纳米蒙脱土对聚乙烯击穿和电导特性的影响

为了探讨纳米蒙脱土对聚乙烯击穿性能和电导特性的影响,采用威布尔(Weibull)统计的方法分析了电介质的击穿场强,利用电导温度谱图分析了不同试样电导的温度特性,用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对复合材料的微结构进行了表征。研究了插层温度和电老化对聚乙烯复合材料击穿性能的影响及其电导的温度特性,以及电介质电击穿后结构的变化。结果表明,用蒙脱土对聚乙烯进行改性能明显提高其击穿性能和改善电导特性:与纯聚乙烯相比,聚乙烯/蒙脱土复合材料试样具有明显的极性电介质的损耗特征,而且复合材料试样的绝缘电阻率在50~60°C的温度范围内明显高于低密度聚乙烯(LDPE)的值;而耐电老化性能也有所提高:在电老化66 h后,其击穿场强是纯聚乙烯的1.10倍;并且蒙脱土与聚乙烯形成的强的相互作用区像"交联点"等,能明显减少复合材料的电场破坏。可见,纳米蒙脱土的加入有望提高聚乙烯的长期介电强度和耐温等级。     

蒙脱土改性聚乙烯复合材料的高场介电性能研究

利用熔融插层法制备了聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料,研究蒙脱土对聚乙烯介电性能的影响。研究分析了纯聚乙烯和不同的聚乙烯/蒙脱土复合材料的树枝化性能,通过直流预电应力电树引发试验,探讨了空间电荷的极性效应对不同材料树枝化性能的影响。试验结果表明:与纯聚乙烯和其他复合材料相比,加入相容剂的聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的电树潜伏期更长,电树生长速度更慢,而且显示出与LDPE不同的极性效应。不同材料的热激电流(TSC)试验结果显示:聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的松弛时间分布展宽,峰值增高,说明在纳米复合材料中引入了更多的陷阱能级,这些陷阱调制了载流子浓度和迁移率,从而抑制了树枝的起始与生长。     

交联行为对纳米复合电介质电导特性和电气强度的影响

为了研究交联行为对纳米复合材料电导特性和电气强度的影响,采用熔融共混法分别制备了聚乙烯/蒙脱土(PE/OMMT)和交联聚乙烯/蒙脱土(XLPE/OMMT)纳米复合材料,研究了有机化蒙脱土(OMMT)在聚合物中的层间距变化和分散状态,对复合材料的体积电阻率和工频电气强度进行了测试。结果表明:OMMT在聚乙烯(PE)基体中的层间距大于在交联聚乙烯(XLPE)中的层间距。当OMMT质量分数为2%时,蒙脱土在聚乙烯中呈现出良好的剥离分散状态。纳米复合材料的体积电阻率随温度升高而减小,其活化能的大小与有机化蒙脱土的插层效率有关。OMMT的加入明显提高了PE的电气强度。而交联后由于三维网状结构的建立,较强的分子间作用力减小了OMMT的层间距,使OMMT的分散均匀性变差,导致交联后复合电介质的电气强度相比交联前有所降低。     

XLPE/OMMT纳米复合电介质力学性能和水树枝特性研究

为了研究交联行为对纳米复合电介质力学性能和水树枝特性的影响,采用熔融共混的方法分别制备了聚乙烯/蒙脱土(PE/OMMT)和交联聚乙烯/蒙脱土(XLPE/OMMT)两种纳米复合材料,并对其拉伸性能、动态力学性能和水树枝老化特性进行测试.结果表明:有机化蒙脱土(OMMT)加入到XLPE中起到物理交联点和应力分散的作用,使纳米复合材料的拉伸强度增大、韧性增强.均匀分散的OMMT片层阻热和物理支撑的双重作用提高了纳米复合材料高温区的储能模量.纳米复合材料的水树枝引发时间较短,OMMT片层有利于缓冲水分子的伸缩变形对分子链的冲击,水树枝生长长度较小.而交联后形成的三维网状结构使纳米复合材料承受形变的能力增强,具有更优的抗水树枝性能.     

低密度聚乙烯/纳米蒙脱土复合材料的水树枝生长特性

低密度聚乙烯是高压电力电缆的主要绝缘材料,水树枝生长特性与聚乙烯高压电力电缆绝缘击穿具有紧密联系。采用熔融插层复合法制备了一种低密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料;设计制作了纳米复合材料的水树枝老化试样及试验装置,在试验中观测了试样的水树枝生长长度,并对试样的水树枝引发率进行了统计,分析了低密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的吸水率对水树枝生长的影响;采用差示扫描热法分析了试样的结晶度和晶粒尺寸均匀性,通过分析低密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的结晶行为,说明了纳米蒙脱土对纳米复合材料中水树枝的抑制机理。试验与分析结果表明:掺杂质量分数为3%的纳米蒙脱土粒子能够有效地提高低密度聚乙烯的结晶度,使晶粒尺寸分布均匀,吸水率减小,延缓水树枝在低密度聚乙烯中的引发与生长。     

