聚合物/無機納米復合材料與傳統(tǒng)聚合物/無機微米復合材料相比,具有介電強度高,耐電樹及局部放電性能好等優(yōu)點。對于微米復合材料而言,由于其熱傳導特性和熱阻擋效應較好,因此,且耐表面電腐蝕性比較突出。如何利用二者的協(xié)同效應,開拓電介質復合材料更寬廣的應用范圍,近年來引起人們的廣泛關注。本文以低密度聚乙烯（LDPE）為基體聚合物,以微米或納米氧化鋅（ZnO）為無機填料,通過表面修飾、工藝參數(shù)調控等技術手段,采用熔融共混法和兩步法制備了納米ZnO/LDPE、微米ZnO/LDPE和微-納米ZnO/LDPE復合材料。利用偏光顯微鏡（PLM）、傅立葉紅外光譜（FTIR）、X-射線衍射（XRD）、差示掃描量熱分析（DSC）、掃描電鏡（SEM）等微觀分析方法,對無機填料及其微、納米復合材料進行結構表征和分析。結果表明:經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理的納米粒子可以在基體中分散更均勻,有效避免了團聚現(xiàn)象;微、納米粒子的填充使基體材料結晶尺寸不同程度地減小,晶粒排列更加的規(guī)則而致密,結晶度有所提高;采用不同冷卻方式制備的試樣中,油冷卻方式制備的納米復合材料結晶度最高。根據(jù)結晶動力學理論,對所形成復合材料結構形態(tài)的物理機制進行... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學黑龍江省

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－３束縛聚合物模型??Ｆｉｇ．?１－３?Ｂｏｕｎｄ?ｐｏｌｙｍｅｒ?ｍｏｄｅｌ??４．單層結構模型由Ｗａｌｅｓ大學Ｔ．ＬＬｅｗｉｓ教授提出的單層模型是基于??－６?－??

第丨章緒論??膠體化學雙電層理論的研宄得到的，如圖１－５所示。圖中Ａ表示摻雜的納米??粒子，Ｂ表示聚合物基體，ＡＢ表示納米粒子與聚合物基體之間的界面。假??設納米粒子在基體中是分散均勻的，由于納米粒子表面基團的電離或基體中??離子的吸附作用，在基體Ｂ中產生映像電荷，Ｔ．Ｊ．Ｌｅｗｉｓ教授認為基體中的電??子極化和永久偶極子的轉向可以用波恩公式表示；而基體中被電解的和可移??動的電荷形成擴散的電荷介電雙層，可以通過泊松方程和玻爾茲曼方程所確??定｜４４－４６】??ａ）聚合物基體中高分子鏈自由排列ｂ）高分子鏈平行排列在納米顆粒周圍??ｃ）高分子鏈呈放射狀與納米顆粒鍵結??圖１－４聚合物大分子鏈與納米顆粒的結構示意圖??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｏｌｙｍｅｒ?ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ?ａｎｄ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ??丨〇Ｏ＇Ｊ??圖１－５單層結構模型??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｉｎｇｌｅ－ｌａｙｅｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｍｏｄｅｌ??５．多核模型早稻田大學Ｔａｎａｋａ教授提出的球形無機納米粒子／聚合物??復合材料的多核模型，是基于ＴＪ丄ｅｗｉｓ教授的單層模型基礎上，用于直觀的??展現(xiàn)納米粒子添加到聚合物基體中的相互作用情況，描述界面區(qū)結構和電荷??的輸運行為而提出的［４７＇４８］

Ｍ．Ｊ．Ｔｈｏｍａｓ等對摻雜不同含量納米顆粒的桂橡膠復合材料進行耐電暈實??驗研宄，結果發(fā)現(xiàn)當摻雜納米粒子的質量分數(shù)為１？３％時，納米復合材料的耐??電暈性能比純硅橡膠有不同程度的提高，實驗試樣的電致裂紋寬度如圖１－８??所示［７３】。??１００，??—?￣??＾〇２５ｈ］??一?８〇?５０ｈ?Ｉ??｝６〇?■??Ｓ?４０?ｈ?岡??Ｕ?２。＇?：：??ｑ?＿?ｍ?ｍ?ＢＢ?—?￣￣??ＵｎＦ?Ｉｎ?ＳＬ?２ｎ?ＳＬ?３ｎ?ＳＬ??圖１－８不同老化時間下試樣表面裂縫寬度的變化??Ｆｉｇ?１－８?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｒａｃｋ?ｗｉｄｔｈ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??章華中等人研究了納米ＭＭＴ／ＬＤＰＥ復合材料電樹枝的生長特性［７４］。實驗??發(fā)現(xiàn)，納米ＭＭＴ的添加可以有效的抑制電樹枝的生長速度，電樹枝的分形維??數(shù)增大，擴散速度降低，滯長期出現(xiàn)時間較早且持續(xù)時間較長。納米ＭＭＴ??粒子對電樹枝發(fā)展通道的影響如圖１－９所示。??ｍｍｔ?）??ＬＤＰＥ?基體一－－－￣??圖１－９納米ＭＭＴ粒子對電樹枝發(fā)展通道的影響??Ｆｉｇ．?１－９?Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｎａｎｏ－ＭＭＴ?ｏｎ?ｇｒｏｗｔｈ?ｐａｔｈ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｔｒｅｅｓ??？?１０－??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]摻雜含量對環(huán)氧納米復合電介質陷阱與空間電荷的影響[J]. 袁端磊,閔道敏,黃印,謝東日,王海燕,楊芳,朱志豪,費翔,李盛濤.  物理學報. 2017(09)
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[4]冷卻方式對MMT/LDPE介電性能的影響[J]. 程羽佳,張曉虹,周雪冬,郭寧,成如如,張?zhí)煨?  無機材料學報. 2015(12)
[5]納米ZnO和納米MMT對低密度聚乙烯介電性能的影響[J]. 程羽佳,郭寧,王若石,張曉虹.  復合材料學報. 2015(01)
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[10]聚合物納米復合電介質的界面性能研究進展[J]. 羅楊,吳廣寧,彭佳,張依強,徐慧慧,王鵬.  高電壓技術. 2012(09)

碩士論文
[1]低密度聚乙烯/納米ZnO復合材料擊穿性能研究[D]. 程羽佳.哈爾濱理工大學 2013



本文編號：3136027