纳米ZnO对聚乙烯抗紫外光老化的影响

聚乙烯是电气绝缘领域应用最广泛的聚合物材料之一,在紫外光照射下易发生光降解反应。为防止其光降解,提高聚合物的使用寿命,有必要在聚乙烯基体中添加某种抗紫外光老化的添加剂。纳米ZnO是新兴的无机纳米光稳定剂,能有效地反射或吸收紫外光而达到保护聚合物的作用。本文将少量纳米ZnO与低密度聚乙烯熔融共混,研究了光老化不同时间后介电性能及红外光谱的变化。结果表明添加纳米ZnO的聚乙烯复合材料有较好的光稳定性。     

纳米碳化硅/低密度聚乙烯复合材料的空间电荷分布特性

空间电荷的积聚会引起局部电场的畸变,从而引起局部放电(PD)和电树枝的产生与发展,成为导致聚合物绝缘性能降低的重要因素。针对此问题,采用电声脉冲(pulsed electro-acoustic,PEA)法研究了利用不同偶联剂(包括KH-560偶联剂和A-171偶联剂)进行表面改性后的纳米SiC添加到低密度聚乙烯(LDPE)中所制备得到的SiC/LDPE复合材料的空间电荷分布。实验结果表明,纳米SiC粒子与LDPE本体之间的界面是陷阱的主要来源,添加纳米粒子对同极性电荷的注入具有一定的抑制作用;而偶联剂对陷阱的性质和能级有重要的影响,不同复合材料的空间电荷分布是不同的,KH-560SiC/LDPE复合材料中存在大量正极性亲和性的深陷阱,而A-171SiC/LDPE复合材料中则分布大量正极性亲和性的浅陷阱,从而影响载流子迁移,改变原有LDPE的介电性能。分析认为此现象源于不同偶联剂的分子结构差异,含有不对称侧链和端基的KH-560偶联剂更容易产生深陷阱,而含有烯烃结构的A-171偶联剂则容易产生浅陷阱。     

ZnO压敏微球/硅橡胶复合材料介电弛豫特性

控制高压设备内部电场均匀分布是有效防止高压设备绝缘材料老化及故障的关键,ZnO压敏微球/硅橡胶(Si R)复合材料因其非线性电导和介电特性,常用于高压设备均压结构中。该文制备ZnO体积分数为5%～40%的ZnO/SiR复合材料,在0.1Hz～1.0MHz频率范围以及-40～160℃温度范围内,利用宽频介电谱仪获得不同ZnO体积分数的ZnO/SiR复合材料的弛豫过程,可知ZnO/SiR复合材料中存在β弛豫、内部偶极极化(intermediate dipolar effect,IDE)弛豫和α弛豫3种弛豫形式,分别由硅橡胶基体的粘流态转变、聚合物支链运动以及ZnO压敏微球引起。通过对IDE弛豫时间对数与温度倒数的线性拟合可知,ZnO/SiR复合材料IDE弛豫的产生机制为ZnO压敏微球内部热激活载流子的迁移与积累。研究结果为ZnO/SiR复合材料的弛豫过程提供了基础数据,并为该复合物在高压设备中的应用提供参考。     

纳米ZnO对聚乙烯电老化过程中空间电荷及击穿特性的影响

聚乙烯是电气绝缘领域应用最广泛的聚合物材料之一。根据电老化过程中电子和空穴复合产生的紫外辐射能导致聚合物降解理论,将少量纳米ZnO与低密度聚乙烯熔融共混,研究了电晕老化不同时间后复合材料空间电荷以及击穿特性的变化。结果表明添加纳米ZnO能有效提高聚乙烯绝缘的耐电晕老化寿命。     

基于陷阱分布的PI/ZnO复合薄膜介电特性

航天器在空间环境中的运行稳定性与聚酰亚胺(PI)等航天介质材料绝缘性能息息相关,而其介质内部载流子陷阱是影响绝缘性能的重要因素之一,因此,探究陷阱分布对介质电气性能的影响对保障航天器介质安全使用具有重要意义.该文制备不同掺杂量(质量分数0.5％、1％、3％)的纳米PI/ZnO复合薄膜并进行介电性能测试,通过热刺激电流法...     

