PBO纖維增強(qiáng)復(fù)合泡沫絕緣材料的制備及性能研究

劉云鵬， 麻云帆， 劉賀晨， 張銘嘉， 周松松， 李樂(lè)， 田正波， 蘇錚

（1.華北電力大學(xué) 河北省綠色高效電工新材料與設(shè)備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 保定，071003；2.中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司，北京 100192；3.襄陽(yáng)國(guó)網(wǎng)合成絕緣子有限責(zé)任公司，湖北 襄陽(yáng) 410000）

0 引 言

近年來(lái)，為提升電氣設(shè)備在施工、運(yùn)維等方面的便捷性及外絕緣性能，支柱復(fù)合絕緣子逐步取代支柱陶瓷絕緣子成為超、特高壓電氣設(shè)備的重要絕緣組件[1]。其中，作為支柱復(fù)合絕緣子最重要的結(jié)構(gòu)部件，絕緣芯體既要能夠承擔(dān)外界的機(jī)械荷載，還需提供可靠的電氣絕緣性能[2-4]。目前，泡沫填充絕緣芯體能夠在保證自身輕質(zhì)高絕緣的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)大尺寸芯體的制備，具備成為主流絕緣芯體的前景。以空心微球?yàn)樘盍?，以環(huán)氧樹(shù)脂為基體的復(fù)合泡沫材料，在吸水率、水?dāng)U散泄漏電流、電氣強(qiáng)度等方面具有良好性能，較好地改善了傳統(tǒng)聚氨酯泡沫材料耐水滲透性差的問(wèn)題。然而復(fù)合泡沫材料存在熱穩(wěn)定性差、韌性差的缺陷，主要原因在于該材料在溫度改變時(shí)會(huì)因?yàn)槊浛s效應(yīng)而發(fā)生較大的體積變化，從而出現(xiàn)與其他材料結(jié)合界面開(kāi)裂的情況。同時(shí)，空心微球的熱導(dǎo)率較低，材料在制作和使用過(guò)程中熱量傳導(dǎo)困難，會(huì)進(jìn)一步引起材料黃變。上述缺陷將對(duì)復(fù)合泡沫材料的絕緣性能產(chǎn)生較大影響。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于聚合物材料熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度的改進(jìn)方法包括納米填料增強(qiáng)改性、樹(shù)脂改性、纖維增強(qiáng)改性等，其中纖維增強(qiáng)改性的方法因具備批量化生產(chǎn)的可行性而被廣泛應(yīng)用[5-8]。聚對(duì)苯撐苯并二噁唑（poly(p-phenylene benzobisoxazole)，PBO）纖維具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度高模量、耐水性好、耐熱性和熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，是優(yōu)秀的纖維增強(qiáng)材料[7]。GU J等[8]研究發(fā)現(xiàn)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的PBO纖維即可使聚氨酯材料的力學(xué)性能顯著提升。PENG T等[9]對(duì)PBO纖維改性環(huán)氧樹(shù)脂材料進(jìn)行了疲勞老化試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)老化后材料的拉伸模量、剪切強(qiáng)度降幅較小，PBO纖維改性的材料具有良好的抗疲勞性能。此外，文獻(xiàn)[10-11]研究了PBO纖維改性環(huán)氧樹(shù)脂的電氣強(qiáng)度、體積電阻率等關(guān)鍵電學(xué)性能。上述研究表明，PBO纖維可以顯著改善和提升聚合物基復(fù)合材料的力學(xué)及電學(xué)性能。同時(shí)，考慮到PBO纖維自身所具備的負(fù)熱膨脹性能，這將有助于補(bǔ)償溫度變化時(shí)聚合物材料的體積變化，對(duì)于聚合物材料熱穩(wěn)定性的提高和開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)的降低有顯著作用[12-13]。

