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随着高压直流(High Voltage Direct Current，HVDC)电缆的发展，挤包绝缘电缆因其重量轻，安装方便，容量大，环保等特点逐渐取代了其他电缆。目前，应用于挤包绝缘电缆的主绝缘材料是交联聚乙烯(Cross-linked Polyethylene，XLPE)。XLPE具有优异的电绝缘性能和较长的使用寿命。然而交联也使聚乙烯由热塑性材料变为热固性材料，电缆退役后绝缘材料无法重复利用，产生大量的废弃物对环境造成一定的污染。因此，有必要发展环保型电缆绝缘材料。 聚丙烯(Polypropylene，PP)因其较高的熔点和优良的电绝缘性能，被认为是一种备选的环保绝缘材料。然而空间电荷积聚问题同样是PP应用于高压直流电缆的主要障碍。此外，聚丙烯的脆性和较大的刚性也使其难以应用于电缆制造领域。 将PP和另一种高分子材料共混是一种有效的提高PP综合性能的改性方法。聚苯乙烯(Polystyrene，PS)同样是一种良好的电绝缘材料。因此，本文以PP为基体树脂，以PS或带有PS链段的高分子作为填料，聚丙烯-接枝-聚苯乙烯接枝物(Polypropylene-graft-Polystyrene，PP-g-PS)作为增容剂，通过共混的方式制备兼具优良电绝缘性能和力学性能的材料。本文的主要研究结果如下: 1.采用预辐照水相悬浮接枝的技术制备了PP-g-PS。考察了单体浓度，反应时间，反应温度等因素对接枝率的影响，得到最佳的接枝条件:反应温度为85℃，反应时间为8h，苯乙烯单体的浓度为1.35mol/L;最高接枝率为19.2wt％。利用傅里叶红外光谱(FTIR)，核磁共振氢谱(1H-NMR)等分析手段证明接枝成功进行。DSC测试结果表明，PS支链起到成核剂的作用，使PP的结晶温度升高约10℃，熔点降低约7℃。接枝链的存在降低了PP的热稳定性，且热分解温度随着接枝率的增加逐渐降低。 2.选择接枝率为3.5wt％，7.0wt％和16.6wt％的三种PP-g-PS接枝物作为增容剂，控制共混物中PS含量为10wt％，研究了接枝率对PP/PP-g-PS/PS共混物结构和电绝缘性能的影响。研究发现PS分散于PP基体材料中，呈现海-岛状结构分布。随着接枝率的增加，PP与PS的相容性提高，PS颗粒的粒径减小，达到纳米级分散，形成有机纳米复合材料。当PP-g-PS的接枝率达到16.6wt％时，PS的平均粒径降低至240nm。DSC测试结果表明，接枝物的添加并没有对共混材料的结晶度、结晶温度和熔融温度产生明显的影响。WAXD测试结果表明，共混物中PP的晶体结构仍为α型，接枝物的添加没有影响材料的晶体结构。但是PP的球晶结构却随着接枝率的增加逐渐遭到破坏。电学测试结果表明，材料的体积电阻率和直流击穿强度随着接枝率的增加逐渐增大。PP-g-PS的接枝率达到16.6wt％时，材料的综合电绝缘性能最好，体积电阻率达到4.6×1016Ω·cm，直流击穿场强高达421.3kV/mm，介电性能与PP相当。 3.选择接枝率为7.0wt％的PP-g-PS，控制体系中PS含量为10wt％，改变接枝物的含量以调控PS与PP的界面结构，探讨界面结构对PP/PP-g-PS/PS电性能的影响。随着接枝物含量的增加，PP与PS两相相容性得到改善，界面相互作用增强，PS颗粒尺寸降低，达到纳米级，形成有机纳米复合材料，当接枝物含量达到24wt％时，PS颗粒平均尺寸降低至310nm。随着界面结构的改善，材料直流击穿强度和体积电阻率增加。当PP-g-PS含量达到24wt％时，共混材料的综合电绝缘性能最好:直流击穿场强达408.9kV/mm，体积电阻率为6.9×1016Ω·cm，介电性能与PP相当，空间电荷注入得到抑制，空间电荷积累情况得到改善。 4.为提高PP的韧性，选择苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)作为增韧剂，再添加适量PP-g-PS提高改性材料的电绝缘性能。结果表明，30wt％的SEBS有效改善了材料的韧性，使共混物在23℃下的缺口冲击强度达到82.0kJ/m2，屈服强度降低至22.8MPa，断裂伸长率达到910％。交直流击穿强度和体积电阻率随着SEBS的添加明显提高，但出现了大量空间电荷积累的现象。少量PP-g-PS的添加没有对材料的力学性能产生太大影响，但有效抑制了空间电荷的积聚，平均体电荷密度降低至0.39C/m3，直流击穿强度有所提高，最高达到518.4kV/mm，体积电阻率稍有降低，但仍是PP体积电阻率的2.5倍。