摘要：

纳米复合低密度聚乙烯材料在电气绝缘领域应用广泛。研究表明,以低密度聚乙烯(LDPE)作为基料,添加适量的纳米粒子作为添加剂,可有效的提高复合材料的耐电性能。此外,添加的纳米粒子在聚合物基体中的分散状况,会对复合材料的耐电性能的产生影响。为了研究纳米SiO2粒子在低密度聚乙烯基体中的分散性对纳米复合材料电学性能的影响,提高聚合物的电学性能,本文对未处理的纳米SiO2粒子和经适当表面处理后的纳米SiO2粒子的表面状态进行了分析。选用了未处理的纳米SiO2和经适当表面处理后的纳米SiO2为无机填料,以低密度聚乙烯为基体树脂,采用双螺杆挤出机、开炼机、密炼机三种混炼方式,制备了五种纳米SiO2粒子含量均为1wt%的纳米复合材料,并对纳米SiO2粒子的分散性进行定量表征,测试了纳米复合材料空间电荷特性、击穿特性、电导温度特性和介电谱等电学性能。结合三种方法制备的五种纳米SiO2/LDPE复合材料扫描电镜SEM图像,运用ImageJ软件提取出纳米SiO2粒子特征数据,并利用森下氏指数结合数学统计的方法分析了纳米SiO2粒子的分散性,结果表明,开炼机制备改性的纳米SiO2/LDPE复合材料中纳米SiO2粒子分散性最好,双螺杆挤出机制备改性的纳米SiO2/LDPE复合材料中纳米SiO2粒子分散性次之,密炼机制备未改性纳米SiO2/LDPE复合材料中纳米SiO2粒子分散性最差。通过对复合材料击穿场强进行测试,再结合威布尔分布的形状参数对纳米SiO2粒子分散性进行了表征,结果与扫描电镜图像所统计出的结果相同。在纳米SiO2粒子含量1wt%时,对纯LDPE和不同混炼方式制备的改性及未改性纳米复合物的空间电荷得到抑制,电导电流有所降低,介电常数均有所提高。结合纳米粒子分散性定量表征的结果可知,纳米粒子分散性越好,纳米复合物的空间电荷越小。

展开