綜上所述，采用PBO纖維改性復(fù)合泡沫材料以提升支柱復(fù)合絕緣子芯體材料的力學(xué)及熱學(xué)性能具備可行性。本文利用PBO纖維作為增強(qiáng)材料開(kāi)展復(fù)合泡沫材料的增強(qiáng)改性研究。通過(guò)將不同含量的PBO纖維引入到填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）空心微球的復(fù)合泡沫材料中，得到改性的芯體材料，并對(duì)材料的熱學(xué)、電學(xué)和力學(xué)性能進(jìn)行綜合評(píng)估。通過(guò)分析獲得適合的復(fù)合泡沫材料配方，以期為解決現(xiàn)有特高壓絕緣芯體缺陷問(wèn)題提供理論支撐和數(shù)據(jù)參考。

1 試 驗(yàn)

1.1 主要原材料

雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂（環(huán)氧值為0.51 mol/100 g）、甲基六氫鄰苯二甲酸酐（工業(yè)純），浙江珀力姆電氣科技有限公司；2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚，純度為95%，阿拉丁試劑有限公司；聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）有機(jī)空心微球，密度為22～28 kg/m3，平均粒徑為50 μm，阿克蘇公司；聚對(duì)苯撐苯并二噁唑（PBO）纖維，AS高強(qiáng)型，長(zhǎng)度為3 mm，直徑為15 μm，中科金琦公司。

1.2 樣品制備

PBO纖維增強(qiáng)復(fù)合泡沫材料的制備流程如圖1所示，將雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚按質(zhì)量比100∶75∶0.3配置得到基體樹(shù)脂，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的PMMA微球，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的PBO纖維。然后使用真空行星攪拌儀以600 r/min的速度攪拌均勻，將攪拌均勻的混合料倒入模具，在95℃的真空環(huán)境下靜置8 h完成脫泡固化。固化后的樣品需裁切成相應(yīng)的形狀尺寸進(jìn)行性能測(cè)試。

圖1 樣品制備流程圖Fig.1 Preparation flow char of samples

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 基礎(chǔ)性能

按照GB/T 16535—2008采用NETZSCH DIL-402SE型熱膨脹儀對(duì)樣品的熱膨脹率進(jìn)行測(cè)量；按照ASTM E1461:2013采用NETZSCH LFA-427型激光導(dǎo)熱測(cè)試儀對(duì)樣品的熱導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)量；使用STA 449 F3型熱重分析儀（TGA）測(cè)試樣品的熱穩(wěn)定性，升溫速率為5 K/min，氮?dú)夥諊话凑誃S EN 13726-1:2002測(cè)試樣品的吸水率。

1.3.2 力學(xué)性能

拉伸破壞試驗(yàn)及彎曲破壞試驗(yàn)分別按照ISO 527-4:2021和ISO 14125:1998采用ETM-104C型通用試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行，彎曲樣品尺寸為1 mm×15 mm×40 mm，加載時(shí)跨距為20 mm，拉伸樣品為啞鈴形，厚度為1 mm，標(biāo)距為50 mm，中間平行段寬度為10 mm。加裝樣品時(shí)確保其中心線與夾具中心線一致，載荷加載速度為10 mm/min。

落錘沖擊試驗(yàn)按照GB/T 1843—2008采用Instron-9350型落錘試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行，落錘直徑為20 mm，樣品厚度為1 mm，樣品長(zhǎng)寬均為45 mm。

熱力學(xué)性能使用TA-Q800動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試頻率為2 Hz，振幅為10 μm，溫度為30～120℃，升溫速率為5 K/min，記錄升溫過(guò)程中樣品在額定變形下的響應(yīng)，分析模量的變化。

1.3.3 電氣性能

使用YG9100型抗干擾介質(zhì)損耗測(cè)試儀對(duì)樣品在常溫50 Hz頻率下的介電性能進(jìn)行測(cè)量，樣品厚度為4 mm，每種樣品在2 kV試驗(yàn)電壓下至少測(cè)量10次，結(jié)果取平均值。

