本文選題：微-納米復合材料 + 聚乙烯　； 參考：《哈爾濱理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：向聚合物中添加無機納米顆粒,可以改善其結晶行為和一系列介電性能。但由于納米粒子粒徑尺寸小,表面能大,在與聚合物共混過程中易發(fā)生團聚現(xiàn)象。而無機微米粒子具有優(yōu)良的導熱性能和耐電腐蝕性能,也可以作為填料加入到聚合物中對其進行改性。當微米粒子與納米粒子按一定的比例配合加入到聚合物基體中,由于其微納米之間的協(xié)同效應,有可能使得到的微納米復合材料的電氣性能有更大程度的提高。本文以低密度聚乙烯為基體,超聲波剝離處理的蒙脫土粒子作為納米填料,二氧化硅顆粒作為微米填料,采用熔融共混法分別制備了純聚乙烯試樣、納米復合材料、微米復合材料和微-納米復合材料。首先通過DSC試驗和PLM試驗對材料的微觀結構進行了表征,應用紅外光譜(FTIR)對材料進行了化學表征。然后對比研究了四種材料的介電強度、極化行為與介質損耗以及電導行為。最后對四種試樣在不同電壓等級和不同溫度下進行了電樹枝試驗來研究材料的耐電樹枝老化特性。試驗結果表明,向聚乙烯中添加無機粒子改性可以改善聚乙烯的結晶,使結晶度提高并使晶胞尺寸減小且排列更加有序。無機粒子的加入并不會改變聚乙烯分子本身的結構,而是在兩種無機粒子之間和無機粒子與基體之間形成了新的化學作用力。微米粒子加入會明顯提高材料的擊穿強度,而納米粒子會使材料的擊穿場強的分散性減小,其中微-納米復合材料的擊穿性能最優(yōu)良。介質內部的極化行為會因無機粒子的加入而變得復雜,所以會有更多的界面損耗,而微-納米復合材料由于粒子之間的協(xié)同效應會使損耗維持在一個相對偏低的水平。復合材料的電導率與純聚乙烯試樣相比有所降低,并且使溫度對試樣電導率的影響程度變小,無機粒子的加入會改善聚乙烯基體的介電性能。相同條件下,微-納米復合材料中的電樹枝生長長度最短且樹枝形態(tài)更加稠密,說明其耐電樹枝特性十分優(yōu)良。并且高溫情況下的電樹枝由叢狀向樹枝狀轉變的臨界溫度點明顯是微-納米復合材料要高。說明電纜運行溫度較高時,微-納米復合材料更不容易由于電樹枝的發(fā)展而導致?lián)舸?br/>[Abstract]:Adding inorganic nanoparticles to the polymer can improve its crystallization behavior and a series of dielectric properties. However, the particle size is small and the surface energy is large, so it is easy to agglomerate in the process of blending with polymer. Inorganic micron particles have excellent thermal conductivity and corrosion resistance, and can be added to the polymer as fillers to modify them. When micron particles and nanoparticles are added to polymer matrix in a certain proportion, it is possible to improve the electrical properties of the composite due to the synergistic effect between microparticles and nano-particles. In this paper, pure polyethylene (PE) samples were prepared by melt blending method, in which montmorillonite particles were used as nanomaterials and silica particles were used as micron fillers. Micron composites and micro-nanocomposites. Firstly, the microstructure of the material was characterized by DSC and PLM tests, and the chemical characterization was carried out by FTIR. Then, the dielectric strength, polarization behavior, dielectric loss and conductance behavior of four kinds of materials were studied. Finally, four kinds of samples were tested at different voltage levels and different temperatures to study the aging characteristics of the materials. The experimental results show that adding inorganic particles to polyethylene can improve the crystallization of polyethylene, increase the crystallinity, decrease the size of the unit cell and make the arrangement more orderly. The addition of inorganic particles does not change the structure of polyethylene molecules, but forms a new chemical force between two inorganic particles and between inorganic particles and matrix. The addition of micron particles can obviously improve the breakdown strength of the materials, while the dispersion of the breakdown field strength of the materials will be reduced by nano-particles, among which the breakdown properties of micro-nanocomposites are the best. The polarization behavior in the medium will be complicated by the addition of inorganic particles, so there will be more interfacial losses, while the loss of micro-nanocomposites will be maintained at a relatively low level due to the synergistic effect between the particles. The electrical conductivity of the composite is lower than that of the pure polyethylene, and the influence of temperature on the conductivity of the composite is smaller. The addition of inorganic particles will improve the dielectric properties of the polyethylene matrix. Under the same conditions, the electric tree growth length is the shortest and the tree morphology is denser in the micronanocomposites, which indicates that the electric tree resistance of the composite is very good. At high temperature, the critical temperature point for the transition of electric branches from cluster to dendriform is obviously higher than that of micro-nanocomposites. The results show that micronanocomposites are less likely to break down due to the development of electric branches when the operating temperature of cables is high.
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB332

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本文編號：2025589