穩(wěn)恒磁場(chǎng)處理下形態(tài)對(duì)BiFeO 3 /LDPE復(fù)合材料擊穿特性影響研究
發(fā)布時(shí)間:2021-04-15 18:03
低密度聚乙烯(LDPE)因其良好的熱加工性以及優(yōu)異的絕緣性能而被廣泛應(yīng)用于電力材料行業(yè)。研究表明,在LDPE中添加適量的納米粒子或微米粒子作為填料不僅可以保留LDPE基體穩(wěn)定的物理化學(xué)性能,還可以明顯改善復(fù)合材料的介電性能。聚合物作為一種軟性材料會(huì)對(duì)空間中的外場(chǎng)(如溫度場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等)刺激做出響應(yīng),因此利用外場(chǎng)制備出新型、性能優(yōu)異的復(fù)合材料已經(jīng)成為復(fù)合材料領(lǐng)域中的一個(gè)重要研究方向。本文以LDPE作為聚合物基體,分別添加摻雜比不同的納米鐵酸鉍(Nano-Bi Fe O3)和微米鐵酸鉍(Micro-Bi Fe O3)制備出納米復(fù)合材料及微米復(fù)合材料。將制備出的復(fù)合材料經(jīng)穩(wěn)恒磁場(chǎng)處理后,通過(guò)原子力顯微鏡(AFM)、差示掃描量熱分析(DSC)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)等微觀表征方法對(duì)微、納米復(fù)合材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和分析。結(jié)果表明:純LDPE及復(fù)合材料經(jīng)過(guò)磁化處理后其球晶尺寸增大,結(jié)晶形態(tài)發(fā)生改變。復(fù)合材料的結(jié)晶度有所提高且熔融峰溫向高溫區(qū)移動(dòng)。LDPE的大分子間作用力受到磁場(chǎng)影響取向增強(qiáng),促進(jìn)了LDPE球晶的形成,導(dǎo)致磁化后樣品的結(jié)晶度增大。本文...
【文章來(lái)源】:哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省
【文章頁(yè)數(shù)】:76 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
BiFeO3的晶格結(jié)構(gòu)
哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-10-圖2-1微米鐵酸鉍的制備工藝流程圖Fig2-1Micronbismuthferratepreparationprocessflowchart2.1.2溶膠-凝膠法制備納米鐵酸鉍粉體溶膠-凝膠法的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為可以在分子水平上進(jìn)行控制而提高材料的均勻性,對(duì)制備不同維材料都表現(xiàn)出較高的適應(yīng)性,因而屬于一種常用的濕化學(xué)方法[34]。在制備過(guò)程中主要是將無(wú)機(jī)鹽原料溶于溶劑中,適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行混合而形成均勻溶液,產(chǎn)生水解或醇解反應(yīng)。在此基礎(chǔ)上所得粒子聚集而形成溶膠,并聚合凝膠化。本文通過(guò)硝酸鉍以及硝酸鐵配置出Bi、Fe離子的絡(luò)合物混合溶液,適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行加熱處理,使得絡(luò)合物在一定的蒸發(fā)作用下而形成氧鍵的交聯(lián),其中的顆粒物可以不斷的聚合而形成溶膠膠體,通過(guò)化學(xué)鍵作用而形成交聯(lián)的三維立體網(wǎng)狀凝膠。這種物質(zhì)是膠粒通過(guò)化學(xué)鍵交聯(lián)得到,此過(guò)程中存在金屬鹽的過(guò)飽和析出,能夠生成均勻性良好的產(chǎn)物。由于此時(shí)所形成的凝膠為可逆凝膠,因此在溶膠轉(zhuǎn)化為凝膠的初期由于有大量的溶劑的存在而使凝膠的穩(wěn)定性變差,
哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-12-圖2-2納米鐵酸鉍制備工藝流程圖Fig.2-2Processofbismuthferrateatnanometerscale2.2鐵酸鉍顆粒結(jié)構(gòu)與性能表征2.2.1掃描電子顯微鏡分析為了獲取實(shí)驗(yàn)所得BiFeO3顆粒的微觀形貌特性,選擇利用掃描電子顯微鏡對(duì)粉體進(jìn)行了微觀形貌表征,在此基礎(chǔ)上確定出這種顆粒的尺寸形貌特征。將實(shí)驗(yàn)所用的鐵酸鉍粉末制備成無(wú)水乙醇與鐵酸鉍混合液體,對(duì)相應(yīng)的溶液進(jìn)行適當(dāng)?shù)某暬旌鲜昼,?duì)處理后的溶液滴加到樣品臺(tái)上觀察。使用冷場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(HITACHISU8020)獲取的微米、納米顆粒的微觀結(jié)構(gòu)形貌,如圖2-3、2-4所示。由圖2-3可以看出,鐵酸鉍微米顆粒分散性較好,顆粒整體呈片狀結(jié)構(gòu),直徑大小約為1~2μm,厚度約為0.1μm。微米尺寸顆粒間較為緊密。由圖2-4