按照GB/T 1408.1—2016測(cè)試樣品的電氣強(qiáng)度，電極為球-球電極，樣品厚度為1 mm，升壓速率為2 kV/s，電極與樣品需浸沒(méi)在二甲基硅油中防止沿面閃絡(luò)，每種試樣至少測(cè)試20個(gè)樣品。

泄漏電流試驗(yàn)按照IEC 62217-2012進(jìn)行，測(cè)試回路如圖2所示。為了更有效地表征流經(jīng)纖維與樹(shù)脂、微球與樹(shù)脂界面處的泄漏電流，在試樣表面粘貼銅箔作為外表面屏蔽電極。試驗(yàn)過(guò)程中施加有效值為12 kV的工頻交流電壓，通過(guò)DM-3068型數(shù)字萬(wàn)用表記錄電流值，精度為±0.1 μA，采樣頻率為20 Hz。

圖2 泄漏電流測(cè)試回路Fig.2 Test circuit of leakage current

2 結(jié)果與討論

2.1 熱性能與吸水性

復(fù)合泡沫材料在釋放固化反應(yīng)熱以及在高溫環(huán)境下工作時(shí)過(guò)高的熱膨脹可能導(dǎo)致材料開(kāi)裂或脫層現(xiàn)象，從而出現(xiàn)失效破壞[14]。因此，復(fù)合泡沫材料的熱膨脹率應(yīng)盡可能接近支柱復(fù)合絕緣子外層材料的熱膨脹率才能保證較長(zhǎng)的使用壽命。圖3為不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)PBO纖維改性復(fù)合泡沫材料在40、60、80、100℃下的熱膨脹率。

圖3 PBO纖維含量對(duì)材料熱膨脹系數(shù)的影響Fig.3 Effects of PBO fiber content on thermal expansion coefficient of materials

從圖3可以看出，4個(gè)溫度下復(fù)合泡沫材料的熱膨脹率均隨PBO纖維含量的增加而下降。以100℃為例，相較于無(wú)PBO纖維的復(fù)合泡沫材料，PBO纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的復(fù)合泡沫材料熱膨脹系數(shù)分別降低了8%、17%、20%及27%。復(fù)合泡沫材料的熱膨脹性能主要取決于分子鏈段的運(yùn)動(dòng)以及分子鏈間的相互作用[15-16]。PBO纖維與分子鏈結(jié)合并依靠其自身較低的熱膨脹系數(shù)（6×10-6℃-1）對(duì)復(fù)合泡沫材料起到機(jī)械束縛作用，從而限制復(fù)合泡沫材料的熱變形[17]。因此PBO纖維能夠較大程度地改善復(fù)合泡沫材料在各溫度下的熱膨脹現(xiàn)象。通常情況下支柱復(fù)合絕緣子的外層材料為玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP），熱膨脹系數(shù)為6×10-6℃-1[14]，與復(fù)合泡沫材料的熱膨脹系數(shù)接近，因此PBO纖維的添加能夠降低復(fù)合泡沫材料潛在的熱應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)TGA分析不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)PBO纖維對(duì)復(fù)合泡沫材料熱降解行為的影響，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，隨著PBO纖維含量的增加，復(fù)合泡沫材料在熱降解過(guò)程中的殘余質(zhì)量提升。表1給出了不同含量PBO纖維復(fù)合泡沫材料5%失重溫度（T5%）、最大失重率溫度（Tmax）的變化情況。從表1可以看出，隨著PBO纖維含量的增加，復(fù)合泡沫材料的T5%下降，而Tmax提升。由此可見(jiàn)，PBO纖維較低的熱導(dǎo)率會(huì)導(dǎo)致復(fù)合泡沫材料在承受極端溫度時(shí)，內(nèi)部熱量迅速累積，使得復(fù)合泡沫材料的初始熱解溫度降低。同時(shí)，PBO纖維的加入對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的固化過(guò)程產(chǎn)生了影響。當(dāng)熱解溫度進(jìn)一步提升時(shí)，復(fù)合泡沫材料進(jìn)一步分解，PBO纖維占比提升，其所含分子鏈的共軛芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)賦予所在區(qū)域較高的耐熱性能，致使Tmax及殘留率隨著PBO纖維含量的增加而提升[18]。

