钛酸钡对聚乙烯试样中空间电荷的影响

在高场强下用电声脉冲法(PEA)测量经BaTiO3表面处理后的聚乙烯试样中空间电荷的分布，比较纯聚乙烯试样与经BaTiO3表面处理后的聚乙烯试样中的空间电荷分布，试验结果表明，用BaTiO3表面处理的聚乙烯可以有效的抑制电荷的注入和空间电荷的形成。     

表面氟化聚乙烯中的空间电荷分析

根据在高场强下聚合物中的空间电荷主要来源于电荷的注入，而电荷的注入决定于聚合物的界面特性，用氟气表面处理聚乙烯试样改变表面层化学结构，来研究表面层的极性对空间电荷形成和注入的影响。测量了在不同场强下加压一定时间后短路条件下聚乙烯和表面氟化聚乙烯中空间电荷的分布情况，发现表面氟化聚乙烯的电荷注入的起始场强比聚乙烯试样的低，而且在相同场强下界面和介质中的空间电荷比聚乙烯多，在80kV／mm的高场强下表面氟化聚乙烯产生了空穴的注入，并通过测量材料的红外谱图对以上现象给出了微观的物理解释。     

表面喷涂氟塑料中空间电荷分析

用高介电常数的甲基丙烯酸酯对两种可熔性氟塑料四氟乙烯-全氟(烷基乙烯基)醚共聚物(PFA)和四氟乙烯-六氟丙稀共聚物(FEP)的表面进行改性以改善其空间电荷的分布。用电声脉冲法(PEA)测量其空间电荷值，并与改性前相比较，分析了表面层的极性和介电常数对空间电荷形成和注入的影响。结果表明在表面处理前后空间电荷的分布有明显的不同，表面改性的试样基本没有注入电荷，说明高介电常数层可以有效抑制电荷的注入。     

表面氟化聚乙烯的驻极体性能研究

用氟气表面处理聚乙烯改变表面层化学结构的方法研究表面层的极性对空间电荷形成和注入的影响。结果表明在相同场强下界面和介质中的空间电荷比聚乙烯多，并在80kV／mm的高场强下表面氟化聚乙烯产生了空穴的注入。     

空间电荷在评估绝缘聚合物电老化程度中的应用研究

通过向聚乙烯中添加一种电压稳定剂，能够有效地抑制聚乙烯的电老化。纯聚乙烯和含电压稳定剂的聚乙烯的试样经过不同时间的电老化后，空间电荷测量表明，在电老化过程中，空间电荷的分布发生变化，出现正负电荷峰的分离和叠加。两种性质的试样中的空间电荷总量都近似地随老化时间呈线性增长，并与老化后的残余绝缘强度的变化有对应关系。分析表明，以试样的短路空间电荷总量与老化时间关系，可以评估聚乙烯的电老化程度。     

氯化聚乙烯共混对聚乙烯的空间电荷效应的影响

在直流电场作用下 ,用电声脉冲法测量了低密度聚乙烯 (LDPE)中空间电荷的分布 ,计算结果表明 ,异极性空间电荷严重畸变试样中的电场的分布。以少量氯化聚乙烯 (CPE)混入低密度聚乙烯中 ,大大降低了试样中的空间电荷 ,电场分布趋向均匀。在正负极性直流预压短路树枝试验中 ,分别提高试样短路树枝起始电压 2 6 8%和 36 3%。通过直流预压和电晕电荷注入后 ,短路过程中空间电荷分布的测量 ,提出氯化聚乙烯的作用机理在于降低了聚乙烯中陷阱的深度和密度。     

聚乙烯表面形貌对其空间电荷特性的影响

随着空间电荷测量技术在最近三十年的巨大进步,固体电介质空间电荷研究成为研究热点.聚乙烯的热压冷却条件会显著影响聚乙烯的形态结构.而聚乙烯在热压过程中,其表面会由于不同的基底材料而形成不同的附生结晶层,从而具有不同的表面形貌.此附生层的形态对空间电荷特性有很大的影响.通过研究聚乙烯不同表面形貌的形成过程及其显微特征,并结合微观形态对不同表面形貌的聚乙烯进行了空间电荷测量分析,发现不同表面形貌的聚乙烯试样具有不同的空间电荷积聚特性.     

