超聲處理MMT-PE納米復(fù)合材料電樹枝生長及局放特性研究.pdf

1、聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料(polymer/layered silicate，PLS)因優(yōu)良的電學(xué)性能廣泛應(yīng)用于電力領(lǐng)域。無機(jī)硅酸鹽的層狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其在聚合物基體中的剝離程度和分散狀態(tài)直接影響納米復(fù)合材料的性能，為此，大量學(xué)者開始探索如何對PLS納米復(fù)合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控。超聲技術(shù)可以促進(jìn)硅酸鹽的納米片層分散均勻以及層間剝離程度，以達(dá)到進(jìn)一步改善納米復(fù)合材料的電學(xué)性能。
　　本文利用超聲技術(shù)對納米蒙脫土(MMT)進(jìn)行剝離處理，采

2、用熔融插層法與低密度聚乙烯(PE)混合，制備出經(jīng)超聲作用的蒙脫土/聚乙烯納米復(fù)合材料(S-O-MMT/PE)。先通過差示掃描量熱儀(Differential Scanning Calorimeter，DSC)和偏光顯微鏡(Polarized Light Microscope，PLM)等技術(shù)對材料的結(jié)晶形態(tài)進(jìn)行表征；然后對比研究超聲技術(shù)對納米復(fù)合材料的交流擊穿場強(qiáng)、介電頻譜的影響；最后，重點(diǎn)研究電樹枝生長過程中的樹枝形態(tài)及放電過程等。

3、r>　　DSC和PLM實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)過超聲技術(shù)作用的MMT加入PE基體后，提高了 PE的結(jié)晶度，使其分子鏈排列更為緊密。擊穿強(qiáng)度及介電頻譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：超聲技術(shù)使納米復(fù)合材料擊穿場強(qiáng)較PE提高了12.96％，相對介電常數(shù)較PE基體有所增加，但與未經(jīng)超聲技術(shù)處理的納米復(fù)合材料相比明顯降低，說明超聲處理技術(shù)可以剝離蒙脫土片層結(jié)構(gòu)，從而有效提高了聚乙烯基體的電學(xué)性能。此外，本文對納米復(fù)合材料中的電樹枝生長過程進(jìn)行對比研究，并在φ-q-n圖譜

4、的基礎(chǔ)上，將統(tǒng)計(jì)的方法與時頻聯(lián)合分析方法進(jìn)行結(jié)合，提出了基于統(tǒng)計(jì)參量的時頻分析方法，即φ-f圖譜，并利用該圖譜分析了在不同老化階段及不同形態(tài)下的電樹枝放電特性，結(jié)果顯示：電樹枝通道中的放電行為隨著樹枝形態(tài)的變化不斷發(fā)生變化，在電樹枝發(fā)展初期的放電信號較小，主要分布在10MHz以下頻段，隨著電樹枝的發(fā)展，放電信號的次數(shù)會快速增加，放電信號的頻率集中在10~15MHz頻段。放電信號的頻率可用來分析電樹枝的生長階段，以此判斷聚乙烯的絕緣狀態(tài)。