表1 不同PBO纖維含量復(fù)合泡沫材料的熱穩(wěn)定性參數(shù)Tab.1 Thermal stability parameters of composite foam materials with different PBO fiber content

圖4 PBO纖維含量對(duì)材料熱穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effects of PBO fiber content on thermal stability of materials

水分會(huì)通過(guò)滲透作用侵入復(fù)合泡沫材料加速材料的塑化和水解[19]。不同PBO纖維含量對(duì)復(fù)合泡沫材料吸水率的影響如圖5所示。PBO纖維具有較多的疏水基團(tuán)，纖維回潮率較低[20]。因此在分析吸水率時(shí)可近似認(rèn)為纖維吸水率為0，多數(shù)水分通過(guò)擴(kuò)散和毛細(xì)作用滲入復(fù)合泡沫材料的微觀界面層，進(jìn)而導(dǎo)致質(zhì)量變化[21]。從圖5可以看出，經(jīng)過(guò)1 000 h的浸泡，隨著PBO纖維含量的增加，復(fù)合泡沫材料的吸水率提高，這是由于隨著PBO纖維含量的增加，在復(fù)合泡沫材料中引入了更多的界面，進(jìn)而導(dǎo)致吸水率升高。盡管纖維含量增加致使材料的吸水率提升，但當(dāng)PBO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%時(shí)，復(fù)合泡沫材料的吸水率依然維持較低的水平，僅為0.361%。

芯體材料在固化成型過(guò)程中會(huì)釋放大量的反應(yīng)熱，同時(shí)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中也需承受較高的環(huán)境溫度，因此過(guò)低的熱導(dǎo)率會(huì)導(dǎo)致熱量在芯體內(nèi)部積聚，誘發(fā)固化過(guò)程中的燒芯現(xiàn)象或加速芯體材料黃變[14]。因此有必要考察PBO纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)復(fù)合泡沫熱導(dǎo)率的影響，用以確定適合工藝生產(chǎn)的PBO纖維比例。圖6為不同PBO纖維含量復(fù)合泡沫材料的熱導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果。從圖6可以看出，隨著PBO纖維含量的增加，復(fù)合泡沫材料的熱導(dǎo)率呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)。相對(duì)于無(wú)纖維增強(qiáng)的復(fù)合泡沫材料（熱導(dǎo)率為0.105 W/(m·K)），PBO纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的復(fù)合泡沫材料熱導(dǎo)率降低最少，僅降低至0.100 W/(m·K)。而當(dāng)纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.6%及0.8%時(shí)，復(fù)合泡沫材料的熱導(dǎo)率相較于無(wú)纖維增強(qiáng)的材料分別下降了18.1%及27.6%。盡管PBO纖維屬于軸向高熱導(dǎo)率材料，但其徑向熱導(dǎo)率較低，并且在制備樣品過(guò)程中，纖維的團(tuán)聚以及界面間隙的引入導(dǎo)致材料內(nèi)部未能構(gòu)建良好的導(dǎo)熱通路，因此無(wú)法發(fā)揮PBO纖維的高導(dǎo)熱性[12]。在PBO纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)，纖維近似于“海島”結(jié)構(gòu)分布于復(fù)合泡沫材料中，對(duì)材料的傳熱沒(méi)有明顯影響，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.4%時(shí)，過(guò)多的纖維團(tuán)聚將復(fù)合泡沫材料區(qū)域分割，熱量無(wú)法在泡沫材料中快速傳遞，導(dǎo)致熱導(dǎo)率下降明顯[22]。

圖6 PBO纖維含量對(duì)材料熱導(dǎo)率的影響Fig.6 Effects of PBO fiber content on thermal conductivity of materials

