程羽佳
,
郭宁
,
王若石
,
张晓虹
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20140609.001
分别采用添加纳米ZnO和纳米蒙脱土(MMT)粒子的方法提高低密度聚乙烯(LDPE)的介电性能,选择偶联剂对纳米粒子进行表面修饰,并利用熔融共混法制备了纳米ZnO/LDPE和纳米MMT/LDPE复合材料,通过XRD、FTIR和DSC对试样进行表征.研究了复合材料的交流击穿特性,对试样进行了空间电荷试验.结果表明:通过偶联剂修饰,纳米粒子与聚合物之间的界面结合得到改善,且纳米粒子在基体中的分散性更好;同时复合材料的结晶速率提高,结晶结构更完善;添加纳米粒子可以不同程度地提高LDPE的击穿场强,当纳米ZnO和纳米MMT的质量分数均为3wt％时,复合材料的击穿场强达到最大,分别比纯LDPE的击穿场强高出11.0％和10.3％;纳米ZnO和纳米MMT都有抑制空间电荷的作用,且ZnO的抑制效果更明显.
关键词:
低密度聚乙烯
,
纳米蒙脱土
,
纳米ZnO
,
击穿场强
,
空间电荷
程羽佳
,
张晓虹
,
郭宁
,
王若石
,
张天旭
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150915.002
为探讨纳米ZnO/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料的介电特性,首先,采用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂对纳米ZnO进行改性,并利用两步法制备了不同纳米ZnO质量分数、不同纳米ZnO粒径、不同纳米ZnO表面修饰方式和不同冷却方式的纳米 ZnO/LDPE 复合材料；然后,通过 FTIR、SEM、DSC 和热激电流(TSC)测试了纳米ZnO在基体中的分散情况、复合材料的等温结晶过程参数变化及陷阱密度；最后,在不同实验温度下分别进行了交流击穿、绝缘电导率、介电常数和空间电荷实验。结果表明：纳米 ZnO 的加入使纳米 ZnO/LDPE 复合材料内部陷阱深度和密度均有所增加；当纳米 ZnO 的粒径为40 nm且质量分数为3%时,复合材料的结晶速度最快,纳米ZnO 在基体中的分散性较好,击穿场强达到最高值133.3 kV/mm,电导率及介电常数也相对较低,加压时复合材料内部空间电荷少,短路时释放电荷速度快,介电性能较好；由于纳米粒子增加了材料内部的热传导速率,降低了复合材料随着温度升高而降解的速度,因而相对于纯 LDPE,随着实验温度的提高,纳米 ZnO/LDPE复合材料的击穿场强下降幅度及电导率上升幅度均较小。
关键词:
低密度聚乙烯
,
纳米ZnO
,
微观表征
,
击穿场强
,
介电性能
