PP/MMT纳米复合材料结晶形态与介电性能研究

摘要

聚丙烯具有优异的高温电性能和耐化学腐蚀性能，被广泛用作电力电容器的绝缘材料。但是由于等规聚丙烯(i-PP)易电老化，限制了它在高压绝缘领域的应用。纳米粒子具有特殊的功能，向聚丙烯这种热塑性塑料添加少量的纳米填料就能达到改善性能的目的。
　　 本文采用纳米蒙脱土(MMT)对聚丙烯进行改性，研究了聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料结晶形态与介电性能的关系，以等规聚丙烯(i-PP)为基体材料，十八烷基季铵盐改性的蒙脱土作为纳米填料，马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)为相容剂，采用熔融插层法制备聚丙烯/蒙脱土(PP/MMT)纳米复合材料。研究蒙脱土、相容剂含量和熔融插层温度对聚丙烯结晶形念、空间电荷和介电性能的影响。同时分析了结晶形态与空间电荷、介电性能之间的关系。
　　 本文通过偏光显微镜(PLM)观测PP和PP/MMT纳米复合材料的结晶形态，发现蒙脱土起到了异相成核剂的作用。当熔融插层温度为190℃、相容剂含量为3％时，PP/MMT纳米复合材料的结晶最为完善。利用电声脉冲法(PEA)测量了PP和PP/MMT纳米复合材料的空间电荷，表明蒙脱土加入后改变了聚丙烯中的陷阱能级，填充了深陷阱。介电性能研究表明，复合材料的结晶形态对介电性能有很大影响。通过对比不同的复合材料得出在190℃下，PP-g-MAH含量3％的试样绝缘电阻率最高，介电损耗最低。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 纳米科技

1.2 纳米材料

1.3 纳米电介质材料的发展

1.4 课题来源及研究内容

第2章 聚合物／蒙脱土纳米复合材料的制备与表征

2.1 蒙脱土的简介

2.2 聚合物／蒙脱土纳米复合材料的类型

2.3 聚合物／蒙脱土纳米复合材料的插层复合法

2.4 聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料的制备过程

2.5 聚合物／蒙脱土复合材料的结构表征

2.6 本章小结

第3章 聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料结晶形态的研究

3.1 聚丙烯的简介

3.1.1 聚丙烯的合成

3.1.2 聚丙烯的结构

3.1.3 聚丙烯的性能

3.2 聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料结晶形态的研究

3.2.1 实验过程

3.2.2 实验结果与分析

3.3 本章小结

第4章 聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料介电性能的研究

4.1 空间电荷的研究

4.1.1 空间电荷的形成

4.1.2 实验过程

4.1.3 实验结果与分析

4.2 绝缘电阻率的研究

4.2.1 固体电介质的电导

4.2.2 实验过程

4.2.3 实验结果与分析

4.3 介电损耗的研究

4.3.1 固体电介质的极化与损耗

4.3.2 实验过程

4.3.3 实验结果与分析

4.4 击穿场强的研究

4.4.1 击穿场强的Weibull分析

4.4.2 固体电介质的击穿

4.4.3 实验过程

4.4.4 实验结果与分析

4.5 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