微、納米ZnO-LDPE復合材料結構形態(tài)與介電性能研究.pdf

1、聚合物/無機納米復合材料與傳統(tǒng)聚合物/無機微米復合材料相比，具有介電強度高，耐電樹及局部放電性能好等優(yōu)點。對于微米復合材料而言，由于其熱傳導特性和熱阻擋效應較好，因此，且耐表面電腐蝕性比較突出。如何利用二者的協同效應，開拓電介質復合材料更寬廣的應用范圍，近年來引起人們的廣泛關注。
　　本文以低密度聚乙烯(LDPE)為基體聚合物，以微米或納米氧化鋅(ZnO)為無機填料，通過表面修飾、工藝參數調控等技術手段，采用熔融共混法和兩步法制備

2、了納米ZnO/LDPE、微米ZnO/LDPE和微-納米ZnO/LDPE復合材料。利用偏光顯微鏡(PLM)、傅立葉紅外光譜(FTIR)、X-射線衍射(XRD)、差示掃描量熱分析(DSC)、掃描電鏡(SEM)等微觀分析方法，對無機填料及其微、納米復合材料進行結構表征和分析。結果表明:經偶聯劑表面處理的納米粒子可以在基體中分散更均勻，有效避免了團聚現象;微、納米粒子的填充使基體材料結晶尺寸不同程度地減小，晶粒排列更加的規(guī)則而致密，結晶度有所提

3、高;采用不同冷卻方式制備的試樣中，油冷卻方式制備的納米復合材料結晶度最高。根據結晶動力學理論，對所形成復合材料結構形態(tài)的物理機制進行了分析，建立了不同結晶形態(tài)聚集結構的模型。
　　實驗研究了微、納米ZnO/LDPE復合材料的交流擊穿性能以及耐電暈性能，探討了微納米ZnO含量、微納米ZnO比例、偶聯劑修飾、實驗溫度及冷卻方式等對復合材料擊穿性能的影響。實驗結果顯示:ZnO納米顆粒的添加可有效提高復合材料的擊穿場強，當納米ZnO顆粒經

4、硅烷偶聯劑修飾，且質量分數為3％時，復合材料的擊穿場強較純LDPE提高約11％;而填充微米ZnO顆粒的復合材料擊穿場強則隨著微米顆粒質量分數的增加而下降。采用油冷卻方式制備的納米ZnO/LDPE復合材料比空氣自然冷卻試樣提高9.4％;無機微米和納米ZnO在不同程度上提高復合材料的耐電暈腐蝕性，當微、納米ZnO含量分別為2％和3％時，微-納米復合材料腐蝕深度和腐蝕面積最小。根據固體電介質本征電擊穿的電子能量交換理論，分析了微納米復合材料耐

5、電暈特性優(yōu)異的物理機制。
　　探討了電場強度、溫度、頻率對復合材料電導和介電性能的影響，結果表明:與純LDPE的相比，納米ZnO/LDPE復合材料的電導電流密度明顯減小，微米ZnO/LDPE復合材料的電導電流密度則略微增大，而微、納米ZnO含量分別為2％和3％的微納米復合材料的電導電流密度最小。在10～105Hz的電場頻率范圍內，所有復合材料的介電常數均略低于純LDPE，且含納米ZnO的復合材料表現出極性電介質的損耗特征?；诎虢Y