電工電氣雜志社

納米濃度和表面處理對MgO/PP擊穿和介電譜的影響

來源：電工電氣發(fā)布時(shí)間：2024-11-04 10:04 瀏覽次數(shù)：76

納米濃度和表面處理對MgO/PP擊穿和介電譜的影響

操衛(wèi)康，徐欣，鄭勇

(國網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司，江蘇蘇州 215004)

摘要：為研究聚丙烯(PP)的絕緣特性，將經(jīng)過表面處理和未經(jīng)過表面處理的不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)納米氧化鎂(MgO)加入PP中，組成納米MgO/PP復(fù)合材料。觀察復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，并對其分別進(jìn)行交流擊穿實(shí)驗(yàn)和介電譜測試。透射電子顯微鏡(TEM)實(shí)驗(yàn)觀察到，納米MgO在PP基體中分散均勻，未經(jīng)表面處理的粒子出現(xiàn)部分團(tuán)聚現(xiàn)象；擊穿實(shí)驗(yàn)表明，在研究范圍內(nèi)，納米MgO的添加能提高M(jìn)gO/PP復(fù)合材料的交流擊穿場強(qiáng)，且擊穿場強(qiáng)隨著所填充納米MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而提高，納米顆粒的表面處理過程也能提升相應(yīng)組分的擊穿場強(qiáng)；常溫下的寬頻介電譜實(shí)驗(yàn)顯示，納米填充物的加入能降低相對介電常數(shù)，其中經(jīng)過表面處理的納米MgO/PP復(fù)合材料降低幅度更大；介電溫譜圖顯示，在較低溫度(＜60 ℃) 下，PP和納米MgO/PP復(fù)合材料的相對介電常數(shù)會隨溫度上升呈而增加，同時(shí)納米MgO/PP相對介電常數(shù)低于純PP。

關(guān)鍵詞： 聚丙烯；納米MgO ；絕緣特性；介電常數(shù)；交流擊穿場強(qiáng)；寬頻介電譜；介電溫譜

中圖分類號：TM215 ；TM247 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1007-3175(2024)10-0061-06

Influence of Nano Concentration and Surface Treatment on

Breakdown and Dielectric Spectroscopy in MgO/PP

CAO Wei-kang, XU Xin, ZHENG Yong

（Suzhou Power Supply Company of State Grid Jiangsu Electric Power Co., Ltd, Suzhou 215004, China）

Abstract: In order to study the insulation characteristics of polypropylene (PP), different mass fractions of surface treated and non-surface treated nano-magnesia (MgO) were added to PP to form nano-MgO /PP composites. The microstructure of the composite was observed, and the AC breakdown experiment and dielectric spectrum test were carried out respectively. Transmission electron microscope (TEM) experiments observed that nano-MgO was uniformly dispersed in the PP matrix, while some agglomeration occurred in the particles that were not surface treated. The breakdown experiments showed that within the study range, the addition of nano-MgO enhanced the AC breakdown field strength of the MgO/PP composites, and the breakdown field strength increased with the increase in the mass fraction of nano-MgO filler.Additionally, the surface treatment process of the nanoparticles also improved the breakdown field strength of the corresponding components.The broadband dielectric spectroscopy experiments conducted at room temperature revealed that the incorporation of nano-fillers reduced the relative dielectric constant, with a larger reduction observed in the surface-treated nano-MgO/PP composites. The dielectric temperature spectrum showed that at lower temperatures (<60 °C), the relative dielectric constant of both PP and nano-MgO/PP composites increased with rising temperature, while the relative dielectric constant of nano-MgO/PP was lower than that of pure PP.

Key words: polypropylene; nano-MgO; insulation characteristic; dielectric constant; AC breakdown field strength; broadband dielectric spectroscopy; dielectric temperature spectrum

參考文獻(xiàn)

[1] 高鵬，趙儆，王鐘穎，等. 聚丙烯材料在電力電纜應(yīng)用中的研究進(jìn)展[J]. 絕緣材料，2023，56(8) ：1-10.

