为探索提升高压直流电缆用交联聚乙烯直流介电性能的方法,采用熔融共混法在直流电缆用交联聚乙烯基体中添加微量（质量分数0.1%、0.5%、1%）纳米TiO2制备得到XLPE/TiO2纳米复合介质,并通过纳米粒子表面偶联剂处理对比研究了表面改性对XLPE/TiO2介电性能的影响。采用SEM观测纳米粒子的分散性,测试了XLPE和XLPE/TiO2的结晶度、电导率温度特性、空间电荷注入特性和直流击穿场强。结果表明,采用偶联剂进行表面处理能够改善纳米粒子的分散性,在直流电缆用XLPE中直接添加微量纳米TiO2能够增大结晶度、电导活化能和直流击穿场强,降低电导率,抑制正电荷的注入,而添加经过偶联剂处理的纳米TiO2可使这些影响更加显著。分析认为,结晶度的增大是由于纳米粒子的成核作用,而偶联剂处理使得粒子与基体结合更加紧密从而进一步增大结晶度。电导特性和空间电荷特性的改善主要由于纳米TiO2形成交互区以及聚集态结构改变对陷阱特性的影响,在较低场强下测试得到的电导活化能的增大即对应为复合介质的深陷阱能级的增加,因此电荷注入得到了明显的抑制。电荷陷阱的引入也使得电导率随粒子含量的增加而减小。直流击穿场强的提高则是由聚集态结构和陷阱特性两者共同作用导致的。因此,高压直流电缆用交联聚乙烯材料可以采用添加微量纳米TiO2（0.5%）进一步改善直流介电性能,偶联剂处理过程则使得改善效果更加显著中可以看到经过表面处理的纳米TiO2粒子均匀分布在XLPE基体中，本文由公司网站弯管机网站采集转载中国知网网络资源整理! http://www.wanguanjixie.com   电性能的影响-电动液压滚圆机滚弧机张家港数控钢管弯管滚弧机弯管机且视野中未出现尺寸较大的团聚，而图1(c)中未处理的纳米TiO2粒子出现了若干尺寸较大的团聚。该结果表明，采用硅烷偶联剂对纳米TiO2粒子进行表面处理能够有效抑制团聚现象的发生，明显改善纳米粒子在交联聚乙烯基体中的分散状况。2.2结晶度作为半结晶聚合物的聚乙烯，其宏观介电性能受聚集态结构的影响显著。本文采用XRD方法分析了试样结晶度的变化规律。XLPE的X射线衍射(a)XLPE(b)A-1(c)B-1图1XLPE及其纳米复合电介质高电压技术2018,44(12)作用，改善了粒子的分散性[15]，一定程度上提高了纳米TiO2粒子和交联聚乙烯基体之间的相容性，形成较为紧密的界面结构，不同于未经过偶联剂处理的XLPE/TiO2试样，导致XLPE/TiO2纳米复合电介质的陷阱能级增大。此外，KH-560中极性基团的存在也增加了纳米复合电介质的深陷阱数量[16]。从图3可知，复合电介质的结晶度随着纳米粒子含量的增加呈现先增大后略微减小的趋势，并且都高于XLPE的结晶度。这是由于部分纳米TiO2粒子在XLPE降温结晶过程中充当了成核剂[17]，使XLPE有利于异相成核，导致XLPE/TiO2纳米复合电介质的结晶度增加。纳米TiO2粒子质量分数增加，单位体积内成核点数量增加，使得结晶度提高，在0.5%时达到最大值。经过偶联剂处理的复合电介质，纳米粒子均匀地分散在基体中且与基体的界面更加紧密，使得在相同的纳米粒子含量下，具有更多的异相成核点，因此结晶度提高幅度较大。3.2微量TiO2对XLPE宏观介电性能的影响微量纳米TiO2粒子的引入使其与交联聚乙烯基体之间形成交互区，导致复合电介质的陷阱特性变化，进而影响了纳米复合电介质的介电性能，包括电导特性、空间电荷特性和击穿特性。图8所示为纳米复合介质中电荷注入与电荷输运的模型图。如图8所示，在直流电场下，正电荷和负电荷均在深浅陷阱之间由于电场力和热激发的作用而迁移，导致电导率的大小与陷阱密度和陷阱深度直接相关[18]。陷阱密度越大，载流子被陷阱捕获的概率越大，阻碍载流子的迁移，降低了迁移率；陷阱能级越深，被陷阱所捕获的载流子不容易热激发而参与电导，所以可迁移载流子浓度比较低，导致电导率的降低电性能的影响-电动液压滚圆机滚弧机张家港数控钢管弯管滚弧机弯管机本文由公司网站弯管机网站采集转载中国知网网络资源整理! http://www.wanguanjixie.com