聚乙烯-納米蒙脫土復(fù)合物的空間電荷特性與介電性能研究.pdf

1、介質(zhì)內(nèi)部的空間電荷行為在工程電介質(zhì)電老化擊穿過程中起著極其重要的作用，已經(jīng)成為制約高壓電力設(shè)備發(fā)展的一個(gè)不可忽視的因素。特別是高壓直流電纜中所出現(xiàn)的空間電荷問題，已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)外越來越多的關(guān)注。人們正嘗試?yán)酶鞣N方法來抑制空間電荷的產(chǎn)生與積累，以減小由于空間電荷效應(yīng)對(duì)絕緣帶來的損傷。在聚合物絕緣中添加納米粒子抑制空間電荷的方法就是目前所采取的有效措施之一。
　　本文以低密度聚乙烯(LDPE)為基體聚合物，以采用不同有機(jī)化處理的層狀

2、蒙脫土(O-MMT和S-O-MMT)為無機(jī)填料，以馬來酸酐接枝聚乙烯(PEMA)為相容劑，雙叔丁基過氧化二異丙基苯(BIPB)為交聯(lián)劑，分別采用熔融插層法和熔融插層復(fù)合化學(xué)交聯(lián)兩步法制備了聚乙烯/有機(jī)化蒙脫土(PE/O-MMT、PE/S-O-MMT)納米復(fù)合物和交聯(lián)聚乙烯/有機(jī)化蒙脫土(XLPE/O-MMT)納米復(fù)合物。分別利用X-射線衍射(XRD)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)對(duì)納米蒙脫土

3、結(jié)構(gòu)及聚乙烯/納米蒙脫土復(fù)合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析表征。結(jié)果表明:經(jīng)有機(jī)化處理后蒙脫土片層間距由1.25 nm增加至2.39 nm;紅外光譜中的不對(duì)稱-CH3及-CH2-吸收峰證明，插層劑和偶聯(lián)劑分別與蒙脫土中陽(yáng)離子和羥基發(fā)生了化學(xué)反應(yīng);在相容劑的協(xié)同作用下，O-MMT在LDPE中呈現(xiàn)出剝離型的均勻分散狀態(tài)。
　　利用電聲脈沖法(PEA)試驗(yàn)研究了PE/O-MMT和XLPE/O-MMT納米復(fù)合物的空間電荷特性。對(duì)比研究了蒙脫土含量、偶

4、聯(lián)劑、相容劑等對(duì)復(fù)合物交流擊穿、電樹枝、電導(dǎo)以及介質(zhì)損耗特性等的影響。含有O-MMT的PE/O-MMT試樣和XLPE/O-MMT試樣都表現(xiàn)出不同程度的抑制空間電荷的能力。純LDPE試樣在陰極附近存在同極性電荷，而PE/O-MMT試樣則在陰極附近存在少量異極性電荷，且短路時(shí)電荷的釋放速度也較緩慢;PE/S-O-MMT和PE/C/O-MMT與PE/O-MM相比，電極附近的異極性電荷幾乎消失不見，且短路時(shí)電荷的釋放變得更緩慢。O-MMT的引入

5、使復(fù)合材料的介電常數(shù)ε減小，而介電損耗因數(shù)tanδ則略有提高。其中:3 wt％ S-O-MMT摻量的復(fù)合材料試樣ε減小最明顯。所有含O-MMT的試樣，絕緣電導(dǎo)率都不同程度地減小，而其擊穿場(chǎng)強(qiáng)則顯著提高。尤其是在實(shí)驗(yàn)溫度為60～90℃時(shí)，加入相容劑PEMA的復(fù)合材料試樣其擊穿場(chǎng)強(qiáng)為L(zhǎng)DPE的1.35～1.70倍。與LDPE試樣相比，在相同引發(fā)條件下，含O-MMT的復(fù)合材料試樣其電樹枝生長(zhǎng)速度和長(zhǎng)度明顯減小，且LDPE試樣的電樹枝形狀主要表