低密度聚乙烯-蒙脫土納米復(fù)合材料空間電荷特性研究.pdf

1、低密度聚乙烯具有優(yōu)良的介電性能和機械性能，被廣泛用作高壓電力電纜的絕緣材料。隨著我國超、特高壓直流輸電系統(tǒng)的相繼建設(shè)與投入運行，直流電壓下由空間電荷引發(fā)的電力電纜老化問題愈顯突出。探索降低聚乙烯內(nèi)空間電荷影響的方法，對保證電力電纜的安全運行至關(guān)重要。本文采用熔融插層法制備出低密度聚乙烯/蒙脫土納米復(fù)合材料，理論結(jié)合試驗分析了低密度聚乙烯/蒙脫土納米復(fù)合材料在不同直流電場強度下的空間電荷特性。本文主要內(nèi)容如下：
　?、俨捎肵射線衍射

2、、透射電鏡等試驗方法研究了納米蒙脫土在聚乙烯中的插層與分散行為。選用熱重分析、懸臂梁沖擊、電擊穿試驗等方法研究了低密度聚乙烯/蒙脫土納米復(fù)合材料的熱學(xué)性能、沖擊強度及介電強度。試驗結(jié)果表明，納米蒙脫土能提高低密度聚乙烯的耐熱性能、沖擊強度以及介電強度。
　?、诶鋮s是聚乙烯電纜生產(chǎn)過程中重要環(huán)節(jié)，為此選用冰水、空氣與硅油3種不同冷卻介質(zhì)對低密度聚乙烯進行淬火處理，試驗研究了分別經(jīng)三種冷卻介質(zhì)淬火處理的低密度聚乙烯樣品內(nèi)部的空間電荷消

3、散特性，結(jié)合樣品的差式掃描量熱結(jié)果，分析了冷卻介質(zhì)對聚乙烯空間電荷輸運特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明，硅油冷卻低密度聚乙烯的空間電荷消散速率最快，閾值場強最大，電荷視在遷移率最高。
　　③熱老化是聚乙烯電纜絕緣損害的主要誘因，為此通過對低密度聚乙烯進行人工熱老化試驗，研究了不同熱老化條件及程度下低密度聚乙烯空間電荷的積聚消散特性。結(jié)合紅外光譜測量結(jié)果，分析了熱老化條件及程度對低密度聚乙烯空間電荷的影響規(guī)律。結(jié)果表明，熱老化使低密度聚乙烯

4、內(nèi)積聚更多的空間電荷，并降低低密度聚乙烯在短路狀態(tài)下的空間電荷消散速率；水熱老化比干熱老化對聚乙烯空間電荷的積聚消散影響更大。
　?、懿捎秒娐暶}沖法測量了低密度聚乙烯/蒙脫土納米復(fù)合材料內(nèi)部空間電荷的積聚與消散特性，結(jié)合差式掃描量熱與介電頻譜測量結(jié)果，根據(jù)空間電荷陷阱理論，揭示了納米蒙脫土對低密度聚乙烯內(nèi)部空間電荷分布的抑制機理。試驗結(jié)果與理論分析表明，蒙脫土納米粒子的加入，可有效抑制低密度聚乙烯/蒙脫土納米復(fù)合材料在直流電壓下空