納米顆粒摻雜聚合物材料目前已成為改善電線電纜絕緣材料空間電荷積累等問(wèn)題的主流方法,但團(tuán)聚等現(xiàn)象大大影響了納米復(fù)合材料的使用。因此,本論文采用低密度聚乙烯(LDPE)作為基體材料,選擇不同含量的相容劑(LDPE-g-MAH)對(duì)基體材料進(jìn)行改性,然后摻雜納米MgO顆粒,通過(guò)不同的測(cè)試表征手段來(lái)研究相容劑對(duì)納米復(fù)合材料空間電荷特性及其他性能的影響,討論材料微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的聯(lián)系,為電纜絕緣材料的研發(fā)和工程應(yīng)用提供理論參考。論文闡述了聚合物共混體系相容原理、聚合物復(fù)合材料界面理論與聚合物空間電荷原理,為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供了理論基礎(chǔ)。通過(guò)熔融共混的方法制備了純LDPE、MgO/LDPE與MgO/LDPE-g-MAH/LDPE三種薄膜樣品。經(jīng)掃描電鏡觀察,MgO/LDPE復(fù)合材料分散較為均勻,但仍有團(tuán)聚現(xiàn)象,而經(jīng)相容劑改性的MgO/LDPE-g-MAH/LDPE薄膜的相容性好,MgO顆粒分散更加均勻,幾乎無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。采用電聲脈沖法(PEA)測(cè)試表征了經(jīng)不同相容劑含量改性的納米復(fù)合聚乙烯材料在加壓與短路下的空間電荷特性。測(cè)試結(jié)果表明,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1wt%的MgO/LDPE復(fù)合材料較純LDPE薄膜來(lái)說(shuō),能夠抑制空間電荷積累,但由于納米顆粒團(tuán)聚的現(xiàn)象,材料內(nèi)部出現(xiàn)正負(fù)電荷交替的空間電荷包。而經(jīng)相容劑改性后的MgO/LDPE-g-MAH/LDPE薄膜能有效抑制空間電荷,其中相容劑含量為10wt%的作用最為明顯,能減少空間電荷包的產(chǎn)生,材料內(nèi)部空間電荷密度值由6.79C/m~3減少到0.35C/m~3。采用寬頻介電譜與光激電流法(PSD)研究了相容劑對(duì)MgO/LDPE薄膜材料介電性能與陷阱特性的影響,寬頻介電譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,MgO/LDPE-g-MAH/LDPE薄膜的介電常數(shù)較未改性的小,但仍比純LDPE的介電常數(shù)高。PSD實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,MgO/LDPE復(fù)合材料的深陷阱密度較純LDPE增加,淺陷阱的密度相對(duì)減小,這與其材料內(nèi)部出現(xiàn)空間電荷包的現(xiàn)象相一致。MgO/LDPE-g-MAH/LDPE薄膜的陷阱能級(jí)分布大約5.18~5.91eV,相容劑含量為10wt%的譜峰面積最少,說(shuō)明加入10wt%的相容劑能夠使得MgO/LDPE復(fù)合材料的陷阱密度大大減小。
【學(xué)位單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TQ325.12;TB383.2
【部分圖文】：

為增加納米 MgO 顆粒與有機(jī)基體個(gè)問(wèn)題：1）對(duì)納米 MgO 顆粒表面進(jìn)行改性；文選用高分子偶聯(lián)劑（相容劑）來(lái)對(duì)聚乙烯基接枝低密度聚乙烯（LDPE-g-MAH）作為相容用的相容劑大部分是以馬來(lái)酸酐（MAH）作為端為相容劑材料的的反應(yīng)基團(tuán)或者官能團(tuán)，活性相容劑制備較為容易。從結(jié)構(gòu)上來(lái)講，主要是的一部分與低密度聚乙烯基體有優(yōu)異的相容性酸酐端基，能夠與具有強(qiáng)極性的納米氧化鎂顆基體表面產(chǎn)生的極性官能團(tuán)和納米顆粒協(xié)同作用模型闡述相容劑馬來(lái)酸酐接枝低密度聚乙烯（LDPE材料相容性的影響，通過(guò)不同相容劑的作用機(jī)反應(yīng)型相容劑與非反應(yīng)型相容劑，以下是兩種不共混體系的模型，如圖 2-2。

