CB/LDPE纳米复合电介质直流电性能改善机理研究

发布时间：2023-12-02 15:33

　　聚乙烯作为高压直流电缆绝缘一直受到严重的制约,其中最主要的原因是聚乙烯在直流电场作用下易于产生空间电荷。空间电荷的产生可导致电场畸变,严重威胁电缆的安全运行。纳米技术的出现为解决聚乙烯内空间电荷积聚等问题提供了解决方案。大量的研究也证实,纳米颗粒与聚乙烯复合获得了较好的改性效果,而这些纳米颗粒多为纳米氧化物颗粒,具有非导电特性。Dow化学公司曾推出导电纳米颗粒改性聚乙烯绝缘材料,具有较好的空间电荷抑制能力,但相关的改性机理却鲜有报道。因此有必要进一步对导电纳米颗粒改性聚乙烯进行试验和理论研究。本文以两种不同性质的炭黑(CB),分别标记为CB1和CB2,作为纳米填充相,采用熔融共混法制备低密度聚乙烯(LDPE)基纳米复合材料。采用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等测试方法表征CB1和CB2颗粒微观结构和表面化学特性,结果表明CB1比CB2具有更加粗糙的表面和更高的表面活性,因此可与LDPE基体产生更强的相互作用。CB颗粒在LDPE基体内通过物理吸附或化学键的方式使其周围分子链的运动受到抑制,可以起到锚定作用,使复合介质α松弛强度降低。相...

【文章页数】：111 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 纳米颗粒基本效应与表面改性方法
        1.2.1 纳米颗粒的基本效应
        1.2.2 纳米颗粒的表面改性方法
    1.3 聚合物绝缘介质电性能改性研究进展
    1.4 聚合物纳米复合介质界面和深陷阱特性研究
    1.5 分子模拟在电介质领域的应用研究
    1.6 本文主要内容
第2章 炭黑/低密度聚乙烯纳米复合介质形态结构与力学松弛特性
    2.1 炭黑简介
    2.2 炭黑微观结构与表面化学特性表征
    2.3 炭黑/低密度聚乙烯纳米复合介质制备
    2.4 炭黑掺杂对低密度聚乙烯纳米复合介质形态结构的影响
    2.5 炭黑掺杂对低密度聚乙烯纳米复合介质力学松弛特性影响
    2.6 本章小结
第3章 炭黑/低密度聚乙烯纳米复合介质空间电荷特性
    3.1 空间电荷理论基础及测试方法
    3.2 掺杂炭黑对低密度聚乙烯纳米复合介质空间电荷分布影响
    3.3 炭黑/低密度聚乙烯纳米复合介质陷阱特性及形成机理
        3.3.1 炭黑/低密度聚乙烯纳米复合介质陷阱特性
        3.3.2 炭黑/低密度聚乙烯纳米复合介质深陷阱形成机理
    3.4 炭黑/低密度聚乙烯纳米复合介质抑制空间电荷机理分析
        3.4.1 基于深陷阱特性分析
        3.4.2 基于分子力学松弛特性分析
    3.5 本章小结
第4章 基于AFM分析低密度聚乙烯基纳米复合介质深陷阱形成机理
    4.1 AFM的电场力测试模式
    4.2 试样制备与空间电荷特性
        4.2.1 试样制备
        4.2.2 空间电荷特性
    4.3 基于AFM揭示不同纳米复合体系深陷阱形成机理
        4.3.1 SiO₂/LDPE与MgO/DPE纳米复合体系深陷阱形成机理
        4.3.2 CB/DPE纳米复合体系深陷阱形成机理
    4.4 本章小结
第5章 炭黑/低密度聚乙烯纳米复合介质电导与击穿特性
    5.1 炭黑/低密度聚乙烯纳米复合介质直流电导特性
    5.2 电导特性对电场分布的影响
    5.3 炭黑/低密度聚乙烯纳米复合介质直流击穿特性
    5.4 本章小结
结论
参考文献
博士学位期间的学术成果
致谢



本文编号：3869955