聚乙烯(PE)具有优良的电气性能和物理机械性能,交联后形成交联聚乙烯(XLPE)可提高其耐热性和耐环境应力开裂性能,广泛应用于中高压电力电缆绝缘层。随着电力系统电压等级的不断提高,对电缆的绝缘性能也提出了更高的要求。交联技术和纳米改性技术是提高材料性能的重要手段,研究交联行为对纳米复合电介质结构和介电性能的影响,对电缆绝缘领域发展具有重要的应用价值。本文采用熔融共混的方法分别制备了添加不同质量分数有机化蒙脱土(OMMT)的聚乙烯/蒙脱土(PE/OMMT)和交联聚乙烯/蒙脱土(XLPE/OMMT)纳米复合材料。分析了有机化OMMT在基体中的插层分散状态,纳米复合材料的微观结构形态对复合材料机械性能和介电性能的影响。采用小角X射线衍射(XRD)表征OMMT在基体中层间距的变化和插层分散状态,结果表明:当OMMT质量分数为2%时,OMMT的层间距最大,OMMT在PE树脂中实现了良好的剥离分散状态。与交联前相比,交联后相同质量分数复合材料中OMMT的层间距均减小。扫描电子显微镜(SEM)观察了复合材料脆断面发现在PE/OMMT复合体系中,OMMT分散均匀,无明显团聚现象,2%PE/OMMT断面最平整,分散效果最好,交联后,OMMT在基体中分散明显变差。采用SEM观察了纳米复合电介质的结晶形态,观察结果表明:OMMT的加入显著改善了材料的结晶形态,形成沿OMMT片层生长的“横穿晶”结构。采用差示扫描量热法(DSC)对纳米复合电介质熔融过程和结晶过程进行分析,并进行了连续自成核退火(SSA)分析。结果表明:纳米OMMT的加入,使材料的尺寸分布加宽,结晶度下降及晶片厚度增大。交联后,结晶度和晶片厚度进一步减小。同时发现,少量OMMT的掺杂能够提高材料的拉伸强度和断裂伸长率,但掺杂量过高,OMMT分散不均,易形成应力集中点,从而影响复合材料的机械性能。对纳米复合材料的介电常数、介质损耗、体积电阻率和击穿场强测试,结果表明:少量掺杂时,均匀分散的片层状OMMT易与基体形成较强的界面作用力,束缚了分子链的运动,阻碍了转向极化的发生,极化率降低,介电常数下降。当OMMT含量继续增加,介电常数增大。随着掺杂量增加,介质损耗值先减小后增大,反映了界面极化和极性基团的偶极子极化共同作用的结果。通过体积电阻率测试结果发现2%PE/OMMT的活化能最高,界面势垒最高,交联后,活化能降低。击穿场强结果显示2%PE/OMMT复合材料击穿场强最高,分散性最小,这与OMMT在PE中的插层分散状态有关。