[2] KIM W J , KIM S H , KIM H J , et al . The fundamental characteristics of PPLP as insulating material for HTS DC cable[J].IEEE Transactions on Applied Superconductivity，2013，23(3) ：5401704.

[3] 李喆，龔瑾，操衛(wèi)康，等. 聚丙烯絕緣材料電導(dǎo)特性與空間電荷研究[J] . 高電壓技術(shù)，2015，41(5) ：1451-1457.

[4] 田付強(qiáng)，楊春，何麗娟，等. 聚合物/無機(jī)納米復(fù)合電介質(zhì)介電性能及其機(jī)理最新研究進(jìn)展[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)， 2011，26(3) ：1-12.

[5] 楊云夢，許慶重，鄧繁盛，等. XLPE/OMMT 納米復(fù)合電介質(zhì)力學(xué)性能和水樹枝特性研究[J] . 絕緣材料，2021，54(8) ：45-51.

[6] 黃鵬濤. 聚丙烯/聚丙烯-聚苯乙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料的制備與性能[D]. 長春：長春理工大學(xué)，2014.

[7] 俞利. 聚丙烯/蒙脫土復(fù)合材料電樹特性與電導(dǎo)特性研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2012.

[8] 操衛(wèi)康，李喆，龔瑾，等. 納米顆粒填充濃度和表面處理對納米MgO/PP空間電荷行為的影響[J]. 高電壓技術(shù)，2015，41(5) ：1495-1504.

[9] 鐘瓊霞，蘭莉，吳建東，等. 不同表面處理劑對納米MgO/LDPE空間電荷行為的影響[J] . 高電壓技術(shù)，2014，40(9) ：2668-2677.

[10] 蘭莉，吳建東，紀(jì)哲強(qiáng)，等. 納米SiO₂/低密度聚乙烯復(fù)合介質(zhì)的擊穿特性[J] . 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，32(13) ：138-143.

[11] 吳月.MgO/聚烯烴納米材料的制備與性能研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2013.

[12] 黃興溢. 聚乙烯納米鋁復(fù)合電介質(zhì)材料的制備及性能研究[D]. 上海：上海交通大學(xué)，2008.

[13] 李琳. 納米孔聚碳酸酯的介電譜研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2012.

[14] 馬志欽，廖瑞金，郝建，等. 溫度對油紙絕緣極化去極化電流的影響[J] . 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2014，29(4) ：290-297.

[15] 王世強(qiáng)，魏建林，張冠軍，等. 溫度對油紙絕緣介電響應(yīng)特性的影響[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，27(5) ：50-55.

[16] TANAKA T, KOZAKO M, FUSE N, et al.Proposal of a multi-core model for polymer nanocomposite dielectrics[J].IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2005，12(4) ：669-681.

[17] HUANG Guanglei, CAO Weikang, XIE Xiaolei, et al.Classification of Partial Discharge Images within DC XLPE Cables Based on Convolutional Deep Belief Network[C]//2018 Condition Monitoring and Diagnosis(CMD)，2018 ：1-4.

[18] TANAKA T . Dielectric Nanocomposites with Insulating Properties[J].IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2005，12(5) ：914-928.

[19] ROY M, NELSON J K, MACCRONE R K, et al．Polymer nanocomposite dielectrics-the role of the interface[J].IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2005，12(4) ：629-643.

[20] 李亞莎，宋鵬，謝昊，等. 硅烷偶聯(lián)劑改性對 SiO₂/PI 復(fù)合材料熱力學(xué)與介電性能的影響[J]. 絕緣材料，2023，56(2) ：110-117.

[21] 羅楊，吳廣寧，彭佳，等. 聚合物納米復(fù)合電介質(zhì)的界面性能研究進(jìn)展[J] . 高電壓技術(shù)，2012，38(9) ：2455-2464.

[22] 龔瑾，李喆，操衛(wèi)康，等. 顆粒尺寸及表面處理對氮化硼/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料介電特性的影響[J]. 絕緣材料，2019，52(1) ：10-16.

返回索引列表

Article retrieval

文章檢索

納米濃度和表面處理對MgO/PP擊穿和介電譜的影響