摘要：环氧树脂作为高压输变电设备的核心本体绝缘材料，在高压直流（HVDC）输电电压等级提升背景下，面临高电场、高温热电耦合的严苛工况，易发生电荷积聚与电场畸变，引发绝缘击穿，亟需通过微尺度调控改善其电荷输运特性。本研究以共轭有机小分子为电压稳定剂，提出掺杂调控电荷输运的策略，探究其对环氧树脂深陷阱的调控机制及高压直流绝缘性能的提升效果。选取(E)-2'-羟基查尔酮、萘四甲酸二酐、蒽醌等6种电子结构差异显著的共轭有机小分子，以0.5wt%掺量掺入双酚A型环氧树脂基体，通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱表征材料微观分散状态与化学相容性，利用差示扫描量热、热重分析测试热机械性能与热稳定性，结合等温表面电位衰减、电阻率-温度特性测试及直流击穿试验，系统分析分子结构特征对环氧树脂陷阱能级分布、高温电荷输运及直流击穿特性的影响规律。结果表明，除萘四甲酸二酐因与基体相容性差出现宏观相分离外，其余5种小分子均通过氢键、电子云相互作用实现分子级均匀分散，且所有改性体系的玻璃化转变温度均有所提升，热分解稳定性与纯环氧树脂基本一致。高电子亲和性的醌基、酸酐基等极性官能团是引入深陷阱的关键，可在环氧树脂带隙中构建1.15eV以上的深能级陷阱，成为载流子有效散射中心，显著抑制高温下的载流子跳跃输运，降低体积电导率。其中蒽醌改性体系综合性能最优，其共轭二酮结构引入1.18eV深陷阱，且与基体相容性优异，70℃时体积电导率被抑制至1.18×10⁻¹⁵S/m，直流击穿强度提升至306.0kV/mm，较纯环氧树脂提高18%，形状参数达18.97，具备高结构可靠性。此外，对比实验证实，单纯的π-π共轭骨架无法形成抗高温热激发的深陷阱，而微观相分离等结构缺陷会抵消深陷阱的电荷抑制作用。本研究明确了共轭有机小分子结构对环氧树脂绝缘性能的精细调控规律，证实高电子亲和性官能团与基体结构相容性的协同作用是设计高性能高压直流绝缘材料的核心，为新型高压直流绝缘材料的分子设计与制备提供了理论依据和技术支撑。

关键词：环氧树脂；高压直流；共轭有机小分子；深陷阱；电荷输运；击穿强度