改性聚丙烯/硅橡胶界面绝缘击穿的发展机理研究

摘要

电力电缆尤其是挤塑电缆已被越来越多地应用于城市输、配电系统中。聚丙烯(Polypropylene，PP)属于热塑性材料可以回收再利用，有良好的电气性能，未来聚丙烯代替交联聚乙烯(Cross-linked polyethylene，XLPE)将带来极大的经济效益和社会效益。电缆中间接头是电缆系统最薄弱的环节，电缆主绝缘和接头绝缘之间的界面存在较强的切向电场，易于诱发界面放电和击穿事故。为保障PP电缆中间接头的绝缘安全，有必要针对PP和电缆中间接头绝缘界面击穿的引发机理、发展过程进行研究，并探讨提高界面击穿强度的材料改性方法。本文旨在得到固体-固体电介质界面击穿的理论模型，研究添加弹性体和氟化改性PP/硅橡胶(Silicone rubber，SiR)界面击穿过程的影响，分析不同改性方法对PP/SiR界面击穿过程的作用机理，具体研究工作如下:
　　采用两种弹性体，辛烯乙烯弹性体POE(DOW8510)和丙烯基弹性体PBE(Vistamaxx6202)对iPP进行增韧改性，研究了不同弹性体含量共混物的机械性能和电性能。分析了交流电压下不同弹性体含量共混物与SiR界面击穿的引发和发展过程。结果表明，加入POE和PBE均能对PP/SiR界面的击穿时间有较大的延长，但弹性体含量达到35wt％以后击穿时间开始缩短。由于PBE和POE与PP的相容性不同，导致其共混物的微观结构不同，陷阱的分布特征存在差异，使得PP/POE与SiR和PP/PBE与SiR界面放电起始阶段时间和放电发展阶段时间有所区别。
　　采用表层氟化的方法对iPP进行改性，探究了表层氟化对PP/SiR界面放电特征的影响。结果表明，表层氟化使PP表面形成C-F层，静态接触角下降，粗糙度变大。与未氟化PP/SiR界面放电过程相比，氟化后PP/SiR界面放电的起始阶段变缓慢，但发展阶段显著加快，总的击穿时间缩短。分析认为，表层氟化导致的PP表面陷阱能级、粗糙度和吸附水份的变化，是影响界面击穿特征的根本原因。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 可回收电缆料及PP电缆的研究现状

1．3 界面击穿现象的研究现状

1．4 本文研究内容

第2章 交流电压下固体电介质界面击穿的一般模型

2．1 固体-固体电介质界面的电击穿

2．2 实际接触面积理论

2．3 界面的等效复合弹性模量及应用

2．3．1 界面等效复合弹性模量的概念

2．3．1 考虑界面等效复合弹性模量的界面击穿

2．4 本章小结

第3章 弹性体含量对交流电压下PP／SiR界面击穿过程的影响

3．1 试样制备与实验设置

3．1．1 试样制备

3．1．2 界面放电实验系统设置

3．2 弹性体含量对PP的性能的影响

3．2．1 PP／弹性体共混物的微观结构

3．2．2 弹性体对PP机械性能的影响

3．2．3 弹性体对PP电气性能的影响

3．3 弹性体含量对PP／SiR界面放电特征的影响

3．4 本章小结

第4章 表层氯化对交流电压下PP／SiR界面放电特征的影响

4．1 表层氟化及其应用

4．2 试样制备和实验过程

4．1．1 试样制备

4．1．2 PP表面理化结构测量与表征

4．1．3 界面放电实验

4．2 实验结果与分析

4．2．1 未氟化PP／SiR界面放电的典型过程

4．2．2 表层氟化对PP／SiR界面放电特征的影响

4．3 本章小结

第5章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