【摘 要】
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在热塑性绝缘材料中聚乙烯由于其优越的电绝缘特性而被广泛应用,但随着工业发展,工程应用对其提出更高要求。众多学者向聚乙烯中加入无机添加剂制成相应的复合材料。通过调控
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在热塑性绝缘材料中聚乙烯由于其优越的电绝缘特性而被广泛应用,但随着工业发展,工程应用对其提出更高要求。众多学者向聚乙烯中加入无机添加剂制成相应的复合材料。通过调控复合材料结构形态,揭示复合材料介观结构与宏观电性能之间的联系,为更优异的新型电介质材料开发提供思路。本文以低密度聚乙烯(LDPE)为基体材料,分别采用纳米、微米氧化锌(ZnO)作为添加剂,通过二步熔融共混法制备了不同浓度的纳米ZnO/LDPE、微米ZnO/LDPE、微-纳米ZnO/LDPE三种复合材料。利用红外光谱(FTIR)表征改性后的ZnO粒子,显示偶联剂已接到了纳米ZnO粒子表面。利用偏光显微镜(PLM)与差示扫描量热仪(DSC)分析复合材料的结晶状态及结晶过程,发现ZnO粒子使得LDPE结晶尺寸变小,结晶结构更紧密;提高了LDPE的结晶速率、熔融温度、结晶度;其中相同含量下,微米复合材料的熔融温度与结晶速率最高,微-纳米复合材料的结晶度最高。对纯LDPE与ZnO/LDPE复合材料进行了直流电导与交流击穿实验。结果相同含量下四种材料的电导率由低到高依次为微-纳米复合材料、纳米复合材料、纯LDPE、微米复合材料,并且在高温下也符合这一关系。纳米ZnO提高了LDPE的交流击穿场强,微米ZnO降低了LDPE的交流击穿场强;微米复合材料的击穿场强随着粒子浓度的增加而减小,微-纳米复合材料的击穿场强随着纳米粒子浓度的增加而增加,而纳米复合材料随着粒子浓度增加先增加后减小。通过介电频谱与耐电晕实验发现,不同含量ZnO粒子对复合材料介电常数影响不同,三种复合材料介质损耗都高于LDPE。纳米与微米ZnO都能够提高LDPE的耐电晕腐蚀能力,其中微-纳米复合材料的耐电晕击穿能力最高。观察发现电晕腐蚀一定时间后,纳米与微-纳米复合材料的表面腐蚀程度较小。微-纳米复合材料具有优异的电性能。
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