氧化鋁填料占比越大，環氧復合材料的剛度越大。儲能模量曲線表征的Tg范圍，以及試樣的Tg隨填料占比改變變化規律與DSC的測試結果吻合。

以上結果說明，在摻入填料體積確定的情況下，氧化鋁填料對環氧復合材料力學性能的提升大于氧化硅填料，這為氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料在特高壓GIL工程中力學性能與其他性能協同上提供了參考。

2.5 介電常數

圖9為25℃下不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料在10-1～106Hz 下的介電常數（ε′）。從圖9可以看出，隨著頻率的增加，各試樣的介電常數略有下降。

圖9 不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料在25℃、不同頻率下的介電常數Fig.9 Permittivity of the Al2O3-SiO2/EP composites with different proportions under different frequency at 25℃

圖10為50 Hz 下不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料在溫度為25～150℃的介電常數。從圖10可以看出，當溫度在100℃以下時，隨著溫度的升高，各試樣的ε′略微上升，變化基本不明顯；當溫度為100～125℃時，試樣的ε′開始有明顯的升高。在各個溫度點，隨著氧化硅填料占比的增加，復合材料整體的ε′都逐漸降低。這是因為在溫度高于100℃時，溫度接近環氧復合材料的玻璃化轉變溫度，環氧樹脂由玻璃態逐漸轉變為高彈態，內部的環氧鏈段運動更加劇烈，導致環氧材料的轉向極化在此時迅速增加，使復合材料的介電常數迅速上升。從圖10還可以看出，EA1S2介電常數的提升在100℃時較為明顯，這也與Tg的測量結果相對應，EA1S2 的Tg較低，它的偶極子轉向極化在100℃左右已經開始增加。

圖10 不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料在50 Hz、不同溫度下的介電常數Fig.10 Permittivity of the Al2O3-SiO2/EP composites with different proportions under different temperatures at 50 Hz

在25℃時，ES 的ε′為4.346 6，相比EA 的ε′（6.097 3）較低，這是因為氧化鋁填料的ε′大于氧化硅填料的ε′。根據簡單的有效介質理論[38]，氧化鋁是極性強的離子晶體，氧化硅是原子晶體，當氧化鋁填料加入到環氧體系中時，氧化鋁填料的離子位移極化增強了體系整體的極化強度，同時填料的加入也產生了界面極化，使得氧化鋁占比更多的共混體系整體的ε′更大。

2.6 體積電阻率

圖11為不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的體積電阻率（ρv）與溫度的關系。從圖11 可以看出，環氧復合材料的ρv隨溫度升高而逐漸下降，125℃時各試樣的ρv相比25℃時下降了一個數量級。在同一溫度下，氧化鋁填料的占比越大，環氧復合材料的ρv越大。25℃時，EA 的ρv（4.64×1015Ω·cm）相比ES 的ρv（3.15×1015Ω·cm）高，這主要是因為氧化鋁填料本身的電阻率大于氧化硅填料，共混體系的體積電阻率隨氧化鋁占比增加而提高。

圖11 不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料在不同溫度下的體積電阻率Fig.11 Volume resistivity of the Al2O3-SiO2/EP composites with different proportions under different temperature

2.7 介質損耗因數

圖12為25℃下不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料在10-1～106Hz 的介質損耗因數（tanδ）。從圖12 可以看出，復合材料的tanδ隨頻率的升高先下降后上升，在低頻區，隨著氧化硅填料占比的增加，復合材料的tanδ逐漸上升，而在高頻區，各試樣tanδ的差距較小。

圖12 不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料在25℃、不同頻率下的介質損耗因數Fig.12 Dielectric loss factor of the Al2O3-SiO2/EP composites with different proportions under different frequency at 25℃

圖13為50 Hz 下不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料在25～150℃的tanδ。從圖13 可以看出，與介電常數隨溫度變化的趨勢相同，當溫度低于100℃時，隨著溫度的升高，各試樣的tanδ略微上升，變化并不明顯；當溫度為100～125℃時，試樣的tanδ開始有明顯的升高，與試樣的ε′在玻璃化轉變溫度附近明顯升高的趨勢相同。該頻率下，在各溫度點，隨氧化鋁填料占比的增加，共混體系的tanδ都有所降低。結合圖12 和圖13 進行分析，這主要是因為摻入氧化鋁填料后的環氧材料電導小于摻入氧化硅填料后的環氧材料。

