聚乙烯作為高壓直流電纜絕緣一直受到嚴重的制約,其中最主要的原因是聚乙烯在直流電場作用下易于產(chǎn)生空間電荷。空間電荷的產(chǎn)生可導(dǎo)致電場畸變,嚴重威脅電纜的安全運行。納米技術(shù)的出現(xiàn)為解決聚乙烯內(nèi)空間電荷積聚等問題提供了解決方案。大量的研究也證實,納米顆粒與聚乙烯復(fù)合獲得了較好的改性效果,而這些納米顆粒多為納米氧化物顆粒,具有非導(dǎo)電特性。Dow化學(xué)公司曾推出導(dǎo)電納米顆粒改性聚乙烯絕緣材料,具有較好的空間電荷抑制能力,但相關(guān)的改性機理卻鮮有報道。因此有必要進一步對導(dǎo)電納米顆粒改性聚乙烯進行試驗和理論研究。本文以兩種不同性質(zhì)的炭黑(CB),分別標記為CB1和CB2,作為納米填充相,采用熔融共混法制備低密度聚乙烯(LDPE)基納米復(fù)合材料。采用透射電子顯微鏡(TEM)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、X射線光電子能譜(XPS)等測試方法表征CB1和CB2顆粒微觀結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)特性,結(jié)果表明CB1比CB2具有更加粗糙的表面和更高的表面活性,因此可與LDPE基體產(chǎn)生更強的相互作用。CB顆粒在LDPE基體內(nèi)通過物理吸附或化學(xué)鍵的方式使其周圍分子鏈的運動受到抑制,可以起到錨定作用,使復(fù)合介質(zhì)α松弛強度降低。相...

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 納米顆粒基本效應(yīng)與表面改性方法
        1.2.1 納米顆粒的基本效應(yīng)
        1.2.2 納米顆粒的表面改性方法
    1.3 聚合物絕緣介質(zhì)電性能改性研究進展
    1.4 聚合物納米復(fù)合介質(zhì)界面和深陷阱特性研究
    1.5 分子模擬在電介質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用研究
    1.6 本文主要內(nèi)容
第2章 炭黑/低密度聚乙烯納米復(fù)合介質(zhì)形態(tài)結(jié)構(gòu)與力學(xué)松弛特性
    2.1 炭黑簡介
    2.2 炭黑微觀結(jié)構(gòu)與表面化學(xué)特性表征
    2.3 炭黑/低密度聚乙烯納米復(fù)合介質(zhì)制備
    2.4 炭黑摻雜對低密度聚乙烯納米復(fù)合介質(zhì)形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響
    2.5 炭黑摻雜對低密度聚乙烯納米復(fù)合介質(zhì)力學(xué)松弛特性影響
    2.6 本章小結(jié)
第3章 炭黑/低密度聚乙烯納米復(fù)合介質(zhì)空間電荷特性
    3.1 空間電荷理論基礎(chǔ)及測試方法
    3.2 摻雜炭黑對低密度聚乙烯納米復(fù)合介質(zhì)空間電荷分布影響
    3.3 炭黑/低密度聚乙烯納米復(fù)合介質(zhì)陷阱特性及形成機理
        3.3.1 炭黑/低密度聚乙烯納米復(fù)合介質(zhì)陷阱特性
        3.3.2 炭黑/低密度聚乙烯納米復(fù)合介質(zhì)深陷阱形成機理
    3.4 炭黑/低密度聚乙烯納米復(fù)合介質(zhì)抑制空間電荷機理分析
        3.4.1 基于深陷阱特性分析
        3.4.2 基于分子力學(xué)松弛特性分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于AFM分析低密度聚乙烯基納米復(fù)合介質(zhì)深陷阱形成機理
    4.1 AFM的電場力測試模式
    4.2 試樣制備與空間電荷特性
        4.2.1 試樣制備
        4.2.2 空間電荷特性
    4.3 基于AFM揭示不同納米復(fù)合體系深陷阱形成機理
        4.3.1 SiO₂/LDPE與MgO/DPE納米復(fù)合體系深陷阱形成機理
        4.3.2 CB/DPE納米復(fù)合體系深陷阱形成機理
    4.4 本章小結(jié)
第5章 炭黑/低密度聚乙烯納米復(fù)合介質(zhì)電導(dǎo)與擊穿特性
    5.1 炭黑/低密度聚乙烯納米復(fù)合介質(zhì)直流電導(dǎo)特性
    5.2 電導(dǎo)特性對電場分布的影響
    5.3 炭黑/低密度聚乙烯納米復(fù)合介質(zhì)直流擊穿特性
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
博士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果
致謝



本文編號：3869955