炭黑/交联聚乙烯纳米复合材料的空间电荷和电导特性

为研究添加炭黑(CB)对交联聚乙烯(XLPE)绝缘材料直流介电性能的影响,通过熔融共混制备了CB/XLPE纳米复合材料,在不同的恒定温度下分别测试了各试样的电导率与外施直流电场强度的关系,并利用电声脉冲法测量了各试样内的空间电荷分布状况。研究结果表明,添加少量炭黑即可使XLPE中的空间电荷量明显减少,当炭黑掺量为1 phr(指每100 g XLPE中添加1 g CB)时,复合材料抑制空间电荷的能力较强;XLPE在较低电场强度下就表现出电导非线性特性,且电导率受温度影响较大,最大变化量超过3个数量级;而CB/XLPE纳米复合材料在小于20 kV/mm的电场强度下电导率变化较小,且温度对其直流电导率的影响明显小于XLPE。炭黑能抑制XLPE中空间电荷累积和改善其直流电导特性的原因是增大了材料中的陷阱密度和陷阱深度。     

MgO/LDPE纳米复合材料抑制空间电荷及电树枝化特性

应用经硅烷偶联处理后的纳米氧化镁(MgO)粉末与低密度聚乙烯(low density polyethylene,LDPE)共混,制得MgO/LDPE复合介质。高成分衬度扫描电镜(scanningelectron microscope,SEM)中图像表明,粒径为100 nm左右的MgO纳米粒子均匀的分散于介质中。通过电声脉冲法(pulsed electro-acoustic,PEA)测试发现,当纳米MgO填料的质量分数为4%时,可以有效抑制空间电荷的注入,伏安特性的实验结果表明,复合介质拥有更高的空间电荷注入阈值场强。通过电树枝实验,发现复合介质可以抑制电树枝的引发和生长。最后,对实验结果进行了分析,探讨了纳米复合介质抑制空间电荷和树枝化生长的机制。纳米颗粒与基体材料界面电荷行为可能是复合介质电学性能改善的原因。     

改性纳米Fe3O4与低密度聚乙烯组成复合介质的介电谱分析

纳米Fe3O4是典型的顺磁性材料,将其与低密度聚乙烯(low density polyethylene,LDPE)复合,会给LDPE基体的磁、电等性能带来影响。为研究纳米Fe3O4加入对LDPE介电性能的影响,采用共沉淀法制备纳米级Fe3O4,并用不同方法对其进行改性,制备了不同条件的纳米Fe3O4粒子。将此纳米Fe3O4按质量分数0.25%～1%分别以熔融共混法与LDPE复合制得Fe3O4与LDPE的复合材料。以宽频介电谱仪进行了该Fe3O4与LDPE复合材料介电谱的研究,试验结果表明:纳米Fe3O4的加入及磁化对LDPE的介电常数和介电损耗均有影响,且其大小与掺杂方法及纳米Fe3O4质量分数有关。     

纳米掺杂交联聚乙烯复合材料的空间电荷特性研究

空间电荷累积容易引起交联聚乙烯绝缘内部电场畸变,从而导致绝缘老化甚至失效,而纳米掺杂或改性可以抑制空间电荷的累积,因此得到了广泛的关注。本文测量了二氧化硅和氧化镁纳米填料掺杂交联聚乙烯复合材料的空间电荷特性和电导特性,并结合带隙理论模型分析纳米填料的作用机制。结果表明：相比于二氧化硅掺杂的交联聚乙烯复合材料,氧化镁掺杂的交联聚乙烯复合材料具有较高的介电常数、较低的空间电荷积聚程度和较小的电导率。     

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。     

茂金属聚乙烯改性低密度聚乙烯介电性能与机械强度

为提高聚乙烯电缆料的击穿强度和机械性能,将少量茂金属聚乙烯(MPE)与普通低密度聚乙烯(LDPE)共混,用电声脉冲法(PEA)测量直流预压短路后的残余空间电荷量;详细研究了共混物的体积电阻率、直流击穿强度、直流预压反极性击穿电压和机械强度.实验结果表明:当MPE含量为1wt%时,能有效提高共混物的击穿强度和机械强度,但同时降低了体积电阻率和材料韧性,而且聚乙烯的介电性能和机械强度与其结晶形态密切相关.     

