热老化下TiO 2 /LDPE纳米复合材料内空间电荷特性的研究

发布时间：2021-01-21 13:45

　　采用电声脉冲法和差示扫描量热法测试热老化前后纯低密度聚乙烯（LDPE）和TiO₂/LDPE复合材料样品的空间电荷分布情况及结晶特性,着重分析热老化后TiO₂/LDPE复合材料的空间电荷行为,结合相关理论模型以及电荷体密度、材料结晶度等计算结果,探究热老化及纳米粒子对LDPE绝缘材料内空间电荷特性的影响规律和内在机理。结果表明:纳米TiO₂的表面效应及界面结构提高了LDPE基体的结晶度并减少了空间电荷的来源,从而抑制了热老化前后材料内空间电荷的积聚行为,而TiO₂/LDPE复合材料的抗热老化能力主要与其结晶度的变化有关。虽然热老化能直接影响LDPE的空间电荷特性,但是纳米粒子不仅能减少空间电荷的积聚,还能延缓热老化进程,因此在热老化条件下TiO₂/LDPE复合材料仍具备抑制空间电荷的能力。 

【文章来源】：绝缘材料. 2020,53(09)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

不同热老化时间下纯LDPE的空间电荷积聚特性

图1 不同热老化时间下纯LDPE的空间电荷积聚特性在热老化初期，纯LDPE由“诱导阶段”进入“加速氧化阶段”，样品内分子结构被破坏，稳定的大分子分解产生小分子的极性杂质，而杂质的电离增加了空间电荷的来源。所以，反向电极注入的载流子和杂质的电离产物共同形成了样品电极侧的异极性电荷峰，且随加压时间的增加而增大。

式（2）中：HN表示LDPE结晶度为100%时的熔融热焓（293.6 J/g）；ω为纳米粒子掺杂的质量分数。从图2可以看出，不同热老化时间下，纯LDPE的DSC曲线有较大差别，这是由于LDPE材料内晶区结构会受到热老化的破坏，热老化后LDPE的结晶度降低，而由前文可知材料结晶度的下降会导致其电子的注入势垒降低。因此，热老化会降低材料的电子注入势垒，从而增强阴极侧同极性电荷（即电子）的注入过程，使样品内负极性电荷积聚明显增多。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：2991273