微纳米SiO2/LDPE复合材料空间电荷特性及介电性能研究

摘要

绝缘材料是电气绝缘的基础，聚合物材料因其良好的电绝缘性能和加工性能而广泛应用于电气绝缘领域，而在较高绝缘等级要求的电力设备中，耐热性能也不容忽视。研究显示，向聚合物中添加微米粒子能够提高复合材料的热导率，但同时会使其电绝缘性能下降，因此，本文通过向聚合物中添加无机微米颗粒及纳米颗粒，探讨其对聚合物基复合材料电绝缘性能的影响。
　　本文以LDPE为基体，以Micro-SiO2及Nano-SiO2为填料，采用熔融共混法制备出不同填料含量的微纳米复合材料，通过SEM、FTIR和DSC对复合材料进行结构表征，利用电声脉冲法对复合材料进行空间电荷测试，并对复合材料进行电导电流、耐电强度、介电常数及损耗因数测试。
　　实验结果表明:Nano-SiO2较Micro-SiO2能够与LDPE基体形成更强的键合作用，使纳米复合材料结晶度高于微米复合材料，而微纳米复合材料的结晶度介于二者之间。Nano-SiO2或Micro-SiO2的添加能够降低LDPE的电导电流，提高其电荷注入阈值电场，从而减小电荷注入，当Nano-SiO2含量为0.5wt％时，复合材料的电导电流最小，对电荷积聚的抑制效果最好;微纳米复合材料中由于两种填料共存，使其对空间电荷的抑制效果介于纳米复合材料及微米复合材料之间。纳米复合材料直流击穿场强及交流击穿场强均高于纯LDPE，并随Nano-SiO2含量的增加而减小;微米复合材料直流击穿场强低于纯LDPE，而交流击穿场强高于纯LDPE;微纳米复合材料直流击穿场强介于纳米复合材料及微米复合材料之间，且随Nano-SiO2含量的增加变化不大，而交流击穿场强均高于微米复合材料，且随Nano-SiO2含量的增加而增加。各复合材料相对介电常数及介质损耗因数均高于纯LDPE，且与填料含量成正比，其中相对介电常数随电场频率的升高及温度的升高而降低;介质损耗因数随电场频率的升高而降低，随温度的升高而升高。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 聚合物基微纳米复合电介质研究现状

1．2．1 纳米粒子的表面效应

1．2．2 纳米电介质中的界面模型

1．2．3 微纳米复合材料介电性能研究现状

1．3 课题来源及研究内容

第2章 微纳米SiO2/LDPE复合材料制备及结构表征

2．1 复合材料制备

2．2 复合材料SEM分析

2．3 复合材料FTIR分析

2．4 复合材料DSC分析

2．5 本章小结

第3章 微纳米SiO2/LDPE复合材料空间电荷特性

3．1 空间电荷的基础理论

3．1．1 空间电荷的产生

3．1．2 陷阱的形成

3．2 空间电荷的测试原理

3．3 复合材料的空间电荷特性

3．3．1 加压时空间电荷分布

3．3．2 短路时空间电荷分布

3．4 本章小结

第4章 微纳米SiO2/LDPE复合材料介电性能研究

4．1 复合材料的电导性能

4．2 复合材料的击穿特性

4．2．1 直流击穿特性

4．2．2 交流击穿特性

4．3 复合材料介电损耗性能分析

4．3．1 介电频谱分析

4．3．2 介电温谱分析

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