圖13 不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料在50 Hz、不同溫度下的介質損耗因數Fig.13 Dielectric loss factor of the Al2O3-SiO2/EP composites with different proportions under different temperature at 50 Hz

2.8 電氣強度

對不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料進行工頻電氣強度測試，得到電氣強度的威布爾分布如圖14 所示，尺度參數（α）和形狀參數（β）如表5所示。α表示擊穿概率為63.2%時的電氣強度，它類似于正態分布的平均值，表示試樣的可信電氣強度；β是表征失效電壓范圍的值，β值越大，則表明擊穿電壓或擊穿次數的范圍越小，它類似于正態分布的標準差的倒數。

圖14 不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料電氣強度的威布爾分布圖Fig.14 Weibull distribution of power frequency breakdown strength of the Al2O3-SiO2/EP composites with different proportions

表5 試樣的尺度參數和形狀參數Tab.5 Scale and shape parameters of samples

從圖14可以看出，環氧復合材料的電氣強度隨氧化硅填料占比的增加而提高。EA 的電氣強度為27.99 kV/mm，ES 的電氣強度為36.63 kV/mm。固體電介質的擊穿形式主要分為電擊穿、熱擊穿、電-機械擊穿和局部放電擊穿[39]。在介電測試中發現，氧化鋁占比越高的試樣介電常數越高，其極化能力更強，即分子在外加電場作用下極化程度更高。這促進了電子和離子的形成和移動，產生更多正負電荷對，加強了介質中的空間電荷積累，加劇電場的畸變，導致電擊穿的概率增大。

2.9 耐電弧性能

對不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料進行耐電弧試驗，通過對試樣表面上的兩支鎢電極施加交流電壓，對試樣的表面進行燒蝕，當試樣無法耐受電弧的燒蝕時，表面會失效形成一條碳化的導電通道，記錄試樣從電弧開始到表面失效的總時間，用來表征試樣的耐電弧強度。各試樣的耐電弧性能如圖15 所示。從圖15 可以看出，環氧復合材料的耐電弧性能隨氧化鋁填料占比的增加先略微上升后下降，其中EA1S1 的耐電弧時間最長，可達186.63 s。但總的來說，各實驗組耐電弧時間差距不大，且均大于180 s，其耐電弧性能滿足特高壓GIL設備要求[20]。

圖15 不同比例氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的耐電弧時間Fig.15 Arc resistance time of the Al2O3-SiO2/EP composites with different proportions

3 結 論

（1）隨著氧化鋁填料占比的增加，氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料的韌性和剛度增大，拉伸、彎曲和沖擊性能提升。

（2）隨著氧化硅填料占比的增加，氧化鋁-氧化硅共混環氧復合材料不同溫度下的介電常數減小，擊穿性能增強，不同溫度下的體積電阻率增大，介質損耗因數減小。純微米氧化硅環氧復合材料的電氣強度最高，可達36.63 kV/mm。

（3）相比摻入單一填料，摻入氧化鋁和氧化硅兩種填料會略微降低環氧復合材料的玻璃化轉變溫度和增大熱膨脹系數，但共混體系的導熱性能和耐電弧性能有所提升，當氧化鋁和氧化硅填料體積比為1∶1 時，復合材料的導熱系數和耐電弧時長最高，耐電弧時長可達186.63 s，導熱系數可達1.198 W/(m·K)，比純氧化鋁環氧和純氧化硅環氧材料分別提高了4.68%和24.53%。

（4）研究制備的各實驗組試樣電學、熱學和力學性能良好。探究得到氧化鋁和氧化硅填料對環氧復合材料各性能影響的規律和協同效應，可以為不同工作環境下高性能特高壓GIL絕緣子材料開發與結構設計提供參考。