聚烯烃混合材料相比于交联聚乙烯,在保障电缆绝缘优越电气性能的前提下,还能够克服交联聚乙烯电缆交联副产物残留及其回收难度高等缺点,因此作为一种潜在的电缆绝缘材料受到越来越广泛的关注。本文以纯的低密度聚乙烯(LDPE)为基料,采用10 wt%高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)同其共混,利用石墨烯作为新型电压稳定剂应用于聚烯烃混合材料,对石墨烯/聚烯烃复合电介质材料的电气绝缘性能进行实验研究和理论分析。采用溶液法制备石墨烯/聚烯烃复合材料,热压法制作试样,利用热重分析、差示扫描量热法、扫描电镜对材料进行热物理和微观形态表征;通过电树枝实时观察和局部放电同步测量、直流电导率测量、介电谱测量和脉冲电-声法空间电荷测量,研究了石墨烯/聚烯烃复合材料的电气绝缘性能。利用空间电荷测量去极化过程,研究了复合材料的陷阱能量分布。实验结果表明,添加0.002～0.02 wt%石墨烯能够提高聚烯烃混合材料的热稳定性,但材料热稳定性提高的程度与石墨烯的添加量没有明显关系;此外,石墨烯能够提高聚烯烃混合材料的结晶性能。恒定外施工频电压下的电树枝引发实验结果表明,0.2 wt%的石墨烯能够明显延长电树枝的引发时间,石墨烯的添加有利于复合材料中电树枝通道的局部放电过程。恒定升压速度下的电树枝引发实验结果表明,添加0.002～0.02 wt%石墨烯对聚烯烃混合材料起树电压无明显影响。不同温度条件下石墨烯/聚烯烃复合介质直流电导率测试结果表明,其直流电导率随温度的升高而增大,石墨烯能够明显降低LDPE/HDPE的直流电导率。介电谱测量结果表明,石墨烯能够增大聚烯烃混合材料的相对介电常数;此外,石墨烯/聚烯烃复合材料的介质损耗同石墨烯分散均匀性密切相关。空间电荷测试结果表明,石墨烯/聚烯烃复合介质的空间电荷密度随时间增加而升高,石墨烯能够抑制材料中的空间电荷积累,均匀电场分布。去极化过程中,石墨烯能够加快聚烯烃混合材料中空间电荷的衰减,其含量越高,空间电荷衰减越明显。陷阱能量分布理论计算结果表明,石墨烯/聚烯烃复合介质具有高的陷阱能级和陷阱能量密度,这有利于石墨烯/聚烯烃复合介质中空间电荷的抑制作用。