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]復(fù)合電介納米質(zhì)的短時(shí)擊穿及長(zhǎng)時(shí)失效特性[J]. 聶永杰,趙現(xiàn)平,張少泉,陳曉云. 云南電力技術(shù). 2019(04)
[2]鐵酸鉍的制備及其在光催化領(lǐng)域的研究進(jìn)展[J]. 盧鵬,胡雪利,賴昕,劉小平,蘆婉婷,王曉雪,邱建. 應(yīng)用化工. 2018(06)
[3]高壓直流電纜絕緣材料研究進(jìn)展評(píng)述[J]. 趙健康,趙鵬,陳錚錚,歐陽(yáng)本紅,鄭新龍. 高電壓技術(shù). 2017(11)
[4]納米Al2O3對(duì)低密度聚乙烯高壓直流電纜絕緣材料性能影響研究[J]. 王思蛟,查俊偉,王俊甫,黨智敏. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2016(24)
[5]原子力顯微鏡在高分子物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 劉晶如,李銀成,俞強(qiáng). 電子顯微學(xué)報(bào). 2016(02)
[6]SEBS、納米SiO2協(xié)同作用改性PP的研究[J]. 王瑩,王揚(yáng)丹,彭履瑤,余俊熹,熊云,彭婭. 化工新型材料. 2014(12)
[7]蒙脫土/聚丙烯復(fù)合材料結(jié)晶形態(tài)及耐電樹枝化特性[J]. 遲曉紅,俞利,鄭杰,高俊國(guó),張曉虹. 復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2015(01)
[8]Bi0.9Ho0.1Fe0.95Cr0.05O3陶瓷制備及表征[J]. 謝群鋒,張銘,胡州,鄧浩亮,仲麒,嚴(yán)輝. 功能材料. 2013(16)
[9]納米粒子改性聚乙烯直流電纜絕緣材料研究(Ⅰ)[J]. 陳曦,吳鍇,王霞,成永紅,屠德民,秦楷. 高電壓技術(shù). 2012(10)
[10]多鐵材料BiFeO3的制備與表征[J]. 宋偉,王暄,張冬,孫志,韓柏,何麗娟,雷清泉. 無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2012(10)
博士論文
[1]微、納米ZnO/LDPE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形態(tài)與介電性能研究[D]. 程羽佳.哈爾濱理工大學(xué) 2017
碩士論文
[1]聚乙烯基微—納米復(fù)合材料介電性能研究[D]. 程成.哈爾濱理工大學(xué) 2017
[2]鈣鈦礦錳氧化物納米材料的制備與磁性研究[D]. 張希媛.南京航空航天大學(xué) 2016
[3]不同納米顆粒復(fù)合低密度聚乙烯的空間電荷特性研究[D]. 葉青.北京交通大學(xué) 2014
本文編號(hào):3139826
【文章來(lái)源】:哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省
【文章頁(yè)數(shù)】:76 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
BiFeO3的晶格結(jié)構(gòu)
哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-10-圖2-1微米鐵酸鉍的制備工藝流程圖Fig2-1Micronbismuthferratepreparationprocessflowchart2.1.2溶膠-凝膠法制備納米鐵酸鉍粉體溶膠-凝膠法的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為可以在分子水平上進(jìn)行控制而提高材料的均勻性,對(duì)制備不同維材料都表現(xiàn)出較高的適應(yīng)性,因而屬于一種常用的濕化學(xué)方法[34]。在制備過(guò)程中主要是將無(wú)機(jī)鹽原料溶于溶劑中,適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行混合而形成均勻溶液,產(chǎn)生水解或醇解反應(yīng)。在此基礎(chǔ)上所得粒子聚集而形成溶膠,并聚合凝膠化。本文通過(guò)硝酸鉍以及硝酸鐵配置出Bi、Fe離子的絡(luò)合物混合溶液,適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行加熱處理,使得絡(luò)合物在一定的蒸發(fā)作用下而形成氧鍵的交聯(lián),其中的顆粒物可以不斷的聚合而形成溶膠膠體,通過(guò)化學(xué)鍵作用而形成交聯(lián)的三維立體網(wǎng)狀凝膠。這種物質(zhì)是膠粒通過(guò)化學(xué)鍵交聯(lián)得到,此過(guò)程中存在金屬鹽的過(guò)飽和析出,能夠生成均勻性良好的產(chǎn)物。由于此時(shí)所形成的凝膠為可逆凝膠,因此在溶膠轉(zhuǎn)化為凝膠的初期由于有大量的溶劑的存在而使凝膠的穩(wěn)定性變差,
哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-12-圖2-2納米鐵酸鉍制備工藝流程圖Fig.2-2Processofbismuthferrateatnanometerscale2.2鐵酸鉍顆粒結(jié)構(gòu)與性能表征2.2.1掃描電子顯微鏡分析為了獲取實(shí)驗(yàn)所得BiFeO3顆粒的微觀形貌特性,選擇利用掃描電子顯微鏡對(duì)粉體進(jìn)行了微觀形貌表征,在此基礎(chǔ)上確定出這種顆粒的尺寸形貌特征。將實(shí)驗(yàn)所用的鐵酸鉍粉末制備成無(wú)水乙醇與鐵酸鉍混合液體,對(duì)相應(yīng)的溶液進(jìn)行適當(dāng)?shù)某暬旌鲜昼,?duì)處理后的溶液滴加到樣品臺(tái)上觀察。使用冷場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(HITACHISU8020)獲取的微米、納米顆粒的微觀結(jié)構(gòu)形貌,如圖2-3、2-4所示。由圖2-3可以看出,鐵酸鉍微米顆粒分散性較好,顆粒整體呈片狀結(jié)構(gòu),直徑大小約為1~2μm,厚度約為0.1μm。微米尺寸顆粒間較為緊密。由圖2-4
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]復(fù)合電介納米質(zhì)的短時(shí)擊穿及長(zhǎng)時(shí)失效特性[J]. 聶永杰,趙現(xiàn)平,張少泉,陳曉云. 云南電力技術(shù). 2019(04)
[2]鐵酸鉍的制備及其在光催化領(lǐng)域的研究進(jìn)展[J]. 盧鵬,胡雪利,賴昕,劉小平,蘆婉婷,王曉雪,邱建. 應(yīng)用化工. 2018(06)
[3]高壓直流電纜絕緣材料研究進(jìn)展評(píng)述[J]. 趙健康,趙鵬,陳錚錚,歐陽(yáng)本紅,鄭新龍. 高電壓技術(shù). 2017(11)
[4]納米Al2O3對(duì)低密度聚乙烯高壓直流電纜絕緣材料性能影響研究[J]. 王思蛟,查俊偉,王俊甫,黨智敏. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2016(24)
[5]原子力顯微鏡在高分子物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 劉晶如,李銀成,俞強(qiáng). 電子顯微學(xué)報(bào). 2016(02)
[6]SEBS、納米SiO2協(xié)同作用改性PP的研究[J]. 王瑩,王揚(yáng)丹,彭履瑤,余俊熹,熊云,彭婭. 化工新型材料. 2014(12)
[7]蒙脫土/聚丙烯復(fù)合材料結(jié)晶形態(tài)及耐電樹枝化特性[J]. 遲曉紅,俞利,鄭杰,高俊國(guó),張曉虹. 復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2015(01)
[8]Bi0.9Ho0.1Fe0.95Cr0.05O3陶瓷制備及表征[J]. 謝群鋒,張銘,胡州,鄧浩亮,仲麒,嚴(yán)輝. 功能材料. 2013(16)
[9]納米粒子改性聚乙烯直流電纜絕緣材料研究(Ⅰ)[J]. 陳曦,吳鍇,王霞,成永紅,屠德民,秦楷. 高電壓技術(shù). 2012(10)
[10]多鐵材料BiFeO3的制備與表征[J]. 宋偉,王暄,張冬,孫志,韓柏,何麗娟,雷清泉. 無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2012(10)
博士論文
[1]微、納米ZnO/LDPE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形態(tài)與介電性能研究[D]. 程羽佳.哈爾濱理工大學(xué) 2017
碩士論文
[1]聚乙烯基微—納米復(fù)合材料介電性能研究[D]. 程成.哈爾濱理工大學(xué) 2017
[2]鈣鈦礦錳氧化物納米材料的制備與磁性研究[D]. 張希媛.南京航空航天大學(xué) 2016
[3]不同納米顆粒復(fù)合低密度聚乙烯的空間電荷特性研究[D]. 葉青.北京交通大學(xué) 2014
本文編號(hào):3139826
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