环氧树脂（EP）材料因具有优异绝缘性能、力学性能和易加工成型等优点,已经广泛应用在电力、电子工业、汽车工业和航空航天工业等领域。电晕放电引起的绝缘失效威胁电气系统的安全,这在电气技术发展的过程中一直是备受关注的问题。电晕放电一般不会在短期内导致绝缘失效,但会由于长期作用导致绝缘退化而最终导致绝缘失效。因此,在尽量保持绝缘材料原有优异性能的基础上提高其耐电晕性能是一个重要的研究方向。本文设计了复合填料体系来改性环氧树脂,并采用超声分散和砂磨分散的方法制备环氧树脂复合材料,探索了复合填料对环氧树脂基体性能的影响和作用机理。本文采用水解-缩合的方法,利用苯基三乙氧基硅烷单体和硼酸三丁酯单体合成了有机硅-硼（Si-B）复合氧化物,以及采用不同型号的气相二氧化硅（SiO₂）分别合成了纳米SiO₂/EP、Si-B/EP、Si-B/SiO₂/EP（掺杂单种SiO₂粒子）和M型Si-B/SiO₂/EP（掺杂2种SiO₂粒子）复合材料。并对所制备的环氧树脂复合材料的介电性能、空间电荷特性、耐热性和耐电晕性能等进行了测试分析,阐述了填料的不同复合结构对其EP复合材料的上述性能的影响机理,并着重探讨了对耐电晕性能的影响机理。SiO₂/EP复合材料的热稳定性、击穿场强、介电系数、介电损耗和电导率均随纳米SiO₂粒子掺杂量的增加而有所升高;纳米SiO₂粒子掺杂量为2wt%时,击穿场强达到最大值为24.66 k V/mm,较纯EP材料提高了21.35%;SiO₂/EP复合材料耐电晕寿命随纳米SiO₂粒子掺杂量增加而增加。在室温、80 k V/mm的电场强度下,纳米SiO₂粒子掺杂量为8 wt%时,SiO₂/EP耐电晕寿命可达42.7h,是纯EP材料的18.9倍;但是介电系数和介电损耗的增幅较大,不利于复合材料的实际应用。与SiO₂/EP复合材料相比,Si-B/EP复合材料中设计合成的Si-B复合氧化物的掺杂可有效降低EP复合材料的介电系数和介电损耗。同时,随着Si-B复合氧化物掺杂量增加,Si-B/EP纳米复合材料的击穿场强和耐电晕寿命先增加后降低。在6 wt%的Si-B复合氧化物填料含量时,Si-B/EP复合材料的耐电晕寿命达到17.6h,是纯EP材料的8.38倍。但当Si-B复合氧化物掺杂量进一步增加,使得击穿场强进一步降低,导致耐电晕寿命下降。为了抑制EP复合材料介电损耗的增加,延长EP复合材料的耐电晕寿命,设计合成了复合填料体系的Si-B/SiO₂/EP复合材料。在6 wt%Si-B复合氧化物掺杂量的基础上,制备了不同SiO₂填料含量及SiO₂填料粒径的Si-B/SiO₂/EP复合材料。增加15 nm粒径SiO₂填料含量或固定15 wt%的SiO₂含量降低SiO₂填料粒径都会增加Si-B/SiO₂/EP复合材料的介电系数和介电损耗,但增幅要比SiO₂/EP复合材料小了很多。在1 Hz时,8 wt%SiO₂含量的SiO₂/EP复合材料的损耗是0.2815,而9 wt%的SiO₂添加量的Si-B/SiO₂/EP复合材料的损耗只有0.0076;含有15 wt%的6 nm粒径SiO₂填料的Si-B/SiO₂/EP复合材料具有最佳的空间电荷抑制效果和最佳的热稳定性。然而,具有15 wt%的15 nm粒径SiO₂填料的Si-B/SiO₂/EP复合材料具有最长的耐电晕寿命8.99 h（90°C、工频、80 k V/mm场强下测得）,是6 wt%S-B复合氧化物含量的Si-B/EP复合材料的7.49倍。根据实验结果分析提出了,与材料对空间电荷的抑制作用和材料的耐热性能对于材料耐电晕寿命的影响相比,电晕作用下材料的降解路径是一个更重要的因素。为延长材料在电晕作用下的降解路径,进一步改善EP复合材料的耐电晕性能,设计合成了M型掺杂Si-B/SiO₂/EP复合材料（M型掺杂,即同时混合掺杂两种不同粒径的SiO₂的填料）。利用分散在大粒径粒子之间的小粒径粒子来延长材料在电晕作用下的降解路径。实验结果表明,M型掺杂不仅可以增加Si-B/SiO₂/EP复合材料耐电晕寿命,还可以增加击穿场强。当6 nm粒径SiO₂填料与15 nm粒径SiO₂填料的质量比为1/6.89时,M型Si-B/SiO₂/EP复合材料的击穿场强为28.01 k V/mm,耐电晕寿命也达到了极大值13.23 h,较添加15 wt%的15 nm粒径SiO₂的Si-B/SiO₂/EP复合材料的击穿场强提升了8.5%,耐电晕寿命提升了47%。