油纸复合绝缘是电力变压器内部最主要的绝缘方式,在变压器所有事故中,更多的是由于其绝缘系统出现老化所造成的。与绝缘油相比,绝缘纸发生老化是不可逆的,它的性能直接决定着变压器的使用寿命,甚至将影响整个电力网络安全稳定运行的状态。间位芳纶纤维（PMIA）是一种绝缘性能更优越的新型高科技材料,已在变压器的绝缘领域中得到应用。就提高变压器使用寿命和电网的安全运行而言,对PMIA及提升其绝缘性能的研究具有一定的现实意义。本文基于分子模拟的方法对提升PMIA的热稳定性及力学性能展开了研究,并深入分析了其性能提升背后的微观机理。经模拟结果综合分析后,取得以下主要的研究成果:1)通过对比经纳米SiO₂改性和未被改性的PMIA模拟结果发现,改性之后的PMIA玻璃态转变温度得到了提升,在玻璃态转变的过程中,间位芳纶分子链的运动及力学性能均发生突变,显然未改性的模型发生突变的温度范围低于改性后的模型。微观机理分析发现,自由体积的变化与玻璃态转变温度的变化也有着一定的相关性。在PMIA经纳米SiO₂掺杂之后,减小了整个体系中的自由体积,使其内部联系得更加紧密,这对增强机体的热稳定性与力学性能是有利的。2)通过研究纳米SiO₂经硅烷偶联剂KH550表面修饰及不同修饰程度带给PMIA性能变化的模拟结果可知,对SiO₂表面适当接枝KH550可以进一步提升PMIA的热稳定性及力学性能。在提升该性能方面,SiO₂表面接枝率为12%时的提升效果并没有比接枝率为6%时的更显著,甚至在抗剪切性能上弱于不接枝时的提升效果。微观机理分析发现,适当的对SiO₂表面接枝能够进一步缩减体系内部的自由体积,但当接枝率更高时,接枝的KH550分子相距较近,易形成半封闭的空间结构,不仅阻碍了SiO₂与基体的相互作用,而且反使体系的自由体积增大,可供分子链运动的空间更多,这是在热稳定性与力学性能方面不如前者的一个重要原因。3)为抑制水分对PMIA性能的危害,对比研究了在SiO₂表面两种不同改性方法对水环境下PMIA性能影响的变化。模拟结果发现,在水环境下,纳米SiO₂表面接枝KH550后依然能够进一步提升PMIA的热稳定性及力学性能,但与接枝三聚氰胺后的SiO₂相比,后者对提升PMIA热稳定、力学性能方面表现得更出色。微观机理分析表明,SiO₂纳米粒子表面接枝三聚氰胺后,H₂O分子的扩散能力得到了更为有效的抑制,从而减弱了H₂O分子对机体内部稳定性的破坏作用。用三聚氰胺修饰的SiO₂相比使用KH550进行修饰的方法,前者在SiO₂表面形成了更多的氢键附着位点,束缚了H₂O分子的扩散运动也加强了分子链之间更加紧密的联系,因此呈现出了在水环境下提升PMIA热稳定性及力学性能的方面,使用三聚氰胺相比KH550来修饰SiO₂更为出色的原因。