2.2 力學(xué)性能

芯體材料需具備一定程度的模量及強(qiáng)度以保證其在運(yùn)行過(guò)程中抵抗長(zhǎng)期靜態(tài)載荷的能力。圖7為不同PBO纖維含量的復(fù)合泡沫材料在拉伸彎曲破壞下的強(qiáng)度及模量。

圖7 材料的拉伸彎曲強(qiáng)度及模量Fig.7 Tensile and bending strength and modulus of materials

從圖7可以看出，PBO纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的復(fù)合泡沫材料具備最高的抵抗拉伸、彎曲破壞的能力，其拉伸模量及彎曲模量分別達(dá)到431.0 MPa及872.0 MPa，超出無(wú)纖維增強(qiáng)的復(fù)合泡沫材料的拉伸模量及彎曲模量60.0%及34.0%；拉伸強(qiáng)度及彎曲強(qiáng)度達(dá)到了17.0 MPa及22.6 MPa，超出無(wú)纖維的復(fù)合泡沫材料的拉伸強(qiáng)度及彎曲強(qiáng)度55.0%及9.2%。當(dāng)PBO纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.2%時(shí)，隨著纖維含量的增加，除彎曲強(qiáng)度外復(fù)合泡沫材料的靜態(tài)力學(xué)性能整體呈現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，適量的PBO纖維能夠在復(fù)合泡沫材料受力時(shí)起到阻礙微裂紋產(chǎn)生及發(fā)展的作用。而當(dāng)纖維含量過(guò)高時(shí)，纖維的團(tuán)聚及引入的過(guò)多界面均會(huì)導(dǎo)致復(fù)合泡沫內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力集中，導(dǎo)致阻裂作用不明顯[23]。

落錘沖擊試驗(yàn)可以有效反映復(fù)合泡沫材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)響應(yīng)情況。表2為復(fù)合泡沫材料的落錘沖擊試驗(yàn)結(jié)果。從表2可以看出，當(dāng)纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.2%時(shí)，復(fù)合泡沫材料對(duì)于落錘的阻滯力明顯升高，其中阻滯行程在纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%達(dá)時(shí)到最大值，此時(shí)復(fù)合泡沫材料吸收沖擊能量的能力最佳，隨后逐步遞減。

表2 材料的落錘沖擊試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Drop-weight impact test results of materials

2.3 電氣性能

介質(zhì)損耗是衡量絕緣材料優(yōu)劣的參數(shù)之一，置于交流電場(chǎng)中的介質(zhì)以熱量的形式表現(xiàn)能量損耗，過(guò)高的發(fā)熱量會(huì)造成材料的熱老化甚至熱擊穿。圖8為不同PBO纖維含量復(fù)合泡沫材料的介質(zhì)損耗因數(shù)。從圖8可以看出，各復(fù)合泡沫材料的介質(zhì)損耗因數(shù)基本都保持在0.28%左右。由于PBO纖維自身具備較高的絕緣性能，因此其添加量的不同并不會(huì)對(duì)復(fù)合泡沫材料的介質(zhì)損耗產(chǎn)生明顯影響。

圖8 PBO纖維含量對(duì)材料介質(zhì)損耗因數(shù)的影響Fig.8 Effects of PBO fiber content on dielectric loss factor of materials

耐壓特性能夠直觀展現(xiàn)材料的絕緣強(qiáng)度，本研究采用威布爾分布模型對(duì)不同PBO纖維含量復(fù)合泡沫材料的電氣強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖9所示，相應(yīng)的特征電氣強(qiáng)度及形狀參數(shù)β如表3所示。從圖9和表3可以看出，隨著PBO纖維含量的增加，復(fù)合泡沫材料的電氣強(qiáng)度呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。當(dāng)PBO纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0增加到0.8%時(shí)，材料在63.2%擊穿概率下的電氣強(qiáng)度逐步下降，分別為31.23、30.53、30.27、29.81、28.92 kV/mm。造成這一現(xiàn)象的原因在于PBO纖維的引入致使存在氣隙的界面總表面積增大，局部電場(chǎng)均勻程度下降[24]。同時(shí)，熱導(dǎo)率的降低也提高了復(fù)合泡沫材料熱擊穿的概率。但PBO纖維增強(qiáng)復(fù)合泡沫材料依然具有超過(guò)20 kV/mm的電氣強(qiáng)度，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的聚氨酯填充材料3～5 kV/mm的電氣強(qiáng)度[25-26]。

