微米、納米以及微-納米SiO2-LDPE復(fù)合材料中的空間電荷特性研究.pdf

1、無機(jī)納米填料改性聚合物可以有效抑制聚合物中空間電荷的積累，提高其絕緣水平和耐壓能力。但由于納米顆粒尺寸小，比表面積大，表面活性高，因此在制備、存儲及使用過程中極易發(fā)生團(tuán)聚而喪失其優(yōu)越的性能；而微米顆粒尺寸相對較大，比表面積較小，本身不具備納米粒子的特性。但是其耐電腐蝕能力較好。如若將微米粒子和納米粒子共同混入到聚合物中，在保持納米粒子優(yōu)異性能的同時，通過調(diào)整微、納米粒子的配比，利用二者的協(xié)同效應(yīng)，甚至有可能使微納米復(fù)合材料的介電性能超越

2、同等含量下的單一納米復(fù)合材料。
　　本文首先制備出純LDPE試樣，然后在聚乙烯原料中分別添加相同含量的Micro-SiO2和Nano-SiO2制備出微米復(fù)合材料和納米復(fù)合材料，而后向聚乙烯中同時加入Micro-SiO2和Nano-SiO2制備出微-納米復(fù)合材料，又分別以微米復(fù)合材料為母料添加Nano-SiO2、以納米復(fù)合材料為母料添加Micro-SiO2制備出另外兩種微-納米復(fù)合材料，共六種試樣。前四者為一組，研究微、納米填料和兩

3、者的協(xié)同作用對聚乙烯介電性能的影響；三種微-納米復(fù)合材料為一組，研究微-納米復(fù)合材料中微米顆粒與納米顆粒添加的先后順序不同對材料介電性能產(chǎn)生的影響。
　　通過對兩組試樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)和結(jié)晶形態(tài)的表征，以及對空間電荷行為、電導(dǎo)率和直流擊穿等介電性能的測量，發(fā)現(xiàn)微、納米SiO2添加到聚乙烯中后可以作為成核中心減小并均化晶粒尺寸，提高復(fù)合材料的結(jié)晶度，進(jìn)而通過界面陷阱的調(diào)制作用，降低載流子遷移率，抑制空間電荷的積累，提高其擊穿場強(qiáng)。其中Na

4、no-SiO2對聚乙烯的改性效果最好，微、納米共混次之，Micro-SiO2效果最差，這可能跟填料比表面積大小有關(guān)。Nano-SiO2/PE復(fù)合材料的晶粒尺寸相對純LDPE降低了一半，電導(dǎo)率降低了94.2％，短路后殘余電荷降低了70%，直流擊穿場強(qiáng)提高了20.1%。
　　微、納米粒子的添加順序能夠在很大程度上影響微-納米復(fù)合材料的絕緣性能，先微后納制備的復(fù)合材料其晶粒尺寸相對純LDPE降低了47.4%，電導(dǎo)率降低了91%，短路后電