PE/MMT纳米复合材料的电击穿与耐局放性能

为了研究具有优异热、力学性能的聚合物/层状硅酸盐(PLS)纳米复合物的介电性能,采用熔融插层法制备了低密度聚乙烯/蒙脱土(LDPE/O-MMT)纳米复合材料,试验研究了它的击穿性能和耐局部放电性能,并对击穿场强进行了威布尔(Weibull)分析。对比试验表明:加入相容剂的纳米复合材料的击穿强度明显高于纯聚乙烯,尤其是在试验温度为60~90°C的范围内,前者的击穿场强为后者的1.35~1.70倍;在相同测试条件下,纳米复合材料的放电量和放电次数都小于纯聚乙烯。通过对比试验研究证明:纳米蒙脱土改性聚乙烯具有更高的介电强度和更好的耐局放性能。     

蒙脱土改性热稳定纸的制备及热老化特性研究

为改善现有纸改性方法的不足及研究蒙脱土(MMT)和热稳定剂对绝缘纸性能的综合影响,制备蒙脱土改性热稳定纸、普通绝缘纸,分别和矿物油组成油纸复合绝缘样品,在110℃老化箱中进行热老化试验。记录了在热老化期间绝缘纸和矿物油的主要特征参数及其变化规律,系统分析了添加物对纸和油老化特性的影响机理。研究结果表明:蒙脱土与胺类化合物的共同作用使改性纸兼具高击穿强度和抗热老化性能,改性纸使矿物油击穿电压有所升高。胺类化合物通过消耗水和小分子酸而延缓绝缘纸老化的作用得到试验结果印证,而经改性的蒙脱土与纤维素在纳米尺度上的复合作用可能是绝缘纸击穿电压上升的关键原因。     

环氧树脂/有机蒙脱土纳米复合材料的制备与表征

分别采用熔融插层法与溶液插层法制备了环氧树脂/有机化蒙脱土纳米复合材料,并对不同工艺条件下制备的复合材料结构进行了表征。用X射线衍射法(XRD)测试了有机化蒙脱土在被插层前后片层间距的变化,用扫描电子显微镜(SEM)观察了复合材料冲击断面相态结构与蒙脱土在有机相中的分散情况。结果表明环氧树脂分子插入到经有机化改性的蒙脱土片层中,蒙脱土在环氧树脂固化过程中剥离成纳米级颗粒,无序的分散在环氧树脂基体中,且溶液插层法更有利于蒙脱土片层的剥离。通过热重分析(TGA)测试发现,溶液插层法制备的试样中残留的溶剂对复合材料的热性能影响很大。     

交联度对交联聚乙烯/有机化蒙脱土纳米复合材料拉伸性能和介电性能的影响

为了研究交联度对纳米复合材料拉伸性能和介电性能的影响，通过调控交联时间，制备了不同交联度的交联聚乙烯/有机化蒙脱土（XLPE/OMMT）纳米复合材料。采用X射线衍射（XRD）测试判断蒙脱土的插层分散状态和试样聚集态结构的变化，利用扫描电子显微镜（SEM）观察试样的结晶形态，并对其拉伸性能、电导-温度特性、介电常数、介质损耗及击穿场强进行了测试。结果表明：交联形成的三维网状结构抑制了晶体生长，且晶体尺寸和结晶度随交联度的增加而不断减小；剥离分散的OMMT在XLPE/OMMT中充当了物理交联点，与交联键共同作用，提高了纳米复合材料的拉伸强度，且不断完善的交联网络，使复合材料的弹性模量增大，韧性增强。纳米复合材料的电导率随温度升高而增大，其活化能的大小与交联度和OMMT的界面区域有关。完善的交联网络和均匀分布的界面区，增加了势垒，提高了复合材料的活化能。交联度的增加，形成较强的分子间作用力，阻碍了偶极子和侧基的转向极化，使介电常数和介质损耗角正切值减小；OMMT的加入和交联结构的完善，共同提高了复合材料的击穿场强；但过度交联会影响OMMT在基体中的分散程度，使OMMT片层发生微重排，进而导致...     

低密度聚乙烯–蒙脱土纳米复合材料的电树枝生长特性

绝缘材料的电树枝生长特性分析是评估其绝缘性能的重要方法之一。采用熔融插层复合法制备了一种低密度聚乙烯–蒙脱土纳米复合材料,设计制作了纳米复合材料的电树枝生长试样及实验系统,在实验中观测了恒定电压下试样中电树枝生长过程及电树枝形态,测量了试样中电树枝的生长速度与扩散系数,分析了电树枝的局部放电统计特性。通过分析低密度聚乙烯–蒙脱土纳米复合材料的结晶行为,说明了纳米蒙脱土对该纳米复合材料中电树枝的抑制机制。实验与分析结果表明:纳米蒙脱土粒子有效提高了低密度聚乙烯的结晶度并减小了晶粒尺寸。同时,纳米蒙脱土粒子有利于降低纳米复合材料电树枝局部放电量与放电重复率,延缓了电树枝的引发与生长。