拉伸处理对微纳米SiO2/LDPE复合材料空间电荷特性影响的研究

• 作 者: 李志华
• 出 处: 哈尔滨理工大学
• 发表日期: 2019年08期
• 关键词: LPDE 拉伸 空间电荷 介电性能

聚乙烯是一种具有良好电气性能的电缆绝缘材料,电缆在生产、运输以及敷设运行的过程中外部绝缘材料难免会受到拉伸力的作用,拉伸应力的存在可能会对绝缘材料的电气性能造成影响,研究拉伸处理对复合材料的电性能影响具有一定意义。本文通过对复合材料进行不同的拉伸处理,探讨拉伸处理对复合材料电气绝缘性能的影响。本文以LDPE为基体,分别以微米SiO₂和纳米SiO₂作为填料,采用熔融共混法制备出不同微纳米添加含量的复合材料,通过拉伸试验测试不同材料的力学性能,利用PLM、FTIR对复合材料进行结构表征,然后利用电声脉冲法对不同拉伸处理的复合材料进行空间电荷测试、电导电流测试、介电频谱测试以及直流击穿强度测试。实验结果表明:在PLM测试中,可以观察到,未拉伸状态下的晶胞较紧密,非晶区面积较少,拉伸处理后晶胞间距增大,非晶区面积增加,内部结构变得松散,由于拉伸处理使得分子链间距增大,分子间束缚减小,相对介电常数与介质损耗因数增加;随着拉伸率的增大,LDPE、微米复合材料电导电流均有不同程度上升,而纳米复合材料电导电流有所降低,且纳米复合材料电导电流始终低于LDPE,微纳米复合材料电导电流出现先升高后降低的变化;由于试样中引入的缺陷随着拉伸率增加而变得更加严重,导致直流击穿场强不断降低;在测试空间电荷分布时,LDPE内部空间电荷积聚较多,纳米SiO₂/LDPE复合材料内部空间电荷积累量最少,说明纳米SiO₂的添加能够有效的抑制LDPE内部空间电荷的积聚。随着拉伸率的增大,LDPE、纳米复合材料、微米复合材料和微纳米复合材料内部空间电荷积累量增加,对比各体系复合材料试样,纳米SiO₂/LDPE复合材料空间电荷增加量最少,表现出较强的抑制空间电荷积累的能力,说明纳米SiO₂/LDPE复合材料在较高的机械拉伸下仍能保持较好的介电性能。