论文部分内容阅读
现代电力行业的迅猛发展,海上风能的大力推进,对于高压电缆绝缘材料的要求越来越高,普通的聚合物材料难以满足未来电力行业发展的需求。因此,开展基于普通聚合物的高性能直流电缆材料的研发成为当下的一个研究重点。目前电介质领域的一个研究热点是通过采用向聚合物中添加纳米材料共混改性的方法来提高电介质材料的性能。本文首先制备了掺杂聚苯胺(PANI)纳米纤维和脱掺杂PANI纳米纤维,通过扫描电子显微镜对其形貌结构进行表征,确定了所制备的PANI纳米材料的形貌是纳米纤维。用低密度聚乙烯(LDPE)作为基体,采用熔融共混的方式将掺杂PANI纳米纤维和脱掺杂PANI纳米纤维混入LDPE中制备添加浓度不等的掺杂PANI纳米纤维/LDPE和脱掺杂PANI纳米纤维/LDPE复合材料,并对复合材料进行了红外光谱分析,通过对比掺杂PANI纳米纤维、脱掺杂PANI纳米纤维与LDPE的特征吸收峰的位置,确定已将两种纳米纤维成功地添加到了LDPE中。从复合材料的差示扫描量热法(DSC)分析可以看出,添加了掺杂PANI纳米纤维和脱掺杂PANI纳米纤维的复合材料更易结晶且结晶度增大。在不同温度下对添加不同浓度的掺杂PANI纳米纤维和脱掺杂PANI纳米纤维的复合材料进行了电导率、直流击穿强度和交流击穿强度的测试。电导率实验结果表明,掺杂PANI纳米纤维和脱掺杂PANI纳米纤维的添加可以大幅度降低复合材料的电导率。直流击穿测试表明,在测试温度30℃时,0.2phr掺杂PANI纳米纤维/LDPE复合材料的直流击穿强度略有提高,添加脱掺杂PANI纳米纤维浓度为0.2phr和0.5phr的复合材料在三种测试温度下直流击穿强度均提高。交流击穿实验表明,添加掺杂PANI纳米纤维使得复合材料的交流击穿强度均降低,但添加脱掺杂PANI纳米纤维的复合材料的交流击穿强度变化不大。采用电声脉冲法测试了LDPE、掺杂PANI纳米纤维/LDPE和脱掺杂PANI纳米纤维/LDPE复合材料的空间电荷分布,测试结果表明,添加不同浓度的掺杂PANI纳米纤维和脱掺杂PANI纳米纤维对复合材料试样内部的空间电荷积聚具有不同程度的抑制作用。同时,对复合材料进行了相对介电常数和介电损耗的测试,实验结果表明,随着添加浓度的增大使得掺杂PANI纳米纤维/LDPE复合材料的相对介电常数降低,但添加脱掺杂PANI纳米纤维使复合材料的相对介电常数增大,但两种复合材料的介电损耗均因纳米纤维的添加而增大。