本文主要研究了在聚乙烯材料中添加进不同种类的无机填料以期能提高材料的耐高压直流击穿能力,并在此基础上测试了复合材料的热性能以及力学性能。首先选用具有高介电常数并能于高压电场下在表面感应出较高电位井的材料-氧化镁作基体材料,通过水热法、氧化还原法等途径制备了五种不同形貌的氧化镁材料,再经硅烷偶联剂(3-氨基丙基三乙氧基硅烷)处理,经溶液浇铸及高温交联后,得到含有不同形貌氧化镁的聚乙烯交联复合薄膜。测定五种不同形貌氧化镁复合聚乙烯交联薄膜的耐直流电击穿能力,发现纤维状氧化镁/聚乙烯交联复合薄膜的耐直流电击穿能力最强。在保持纤维状的基础上,将具有高导热性的氧化铝材料复合至氧化镁中,通过静电纺丝技术及高温煅烧得到纤维状氧化镁-铝酸镁复合材料,并将其与交联聚乙烯复合测定耐直流电击穿能力,发现在纤维状氧化镁/聚乙烯交联复合薄膜的基础上,其耐直流电击穿能力有了进一步的提高。此外,在无机填料加入聚乙烯中时,复合薄膜的力学性能和热学性能也在一定程度上得到改变。具体研究结果如下:(1)通过水热法、氧化还原法制备了棒状、球形、片状、纤维状以及无规则形貌氧化镁,经扫描电镜、XRD分析发现制得的材料晶型完整、特征明显,并将其用硅烷偶联剂在异丙醇溶液中改性,通过分散性实验可以看出经表面处理过的氧化镁粒子在有机溶剂中的分散性良好。通过静电纺丝技术制备得到氧化镁-铝酸镁前驱体,高温持续煅烧后得到氧化镁-铝酸镁无机粉体。经扫描电镜发现,所得到的粉体微观结构呈纤维状,通过XRD分析发现氧化镁-铝酸镁特征峰明显、峰型尖锐,证明得到的氧化镁和铝酸镁均为六方晶系结构。(2)将经过改性的各种氧化镁添加到聚乙烯溶液中,经浇铸、高温交联后得到复合薄膜。测定了不同含量的五种不同形貌氧化镁/聚乙烯交联复合薄膜的耐直流电击穿能力,发现纤维状氧化镁在其含量为1.5 phr时,复合薄膜的耐直流电击穿能力尤为突出,击穿强度达到468 kV/mm,与纯交联聚乙烯(369 kV/mm)相比提升了26.5%。由于受氧化镁材质本身以及无机材料在聚合物中分散性的影响,复合薄膜的介电性能有小幅提升,而介电损耗则也随氧化镁含量的增加而增加,但两者的总体变化幅度均较小。氧化镁以异相成核剂的形式存在于聚合物主体中,使得复合薄膜结晶度表现出一定程度的增长,通过热重分析发现随着氧化镁含量的增加,复合薄膜的热稳定性也随之上涨,造成这一原因是氧化镁作为导热性良好的材料与分子链间有良好的接触保证了结构的稳定性,继而提高了材料的热稳定性。复合薄膜的拉伸强度随氧化镁含量的增加呈现出先上升后下降的趋势,而断裂伸长率则表现出持续下滑的趋势。(3)将经过改性的氧化镁-铝酸镁纳米纤维添加到聚乙烯溶液中,经浇铸、高温交联后得到复合薄膜。复合薄膜的耐高压直流能力得到明显提升,在氧化镁-铝酸镁复合纳米材料含量为1 phr时复合薄膜的击穿场强达到519 kV/mm,相比于纤维状氧化镁/聚乙烯交联复合薄膜的直流击穿强度(468 kV/mm)提升了14.1%。复合薄膜的介电常数和介电损耗也小幅增加,对聚合物材料的介电性能影响不大。依据DSC分析可以看出,随着氧化镁-铝酸镁复合纳米纤维含量的增加,复合薄膜的结晶度随之小幅增加,而熔化温度T_m的变化程度较小。与纤维状氧化镁/聚乙烯交联复合薄膜的力学性能相比,其拉伸强度稍微增强,而断裂伸长率小幅下降。