納米氧化硅-聚乙烯復合材料直流介電性能的研究.pdf

1、電網(wǎng)規(guī)模迅速增長拉動了輸電電纜行業(yè)的大力發(fā)展。作為直流輸電電纜絕緣材料的主要成分，聚乙烯的性能決定了電纜的使用壽命及適用環(huán)境。直流電纜材料在加工過程會添加交聯(lián)劑提高其性能以適應更高的工作溫度，添加抗氧劑以延緩在長時工作下氧化作用引起的老化。本文研究了納米氧化硅和聚乙烯共混的納米復合材料在填充濃度、交聯(lián)劑、抗氧劑和溫度的影響因素下介電性能的變化。從電導特性、空間電荷抑制能力和直流擊穿強度三個方面來探討材料對上述影響因素的依賴關系。

2、　　用熔融共混法制得文中所需本文所需九種材料。經(jīng)平板硫化機壓制成型后，使用掃描電子顯微鏡、紅外光譜分析和X射線衍射分析對材料的物理結構和化學成分進行表征和分析。
　　為探討填充濃度對SiO2/LDPE介電特性的影響，文中采用的填充濃度分別為0％、1%、2%和3%。實驗結果表明，隨著溫度的升高材料的電導率都逐漸增大。添加納米SiO2后，材料的電導率明顯變小，且隨著填充濃度的增加，復合介質的電導率呈現(xiàn)下降趨勢。在高溫高場下表現(xiàn)尤為明顯

3、，90℃下40kV/mm時，填充濃度為1%的SiO2/LDPE的電導率比填充濃度3%的大一個數(shù)量級。與未添加納米氧化硅的聚乙烯材料對比，納米復合介質的空間電荷抑制能力得到了明顯的提升。其中填充濃度為1%的SiO2/LDPE的空間電荷抑制能力最強。納米微粒的添加也提升了直流擊穿強度。填充濃度從1%~2%時，直流擊穿強度降低，而從2~3%時直流擊穿強度上升。在90℃時，三種材料的直流擊穿強度基本相同。
　　為研究交聯(lián)作用和抗氧劑對填充

4、濃度為1%的SiO2/LDPE納米復合介質介電性能的影響，實驗室使用熔融共混法制得六種材料。首先研究交聯(lián)作用時，發(fā)現(xiàn)交聯(lián)作用會明顯提高材料的電導率，加劇空間電荷的積聚。但交聯(lián)作用可明顯提升直流擊穿耐電強度，在高溫時表現(xiàn)明顯。其次，在研究抗氧劑作用時實驗結果表明了兩種變化趨勢。一是XLPE材料中發(fā)現(xiàn)：添加抗氧劑后，材料的電導性增加，空間電荷分布較多，直流擊穿強度也呈現(xiàn)下降趨勢；二是SiO2/LDPE和SiO2/XLPE材料發(fā)現(xiàn)：添加抗氧劑