传统电力电缆抗水树绝缘材料主要通过熔融共混方式在基体中引入乙烯丙烯酸共聚物（EAA）、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯（SEBS）等极性物质,但这些物质与交联聚乙烯（XLPE）本体无法达到完全相容,容易出现团聚或分相的现象,劣化材料的电性能。化学接枝改性可使化合物与聚乙烯（PE）或XLPE大分子链形成化学键而不易析出,若可接枝化合物含有特定官能团,则理论上可改善材料介电性能。已有课题研究论证了接枝改性方案下高压直流电缆料的可行性,随着抗水树电缆高压化的发展趋势,研究化学接枝法同时改善XLPE抗水树和介电性能具有重要的意义。采用过氧化物法制备并测试油酸甘油酯（GMO）、丙烯酸（AA）、丙烯酸甲酯（MA）接枝改性对XLPE理化特性的影响。红外光谱实验表明,三种极性分子均可在交联反应过程中稳定接枝于交联聚乙烯的大分子链上。热延伸测试结果表明,接枝改性材料仍能有效交联。拉伸实验结果表明,改性XLPE的拉伸屈服应力有所提高,断裂伸长率略有下降,但仍满足电力电缆材料使用标准。差示扫描量热结果显示,AA和MA接枝改性抑制了聚乙烯大分子链在降温过程中的规则排列,因此改性材料结晶度呈现下降趋势,而GMO则可能由于异相成核作用从而提升了材料结晶度。采用水刀电极法对XLPE-g-GMO、XLPE-g-AA和XLPE-g-MA试样进行加速水树老化实验,并结合二相系统相容性分子模拟结果,分析极性分子接枝改性影响XLPE抗水树性能的作用机理。实验结果表明,XLPE材料中极性分子的引入改善了其基体与水间的相容性,极性分子与水间相互作用的存在减弱了微水珠对材料的破坏,因此改性材料的水树枝长度随极性分子含量提高而逐渐下降,其中GMO接枝改性材料表现出三种材料中最佳的抗水树性能,而XLPE-g-0.7wt%GMO的水树枝长度仅为XLPE试样的48.7%。本文进一步测试山梨糖醇（DBS）和以其为基体制备的丙烯酸山梨糖醇酯（GDBS）改性XLPE的水树生长特性,实验结果表明两种改性材料的抗水树性能均有所改善,当材料中DBS和GDBS添加量为0.7wt%时,其水树枝长度较XLPE分别下降了57.6%和70.5%。测试GMO、AA和MA接枝改性XLPE的介电性能,并结合第一性原理电子结构计算,分析极性分子接枝改性影响XLPE材料介电性能的作用机理。实验结果表明,接枝极性分子可在材料中引入能级较深的电荷陷阱,有效抑制强电场作用下载流子的电极注入和输运,从而有效降低XLPE直流电导率和介质损耗角正切值,而XLPE-g-0.7wt%AA试样直流电导率和介质损耗角正切值下降最为明显,其高场电导率较XLPE下降了100倍,且介质损耗角正切值下降了3.7×10-4。改性XLPE介电常数的上升可归因于接枝反应的发生使分子链带极性基团的支链增加并增加了分子极化强度,而接枝改性对XLPE交流击穿场强影响很小且其变化规律符合自由体积击穿理论。