聚乙烯纳米蒙脱土复合物的空间电荷特性与介电性能研究

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1、国内图书分类号：TM215．92工学博士学位论文聚乙烯／纳米蒙脱土复合物的空间电荷特性与介电性能研究博士研究生：导师：’J7’r‘申请学位级别：学科、专业：所在单位：答辩日期：授予学位单位：高俊国张晓虹工学博士高电压与绝缘技术电气与电子工程学院2013年06月哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TM215．92DissertationfortheDoctorDegreeinEngineeringStudyonSpaceChargeCharacteristicsandDielectricPropertiesofPolyethyle

2、ne／Nano--montmorilloniteCompositesCandidate：GaoJunguoSupervisor：ZhangXiaohongAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpecialty：HighVoltageandInsulationTechnologyDateof0ralExamination：University：June，2013HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处

3、所提交的博士学位论文《聚乙烯／纳米蒙脱土复合物的空间电荷特性与介电性能研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读博士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：竞般I盈日期：2013年6月多占日哈尔滨理工大学博士学位论文使用授权书《聚乙烯／纳米蒙脱土复合物的空间电荷特性与介电性能研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读博士学位期间在导师指导下完成的博士学位论文。本论文的研究成

4、果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密口，在年解密后适用授权书。不保密四。(请在以上相应方框内打4)作者签名：嘉飧圈作者签名：矾l到导师签名：日期：2013年‘月“日日期：2013年6月髟日摘要聚乙烯／纳米蒙脱土复合物的空间电荷特性与介电性能研究介质内部的空问电荷行为在工程电介质电

5、老化击穿过程中起着极其重要的作用，已经成为制约高压电力设备发展的一个不可忽视的因素。特别是高压直流电缆中所出现的空间电荷问题，已经引起了国内外越来越多的关注。人们正尝试利用各种方法来抑制空间电荷的产生与积累，以减小由于空间电荷效应对绝缘带来的损伤。在聚合物绝缘中添加纳米粒子抑制空间电荷的方法就是目前所采取的有效措施之～。本文以低密度聚乙烯(LDPE)为基体聚合物，以采用不同有机化处理的层状蒙脱土(O．MMT和S．O．MMT)为无机填料，以马来酸酐接枝聚乙烯(PEMA)为相容剂，双叔丁基过氧化二异丙基苯(BIPB)为交联剂，分别采用熔融插层

6、法和熔融插层复合化学交联两步法制备了聚乙烯／有机化蒙脱土(PE／O—MMT、PE／S—O．MMT)纳米复合物和交联聚乙烯／有机化蒙脱土(XLPE／O。MMT)纳米复合物。分别利用x．射线衍射(xI①)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对纳米蒙脱土结构及聚乙烯／纳米蒙脱土复合物的结构进行了分析表征。结果表明：经有机化处理后蒙脱土片层间距由1．25nm增加至2．39nm；红外光谱中的不对称．CH3及．CH2．吸收峰证明，插层剂和偶联剂分别与蒙脱土中阳离子和羟基发生了化学反应；在相容剂的协同作用下，O．

7、MMT在LDPE中呈现出剥离型的均匀分散状态。利用电声脉冲法(PEA)试验研究了PE／O—MMT和XLPE／O．MMT纳米复合物的空间电荷特性。对比研究了蒙脱土含量、偶联剂、相容剂等对复合物交流击穿、电树枝、电导以及介质损耗特性等的影响。含有O．MMT的PE／O．MMT试样和XLPE／O．MMT试样都表现出不同程度的抑制空间电荷的能力。纯LDPE试样在阴极附近存在同极性电荷，而PE／O．MMT试样则在阴极附近存在少量异极性电荷，且短路时电荷的释放速度也较缓慢；PE／S。O．MMT和PE／C／O—MMT与PE／O．MM相比，电极附近的异极性

8、电荷几乎消失不见，且短路时电荷的释放变得更缓慢。O．MMT的引入使复合材料的介电常数￡减哈尔滨理工大学工学博士学位论文小，而介电损耗因数tan6则略有提高。其中：3wt％S．O．MMT掺量的复