表3 不同纖維含量樣品的電氣強(qiáng)度及參數(shù)Tab.3 Electric strength and parameters of samples with different fiber content

圖9 PBO纖維含量對(duì)材料電氣強(qiáng)度的影響Fig.9 Effects of PBO fiber content on electric strength of materials

泄漏電流是衡量絕緣材料性能好壞的重要參數(shù)之一，是產(chǎn)品安全性能的主要指標(biāo)。圖10為PBO纖維含量對(duì)復(fù)合泡沫材料泄漏電流的影響。從圖10可以看出，隨著PBO纖維含量的增加，復(fù)合泡沫材料的泄漏電流呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。當(dāng)PBO纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0增加到0.2%時(shí)，材料的泄漏電流從29.91 μA增大到31.41 μA，增大了5.02%；當(dāng)PBO纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.2%增加至0.8%時(shí)，材料的泄漏電流有微弱增長(zhǎng)，僅從31.41 μA增大至31.83 μA。造成泄漏電流增大的原因在于纖維含量的增加為復(fù)合泡沫材料增加了很多新的界面，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中脫泡不完全、攪拌加熱過(guò)程中融入空氣等原因都會(huì)造成材料的泄漏電流增大。同時(shí)在切割打磨樣品時(shí)，會(huì)不可避免地留下粗糙表面，從而增加對(duì)環(huán)境水分的吸收，而材料的潮濕同樣會(huì)使泄漏電流提升，絕緣性能降低。

圖10 PBO纖維含量對(duì)材料泄漏電流的影響Fig.10 Effects of PBO fiber content on leakage current of materials

3 結(jié) 論

（1）不同溫度下復(fù)合泡沫材料的熱膨脹率均隨PBO纖維含量的增加而下降。PBO纖維能夠較大程度地改善復(fù)合泡沫材料的熱膨脹性能，降低其潛在的熱應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)。

（2）加入PBO纖維后，復(fù)合泡沫材料的吸水率略有升高，但仍保持較低水準(zhǔn)，滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用要求。

（3）PBO纖維的加入對(duì)復(fù)合泡沫材料的力學(xué)性能提升較為明顯，其中PBO纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的復(fù)合泡沫材料具備最高的拉伸、彎曲強(qiáng)度和模量，相對(duì)無(wú)纖維的復(fù)合泡沫材料的拉伸模量及彎曲模量提高了60.0%及34.0%，相對(duì)無(wú)纖維的復(fù)合泡沫材料的拉伸強(qiáng)度及彎曲強(qiáng)度提高了55.0%及9.2%，當(dāng)PBO纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%時(shí)，復(fù)合泡沫材料落錘沖擊試驗(yàn)吸收的能量達(dá)到最高。

（4）PBO纖維的加入使復(fù)合泡沫材料的絕緣性能呈現(xiàn)一定程度的下降，隨著纖維含量的增加，復(fù)合泡沫材料的擊穿性能下降明顯，介電性能保持良好，泄漏電流有微弱提升。

綜上，使用PBO纖維作為復(fù)合泡沫材料的增強(qiáng)材料，能夠一定程度上改善復(fù)合泡沫材料的力學(xué)性能和熱性能，當(dāng)PBO纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%時(shí)，復(fù)合泡沫材料的綜合性能最佳，有望作為絕緣芯體材料得到廣泛應(yīng)用。