基于纳米蒙脱土调控的聚乙烯电树枝化发展特性研究

摘要

聚合物绝缘材料中的电树枝老化严重影响了绝缘材料的使用范围和使用寿命，已经引起了国内外的广泛关注。人们尝试使用各种方法抑制聚合物绝缘材料中电树枝的产生和发展，以提高聚合物绝缘材料的使用性能。在聚合物绝缘材料中添加不同类型的纳米粒子，可以改善其介电性能，进而抑制或减缓电树枝老化的形成和发展。
　　本文以调控复合材料界面为核心，对片状纳米蒙脱土(MMT)进行了插层处理和表面修饰。在酸性条件下，采用插层剂和偶联剂联合对MMT进行有机化处理，得到有机化蒙脱土。以低密度聚乙烯(LDPE)为聚合物基体，采用熔融插层的复合方法制备了纳米蒙脱土/聚乙烯(MMT/PE)复合材料。
　　采用偏光显微镜、红外光谱、空间电荷测试等方法研究了MMT对PE微域结构和电性能的影响，通过电树枝的引发试验研究了MMT含量不同对PE电树枝化性能的影响，同时利用皮安表测试系统研究了电树枝产生前后试样电导电流的变化情况。试验结果表明:加入了适量MMT的复合材料试样中，由于MMT与PE基体有比较好的界面结合作用，而且分散均匀，其耐电树枝化性能有所提高。MMT含量为0.5wt％和1wt％的复合材料试样中，电树枝的长度较小，电树枝的密度和分形维数增加;MMT含量增加到3wt％和5wt％时，由于MMT在基体材料中分散性变差，使得电树枝的长度增加，电树枝的形态和分形维数的分散程度也有所增加。产生电树枝后的PE试样中，由于电树枝的导电特性及空间电荷的屏蔽作用，使得试样电导电流减小;而MMT/PE复合材料试样产生电树枝后，由于电树枝的形态和导电特性的变化，使得试样的电导电流增大。电树枝的扩展系数和分形维数会影响材料电导电流的变化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 聚合物电树枝化的研究现状

1．2．1 电树枝的研究方法

1．2．2 电树枝的抑制手段

1．3 课题来源及主要研究内容

第2章 聚合物电树枝化理论基础

2．1 聚合物中电树枝化引发和生长理论

2．1．1 电树枝的引发机理

2．1．2 电树枝的生长机理

2．2 聚合物中电树枝的导电特性

2．2．1 非导电型电树枝模型

2．2．2 导电型电树枝模型

2．3 空间电荷及空间电荷限制电流理论

2．4 本章小结

第3章 MMT／PE复合材料制备及性能测试

3．1 复合材料的制备

3．1．1 MMT表面修饰的方法

3．1．2 复合材料的制备方法

3．1．3 MMT表面修饰对复合材料的影响

3．2 MMT／PE复合体系的结构表征

3．3 MMT／PE体系空间电荷行为

3．4 本章小结

第4章 MMT／PE复合材料电树枝化发展性能

4．1 试样制备及实验过程

4．1．1 试样制备

4．1．2 实验过程

4．2 MMT含量对PE树枝化性能的影响

4．2．1 树枝形态

4．2．2 树枝长度

4．2．3 分形维数

4．3 树枝化特性与电导特性关系

4．3．1 电树枝对电导电流的影响

4．3．2 扩展系数对电导电流的影响

4．3．3 分形维数对电导电流的影响

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