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微、纳米ZnO/LDPE复合材料结构形态与介电性能研究

发布时间:2021-04-13 21:22
  聚合物/无机纳米复合材料与传统聚合物/无机微米复合材料相比,具有介电强度高,耐电树及局部放电性能好等优点。对于微米复合材料而言,由于其热传导特性和热阻挡效应较好,因此,且耐表面电腐蚀性比较突出。如何利用二者的协同效应,开拓电介质复合材料更宽广的应用范围,近年来引起人们的广泛关注。本文以低密度聚乙烯(LDPE)为基体聚合物,以微米或纳米氧化锌(ZnO)为无机填料,通过表面修饰、工艺参数调控等技术手段,采用熔融共混法和两步法制备了纳米ZnO/LDPE、微米ZnO/LDPE和微-纳米ZnO/LDPE复合材料。利用偏光显微镜(PLM)、傅立叶红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)等微观分析方法,对无机填料及其微、纳米复合材料进行结构表征和分析。结果表明:经偶联剂表面处理的纳米粒子可以在基体中分散更均匀,有效避免了团聚现象;微、纳米粒子的填充使基体材料结晶尺寸不同程度地减小,晶粒排列更加的规则而致密,结晶度有所提高;采用不同冷却方式制备的试样中,油冷却方式制备的纳米复合材料结晶度最高。根据结晶动力学理论,对所形成复合材料结构形态的物理机制进行... 

【文章来源】:哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】:108 页

【学位级别】:博士

【部分图文】:

微、纳米ZnO/LDPE复合材料结构形态与介电性能研究


图1-3束缚聚合物模型??Fig.?1-3?Bound?polymer?model??4.单层结构模型由Wales大学T.LLewis教授提出的单层模型是基于??-6?-??

模型图,单层结构,模型,聚合物基体


第丨章绪论??胶体化学双电层理论的研宄得到的,如图1-5所示。图中A表示掺杂的纳米??粒子,B表示聚合物基体,AB表示纳米粒子与聚合物基体之间的界面。假??设纳米粒子在基体中是分散均匀的,由于纳米粒子表面基团的电离或基体中??离子的吸附作用,在基体B中产生映像电荷,T.J.Lewis教授认为基体中的电??子极化和永久偶极子的转向可以用波恩公式表示;而基体中被电解的和可移??动的电荷形成扩散的电荷介电双层,可以通过泊松方程和玻尔兹曼方程所确??定|44-46】??a)聚合物基体中高分子链自由排列b)高分子链平行排列在纳米颗粒周围??c)高分子链呈放射状与纳米颗粒键结??图1-4聚合物大分子链与纳米颗粒的结构示意图??Fig.?1-4?Structural?diagram?of?polymer?macromolecules?and?nanoparticles??丨〇O'J??图1-5单层结构模型??Fig.?1-5?Single-layer?structure?model??5.多核模型早稻田大学Tanaka教授提出的球形无机纳米粒子/聚合物??复合材料的多核模型,是基于TJ丄ewis教授的单层模型基础上,用于直观的??展现纳米粒子添加到聚合物基体中的相互作用情况,描述界面区结构和电荷??的输运行为而提出的[47'48]

电树枝,纳米,粒子,通道


M.J.Thomas等对掺杂不同含量纳米颗粒的桂橡胶复合材料进行耐电晕实??验研宄,结果发现当掺杂纳米粒子的质量分数为1?3%时,纳米复合材料的耐??电晕性能比纯硅橡胶有不同程度的提高,实验试样的电致裂纹宽度如图1-8??所示[73】。??100,??—? ̄??^〇25h]??一?8〇?50h?I??}6〇?■??S?40?h?冈??U?2。'?::??q?_?m?m?BB?—? ̄ ̄??UnF?In?SL?2n?SL?3n?SL??图1-8不同老化时间下试样表面裂缝宽度的变化??Fig?1-8?Variation?of?the?crack?width?on?the?surface?of?different??章华中等人研究了纳米MMT/LDPE复合材料电树枝的生长特性[74]。实验??发现,纳米MMT的添加可以有效的抑制电树枝的生长速度,电树枝的分形维??数增大,扩散速度降低,滞长期出现时间较早且持续时间较长。纳米MMT??粒子对电树枝发展通道的影响如图1-9所示。??mmt?)??LDPE?基体一--- ̄??图1-9纳米MMT粒子对电树枝发展通道的影响??Fig.?1-9?Influence?of?nano-MMT?on?growth?path?of?electrical?trees????10-??

【参考文献】:
期刊论文
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[8]偶联剂改性对纳米二氧化钛光催化活性的影响[J]. 杨平,霍瑞亭.  硅酸盐学报. 2013(03)
[9]纳米填充浓度对LDPE/Silica纳米复合介质中空间电荷行为的影响[J]. 吴建东,尹毅,兰莉,王俏华,李旭光,肖登明.  中国电机工程学报. 2012(28)
[10]聚合物纳米复合电介质的界面性能研究进展[J]. 罗杨,吴广宁,彭佳,张依强,徐慧慧,王鹏.  高电压技术. 2012(09)

硕士论文
[1]低密度聚乙烯/纳米ZnO复合材料击穿性能研究[D]. 程羽佳.哈尔滨理工大学 2013



本文编号:3136027

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