纳米氧化锌/聚乙烯复合材料中空间电荷及体积电阻率的研究

以溶融共混法制备了纳米氧化锌(ZnO)/低密度聚乙烯(LDPE)的复合材料,采用电声脉冲法和高阻计法分别测量了不同纳米ZnO含量试样中的空间电荷分布和体积电阻率。实验发现,试样中的空间电荷分布明显不同于纯聚乙烯。当试样中纳米ZnO含量为0.5%时,短路过程中空间电荷衰减很快;当纳米ZnO含量进一步提高时短路过程中空间电荷衰减比纯聚乙烯的缓慢。同时发现加入纳米ZnO后复合材料的体积电阻率上升。讨论了纳米ZnO对试样中空间电荷形成和导电机理的影响。     

聚乙烯微观形态及表面形貌对其空间电荷包特性的影响

聚乙烯的热压冷却条件会显著影响聚乙烯的微观形态,而聚乙烯在热压过程中,其表面会由于不同的基底材料而可能形成附生结晶层,从而具有不同的表面形貌,为探讨它们对空间电荷特性的影响,使用不同的基底材料制备了不同表面形貌的聚乙烯试样,研究了聚乙烯不同表面形貌的形成过程及其显微特征。利用不同的降温速率得到了两种表面形貌下不同微观形态的试样,结合微观形态对不同表面形貌的聚乙烯进行了空间电荷测量分析,在高场强下进行了其空间电荷包特性的研究,发现微观形态和表面形貌对聚乙烯的空间电荷包的极性、运动特性等都具有重要的影响。     

附生结晶对低密度聚乙烯空间电荷注入和输运特性的影响

为研究附生结晶对低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)中空间电荷注入和输运过程的影响,选用玻璃(glass)、聚四氟乙烯(PTFE)和等规聚丙烯(i PP)这3种典型基底材料,制备了具有不同附生结晶试样,即LDPE-G、LDPE-PTFE和LDPE-i PP,开展了室温下空间电荷和直流击穿特性的研究。结果表明:在-100 MV/m电场强度下3组试样均在阳极附近产生正空间电荷包且向阴极迁移;极化30 min时间内,空间电荷引起试样内部最大畸变电场强度值达到177 MV/m;对于LDPE-G、LDPE-PTFE和LDPE-i PP中的空间电荷,由电极注入的负电荷由少到多,正电荷由多到少;3组试样Weibull击穿电场强度由高到低排列顺序依次为:LDPE-i PP、LDPE-PTFE和LDPE-G。分析认为:不同附生结晶结构通过片晶排列方式来改变LDPE表面相对介电常数,导致电荷注入势垒高度变化,3组材料不同的正空间电荷注入难易程度以及表面片晶的排列方式影响了击穿通道的产生概率。     

等离子体射流快速改性促进表面电荷衰减

随着高压直流输电迅猛发展,绝缘材料在直流电压下表面电荷积聚现象严重威胁直流输电系统的安全可靠运行。为加快绝缘材料表面电荷的消散,采用大气压等离子体射流,以TEOS为前驱物,在环氧树脂表面沉积SiO_x薄膜。对改性前后材料表面化学组成、表面电导率、表面电荷特性、表面陷阱分布以及耐压特性进行多参数测量,研究等离子体射流改性前后环氧树脂表面特性。实验结果表明:等离子体处理在环氧树脂表面引入大量以Si-O-Si及Si-OH基团为主的无机基团,且表面电导率提高2个数量级。随着改性时间的延长,表面电荷的初始积聚量减少,消散速度加快,陷阱能级深度变浅;沿面闪络电压呈现先增后降的趋势,在改性180s时闪络电压提高到最高值9.0k V。研究结果表明:通过大气压等离子体射流在聚合物表面沉积薄膜能够提高环氧树脂绝缘性能,为其工程应用提供了有效的改性方法。     

Effects of crosslinking byproducts on space charge formation in crosslinked polyethylene

Space charge is formed in cables insulated with crosslinked polyethylene. It has not been clear whether the crosslinking byproducts or the crosslinked polymer morphology is responsible for the space charge formation. In order to clarify this point additive-free noncrosslinked low-density polyethylene, additive-free crosslinked polyethylene, and degassed crosslinked polyethylene were soaked in the crosslinking byproducts and the space charge distribution was measured after DC voltage application. Samples tested are divided into two categories. The first category is a soaked single-layered sheet and the second category is a two-layered specimen consisting of a soaked sheet and a nonsoaked sheet. As a result, the following conclusions were obtained. (1) Cumyl alcohol is responsible for homocharge layers in front of the electrodes in both low-density and crosslinked polyethylene sheets. (2) Acetophenone is responsible for heterocharge formation in crosslinked polyethylene, presumably as a synergistic effect with water. (3) alpha -methylstyrene has no effect on space charge formation in low-density polyethylene, while it assists charge trapping in crosslinked polyethylene. (4) Charge trapping occurs easier in degassed crosslinked polyethylene than in low-density polyethylene, probably because of carbonyl groups induced by crosslinking     