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。     

纳米氮化铝改性对芳纶1313绝缘纸介电特性的影响

聚合物纳米复合材料因其优良的介电性能在电介质绝缘领域得到了广泛的应用。为获得性能优良的绝缘纸,将纳米氮化铝(AlN)添加到芳纶1313中。将改性后的绝缘纸进行浸油处理,研究了AlN对油浸芳纶1313介电性能的影响。结果表明:纳米Al N能有效降低绝缘纸的电导电流,以及提升其交流击穿电场强度;同时Al N能够抑制空间电荷向介质内的注入、迁移和积聚,使绝缘纸内空间电荷分布更加均匀。另外聚合物纳米材料的界面特性使得改性后绝缘纸的相对介电常数和介电损耗值有所升高,介损松弛峰值也向低频段移动。芳纶1313/Al N油浸绝缘纸介电性能的变化归因于纳米粒子与聚合物之间的界面效应使界面区域陷阱浓度和深度增大,限制了电荷的运动。     

EP/MWNTs/OMMT复合材料的电学性能研究

通过对多壁碳纳米管(MWNTs)进行酸化处理,并将MWNTs和有机化蒙脱土(OMMT)两种纳米粒子加入到环氧树脂(EP)中,采用酸酐类固化剂固化,制得了EP/MWNTs/OMMT三相复合材料。对MWNTs酸化前后的微结构进行了观察及对三相复合材料的介电性能进行了测试。结果表明:酸化后的多壁碳纳米管在溶剂中的分散性得到很大的改善,提高了MWNTs在环氧基质中的分散性;随着MWNTs含量的增加,EP/MWNTs/OMMT复合材料的体积电阻率总体呈下降的趋势,介电常数与介质损耗呈现先下降后上升的趋势,OMMT的加入在一定程度上对EP/MWNTs/OMMT复合材料的介电性能起到了积极的作用。     

Influence of Space Charge Layers on the Dielectric Properties of Ba0.6 Sr0.4TiO3 Nanostructured Thin Films

Barium strontium titanate (Ba_0.6Sr_0.4TiO₃) nanostructured thin films have been deposited on platinized silicon substrates by the sol-gel method. The as-fired films were found to be amorphous, which crystallize to cubic phase after annealing at 550°C in air for one hour. The low-frequency dielectric responses of the BST films were measured as functions of frequency range from 1 kHz to 1MHz. The thickness dependence dielectric constant of the BST thin films were measured in the temperature range from ?150°C to 150°C at 100 kHz and discussed in the light of an interfacial dead layer. All the samples showed a diffuse type phase transitions. Both the dielectric constant and loss tangent showed anomaly peaks at about 10°C, which corresponds to a tetragonal ferroelectric-to-cubic paraelectric phase transition.     

半导电材料对纳米MgO/XLPE复合介质空间电荷影响的研究

聚合物纳米复合介质中空间电荷的注入与半导电电极材料密切相关,文中采用电声脉冲(PEA)法测量了预压-60 kV/mm电场1 h后,对比研究了六种不同半导电电极材料下交联聚乙烯(XLPE)和MgO/XLPE复合介质中的空间电荷分布;并对不同半导电电极材料下MgO/XLPE复合介质中的平均电荷密度进行了计算。对比实验表明:配方不同的半导电电极材料确实对试样中空间电荷的分布以及空间电荷量影响很大;以乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)为基础材料、添加30wt%炭黑的第二种半导电材料对MgO/XLPE复合介质中空间电荷的抑制效果最好。     

纳米SiO_x/LDPE复合材料中逾渗电导现象的研究

用双溶液共混的方法制备了不同质量分数的纳米SiOx/LDPE聚合物复合材料,利用X射线衍射对复合材料的结晶状态进行了研究。发现纳米SiOx的添加导致结晶度变大,晶粒的尺寸先变小后变大的现象。利用微电流计对不同质量分数的纳米SiOx/LDPE聚合物复合材料在293~353 K的温度范围内进行电导测量。试验结果表明:纳米SiOx/LDPE聚合物复合材料存在类似于掺杂导电粒子或半导电粒子的聚合物复合材料电导过程中的"逾渗"现象,即复合材料的电导随着纳米粒子质量分数的增加先减小后增加的现象,这与X射线衍射试验中的晶粒尺寸变化趋势相一致。最后结合纳米SiOx粒子对聚乙烯产生的微观结构的变化对强场电导的实验曲线进行了解释。