纳米氧化镁颗粒对聚丙烯的性能调控
本文选题:纳米氧化镁 + 聚丙烯 ; 参考:《中国电机工程学报》2016年24期
【摘要】:为开发新型的可回收直流电缆绝缘材料,在对聚丙烯(polypropylene,PP)作为高压直流电缆绝缘材料可行性研究的基础上,对纳米Mg O/PP复合材料的微观形貌与结构、热性能、空间电荷和直流击穿特性进行了详细研究。研究了纳米MgO含量对PP微观形貌与结构、热性能、电气性能等特性的影响,并通过测试电荷陷阱能级和密度分布解释了纳米MgO调控PP电气性能的机理。研究结果表明:纳米MgO添加不会明显改变PP的结晶度、晶型、熔融温度等参数,纳米Mg O/PP复合材料依然保持了PP优良的热性能,且复合材料的热分解起始温度相对于PP略有提高。纳米MgO颗粒的加入可以明显抑制PP中同极性电荷注入,减少空间电荷积聚。添加3 phr纳米MgO颗粒的复合材料具有最高的直流击穿强度,相对于纯PP增加了29.3%。热刺激电流测试结果表明纳米MgO添加可增加深陷阱密度,在电极附近形成屏蔽层并降低载流子迁移率,从而抑制同极性电荷注入并提高直流击穿场强。通过研究纳米MgO颗粒调控PP的微观结构、热性能和电气性能的规律,可以为新型可回收直流电缆绝缘材料的开发提供参考。
[Abstract]:In order to develop a new recyclable insulating material for DC cable, the microstructure, microstructure and thermal properties of nano-mg O/PP composite were studied on the basis of the feasibility study of polypropylene polypropylenebutadiene (PP) as insulation material for HVDC cable. The space charge and DC breakdown characteristics are studied in detail. The effects of nanometer MgO content on the morphology, structure, thermal properties and electrical properties of PP were studied. The mechanism of nanometer MgO controlling the electrical properties of PP was explained by measuring the charge trap energy level and density distribution. The results showed that the addition of nanometer MgO could not change the crystallinity, crystal shape and melting temperature of PP, and the thermal properties of PP could be maintained. The initial thermal decomposition temperature of the composites is slightly higher than that of PP. The addition of nanometer MgO particles can obviously inhibit the charge injection in PP and reduce the space charge accumulation. The composite with 3 phr MgO nanoparticles has the highest DC breakdown strength, which is increased by 29.3% compared with pure PP. The results of thermally stimulated current measurements show that the addition of nanometer MgO can increase the deep trap density, form a shielding layer near the electrode and reduce the carrier mobility, thus inhibiting the charge injection and increasing the DC breakdown field strength. By studying the microstructure, thermal and electrical properties of PP regulated by nano-sized MgO particles, it can be used as a reference for the development of new recyclable DC cable insulation materials.
【作者单位】: 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系);国网全球能源互联网研究院;
【基金】:国家重点基础研究发展计划项目(973计划)(2014CB239505) 国家电网公司科技项目(SGTJDK00PJJS1600017)~~
【分类号】:TM21
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