該模型認(rèn)為，這種界面區(qū)域約為 2-9nm 厚的三層結(jié)構(gòu)，而這三層結(jié)構(gòu)包括：納米顆粒表面的鍵合成、處于中間位置的邊界層與緊鄰聚合物基體的松散層。由于在電場(chǎng)條件下，兩相界面區(qū)域會(huì)收到電場(chǎng)影響，存在庫(kù)侖力的相互疊加，當(dāng)聚合物基體中有可移動(dòng)的電荷時(shí)，在 Gouy-Chapnan 擴(kuò)散層內(nèi)會(huì)存在納米粒子與聚合物基體的界面處會(huì)感應(yīng)出與基體相反極性的電荷分布，該感應(yīng)電荷的分布遵循 Born 近似值的原則。當(dāng)納米粒子的間距比較小時(shí)，界面區(qū)域會(huì)出現(xiàn)重疊的情況。Tanaka 等人運(yùn)用多核結(jié)構(gòu)模型闡述了納米復(fù)合電介質(zhì)材料所具有的耐MgOMgO納米顆粒/相容劑/基體,所形成的界面部分聚乙烯基體納米 MgO 表面 相容劑官能團(tuán)

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文e）最后，把壓制成膜的 MgO/LDPE-g-MAH/LDPE 實(shí)驗(yàn)樣品于真空干燥箱中干燥 24 小時(shí)，以避免水分與樣品內(nèi)部的殘留應(yīng)力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。3.2.3 LM 與 GLM 型樣品的結(jié)構(gòu)表征本實(shí)驗(yàn)采用掃描電鏡（SEM）來(lái)對(duì)樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。所測(cè)試樣品為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1wt%的 MgO 填料摻雜 LDPE（LM 型）樣品與 1wt%的 MgO 填料摻雜經(jīng)相容劑改性的 LDPE（GLM-1 型）樣品，主要是為了觀察納米填料在 LDPE基體中的分散情況及在經(jīng)相容劑改性的 LDPE 基體中的分散情況。
【參考文獻(xiàn)】

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1 王霞;熊錦州;陳馳;吳鍇;傅明利;侯帥;;基于脈沖電聲法的同軸塑料電纜空間電荷測(cè)量技術(shù)的研究進(jìn)展[J];南方電網(wǎng)技術(shù);2015年10期

2 何金良;黨斌;周垚;胡軍;;擠壓型高壓直流電纜研究進(jìn)展及關(guān)鍵技術(shù)述評(píng)[J];高電壓技術(shù);2015年05期

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4 楊毅偉;柳松;彭嘉康;姚航;王霞;;拉伸狀態(tài)下硅橡膠/交聯(lián)聚乙烯雙層介質(zhì)界面的空間電荷特性[J];絕緣材料;2014年05期

5 楊佳明;王暄;韓寶忠;趙洪;徐明忠;;LDPE納米復(fù)合介質(zhì)的直流電導(dǎo)特性及其對(duì)高壓直流電纜中電場(chǎng)分布的影響[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年09期

6 周?chē)?guó)永;曾一文;湯泉;成琳;;重質(zhì)碳酸鈣微粒相容性改性研究進(jìn)展[J];應(yīng)用化工;2014年01期

7 王春廣;林勁新;章自壽;麥堪成;;PP-g-MA及其混合相容劑增容r-PET/PP共混物的力學(xué)性能[J];中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年01期

8 金建平;張恒靖;蔣輝;;增容劑對(duì)PP/PP-g-MAH/CaCO_3復(fù)合材料性能與形態(tài)的影響[J];塑料科技;2011年08期

9 陳曦;王霞;王增彬;呂澤鵬;吳鍇;彭宗仁;成永紅;;溫度梯度對(duì)直流電壓極性反轉(zhuǎn)過(guò)程中瞬態(tài)電場(chǎng)的影響[J];高電壓技術(shù);2010年05期

10 王寧華,高斌,周遠(yuǎn)翔,劉洪斌,梁曦東,關(guān)志成,高田達(dá)雄;一個(gè)實(shí)用電聲脈沖法的空間電荷測(cè)量系統(tǒng)[J];電測(cè)與儀表;2004年11期

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1 蘭莉;溫度對(duì)聚合物絕緣中空間電荷行為的影響[D];上海交通大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2864350