電場(chǎng)誘導(dǎo)蒙脫土在聚乙烯中取向分散及其電樹(shù)枝特性研究.pdf

1、聚乙烯因其優(yōu)良的介電和耐熱性能而成為了典型的電力電纜固體絕艷材料。電樹(shù)枝是引起電纜絕緣損傷并導(dǎo)致故障的主要原因之一。特別是聚乙烯電纜中的電樹(shù)枝生長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致材料絕緣擊穿，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。前人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用熔融插層復(fù)合法制得的低密度聚乙烯/蒙脫土(LDPE/MMT)復(fù)合材料具有較好的抗電樹(shù)枝特性。主要原因是，電樹(shù)枝在生長(zhǎng)的過(guò)程中遇到MMT會(huì)改變?cè)新窂蕉豈MT表面生長(zhǎng)，這樣就延長(zhǎng)了放電距離，推遲了電樹(shù)枝生長(zhǎng)引起的貫穿性擊穿。近年來(lái)，

2、眾多學(xué)者利用電場(chǎng)誘導(dǎo)粒子取向技術(shù)制備出一系列具有各項(xiàng)異性的復(fù)合材料。它們發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)取向后的材料的光學(xué)性能、機(jī)械性能、電學(xué)性能有較大的提高。設(shè)想，利用電場(chǎng)誘導(dǎo)粒子取向技術(shù)，使MMT在LDPE中垂直于電樹(shù)枝生長(zhǎng)方向排列，當(dāng)電樹(shù)枝遇到MMT時(shí)，電樹(shù)枝將會(huì)沿著原本生長(zhǎng)方向的法向生長(zhǎng)，放電距離將會(huì)得到最大限度的延長(zhǎng)，電樹(shù)枝也就得到了最有效的抑制。
　　 因此，本文提出了一種新的提高LDPE抗電樹(shù)枝能力的方法-電場(chǎng)誘導(dǎo)MMT在LDPE中取向分

3、散。為此，我們自行設(shè)計(jì)制作了電場(chǎng)取向裝置，并根據(jù)電場(chǎng)誘導(dǎo)取向原理推算了合適的誘導(dǎo)溫度、誘導(dǎo)場(chǎng)強(qiáng)等參數(shù)。之后，分別對(duì)不同MMT含量和電場(chǎng)誘導(dǎo)前后復(fù)合材料的基本性能特別是電樹(shù)枝生長(zhǎng)特性進(jìn)行了研究，主要成果如下：
　　 ①經(jīng)過(guò)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)摸索，確定誘導(dǎo)溫度為170℃、誘導(dǎo)電場(chǎng)為場(chǎng)強(qiáng)為18kV/mm的工頻交流電場(chǎng)。
　　 ②通過(guò)測(cè)量材料的紫外光透射率、X射線衍射曲線和SEM圖，發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)誘導(dǎo)后部分MMT發(fā)生了沿電場(chǎng)方向的取向翻轉(zhuǎn)

4、。并且電場(chǎng)誘導(dǎo)取向后，材料的熱學(xué)性能幾乎沒(méi)有變化，但介電強(qiáng)度出現(xiàn)了各項(xiàng)異性。
　　 ③ LDPE/MMT復(fù)合材料的MMT最佳添加量為1％，因?yàn)榇藭r(shí)MMT分散性最好能與LDPE較好的相容，阻隔電樹(shù)枝生長(zhǎng)的效果最佳；而當(dāng)MMT含量達(dá)到5％時(shí)，MMT發(fā)生“團(tuán)聚”成為雜質(zhì)反而使材料各項(xiàng)性能劣化。
　　 ④電場(chǎng)誘導(dǎo)MMT取向分散后，材料的電樹(shù)枝起始電壓升高，電樹(shù)枝生長(zhǎng)速度減慢、生長(zhǎng)長(zhǎng)度縮短。樣品的局部放電統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，電樹(shù)枝得到抑