增强聚丙烯薄膜表面经大气压氩等离子体射流改性后的亲水性

为了研究等离子体射流在薄膜表面改性方面的应用,利用大气压氩等离子体射流对聚丙烯(polypropylene,简称PP)薄膜进行表面改性来增强其表面亲水性,通过测量电压电流波形、Lissajous图形和发射光谱等来诊断其放电特性,通过水接触角和表面能测量等手段来研究等离子体射流处理对PP薄膜表面特性的影响,为实际应用选择最优的处理条件提供参考。研究了改性距离、处理时间和功率密度等参数对改性效果的影响,考察了处理后的PP薄膜放置在空气中的老化效应,并对所得到的结果进行了分析。结果表明,氩等离子体射流产生的粒子主要有OH、N2、Ar和少量的O,其气体温度在317～362K范围内变化,是典型的低温等离子体。PP薄膜经大气压氩等离子体射流处理后,其表面水接触角下降,表面能上升,两者均在一定处理时间内达到饱和状态。处理后表面水接触角可下降到最小值55°,表面能可增加到最大值45.313mJ/m2。通过减小改性距离、增加功率密度可以缩短时间并提高改性效果,从而提高处理效率。改性后的PP薄膜存在老化效应,但即使放置10d后,其表面水接触角仍为70.5°,远低于处理前的值。     

Effect of plasma surface modification on electrical conduction in polyethylene

High-density polyethylene films 50 μm thick were exposed to the downstream plasma flow of RF glow discharges in argon, hydrogen, or oxygen. It was found that many transvinylene and unreacted radicals remain after the argon or hydrogen plasma treatment, and that carbonyl groups are formed in the oxygen plasma treatment. The conduction current was smaller in the hydrogen-plasma treated samples and the samples exposed to oxygen or ozone after hydrogen-plasma treatment than in the untreated samples. Thermal pulse current measurements indicate that the treated surface layer traps electrons or holes and reduces the field strength at the electrode surface, thus suppressing further injection of electrons or holes.     

Electroluminescence measurements to detect accumulated charge atthe electrode-insulator interface

Electroluminescence (EL) spectrum analysis is proposed to detect charge accumulation in insulators. The objective is to find the nature of accumulated space charges at the electrode-insulator interface by using only EL measurements recorded under a moderate ac 50 Hz field. The differences between spectra obtained with virgin samples and treated samples are analyzed. Some experience obtained with 500 μm thick low-density polyethylene (LDPE) samples are described to illustrate the expected modification of the EL spectrum vs, interfacial space charges. Direct space charge measurements, using the laser induced pressure propagation (LIPP) method are used to verify our assumptions. Good agreement is found between EL analysis and experimental data of space charges     

茂金属聚乙烯改善低密度聚乙烯的介电性能

针对高压、超高压直流塑料电缆中存在的空间电荷效应,大多数直流电力电缆常采用改性方法提高其介电性能,如空间电荷特性、体积电阻率和击穿强度等。常用的改性方法主要有添加剂、共混、接枝和二元共聚4种。共混技术较广泛用以改性聚乙烯电缆,提高其介电性能。因此用电声脉冲法(PEA)测量了MPE与LDPE共混试样中的空间电荷分布;用高阻计测量了共混物的体积电阻率,用阶梯电压测量了共混物的交流击穿场强。试验结果表明,1%MPE与LDPE共混能有效降低空间电荷效应,提高交流击穿场强7.9%,略降低体积电阻率。最后讨论了共混物的物质结构、电荷陷阱及介电性能间的关系。     

伽马射线对低密度聚乙烯的空间电荷陷阱特征影响

为研究伽马射线辐照后的低密度聚乙烯材料在直流电场作用前后的空间电荷形成和衰减的陷阱特征,在60Co伽马射线的辐照源下得到最大辐照剂量为50 kGy的聚乙烯样品,利用电声脉冲法测量其空间电荷分布,进而提出了一种离散陷阱分布模型来解释射线辐照的空间电荷衰减特征。结果表明:在阴极附近出现异号的正电荷积累并随着辐照剂量增加而增加;分析认为射线辐照后样品出现的异号正电荷是由于材料发生了化学变化(氧化)而导致更深能级陷阱的产生;同时,利用所提出的模型计算了陷阱的能级深度和陷阱密度参数,并分析了它们与辐照氧化的微观机制。由陷阱能级和陷阱密度围成的曲线族变化可作为材料辐照老化的特征参量。     

空间电荷测量表征聚乙烯中电荷输运特性

通过电声脉冲(PEA)法测量了低密度聚乙烯(LDPE)在不同场强作用下的去极化特性。根据空间电荷限制电流(SCLC)理论,通过公式推导求解了聚乙烯的平均电荷体密度、视在迁移率、陷阱深度分布及阈值场强。结果表明聚乙烯中的陷阱或缺陷,即其微观形态与宏观上空间电荷的分布密切相关。