环氧树脂因具有较好的电气绝缘性、价格低廉等特点,被广泛用做高压电气设备的绝缘材料。然而,随着特高压输电的不断发展,相应高压电气设备的绝缘性能要求愈来愈高,因此进一步提高环氧树脂的绝缘性能尤为重要。本文采用单一偶联剂和端羧基超支化聚酯（Carboxyl-terminated Hyperbranched Polyester,CHBP）协同偶联剂处理的SiO₂对环氧树脂进行改性,研究不同改性方式及掺加量的SiO₂对环氧树脂绝缘性能的影响。首先,利用单一偶联剂及CHBP联合偶联剂两种方式对SiO₂表面进行改性处理,通过傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱表征分析改性前后SiO₂表面结构的变化。然后,制备不同改性方式及掺杂量下SiO₂/环氧树脂样品,观测SiO₂在环氧基体中的分散特性,研究超支化聚酯协同偶联剂改性处理SiO₂对环氧复合材料陷阱能级、电荷量、交流击穿场强、相对介电常数、导热率等电气及导热性能的影响。实验结果表明,相比于单一偶联剂,表面接枝有CHBP的SiO₂在环氧基体中分散程度更好。热刺激去极化电流测试结果表明,纳米SiO₂表面超支化的引入可在SiO₂与环氧基体界面区产生0.86¹.15 eV深陷阱,抑制了空间电荷的积累;超支化处理后SiO₂掺加量为5 wt%时,SiO₂/环氧树脂样品局放起始电压和导热系数均达到最大值,分别为23.6 kV和0.145W/m·℃;同时试样的介质损耗因数和相对介电常数下降至0.58%、4.38;增加纳米粒子掺加量至7 wt%时,SiO₂/环氧树脂击穿场强达到39.8 kV/mm,较单一偶联剂处理提升了21%,同时,SiO₂/环氧树脂的体积电阻率较单纯偶联剂接枝处理提升幅度达到了44%。综上所述,CHBP在SiO₂表面引入超支化长链,使得SiO₂在环氧基体中的团聚有显著改善,SiO₂与环氧基体间连结更加紧密复杂,且界面区出现了能级更高的陷阱,继而使SiO₂/环氧树脂的绝缘性能得到了进一步提升。