聚丙烯/聚烯烃弹性体复合材料空间电荷和电导特性

曹丹; 梁启璐; 展云鹏; 侯帅; 廖雁群; 曹安瑛; 何伟; 吴锴; 吕泽鹏

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (4) : 60 -69.

曹丹, 梁启璐, 展云鹏, 侯帅, 廖雁群, 曹安瑛, 何伟, 吴锴, 吕泽鹏

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摘要

针对聚丙烯（PP）经弹性体增韧后力学和电学性能发生变化，引入弹性体导致材料电学性能下降的问题，采用共混法在PP基体中添加不同质量分数的聚烯烃弹性体（POE）。结合复合材料力学及绝缘性能研究，提出力-电综合性能最优的POE配比，又进一步结合复合材料微观形貌、热转变特征及绝缘性能，分析高温下PP/POE复合材料的空间电荷积聚和电荷输运特性。研究发现，随着POE含量的增加，PP/POE复合材料的弹性模量降低，直流击穿场强随POE含量的增加下降，高电场下w_POE为40%复合材料的电导率是所有复合材料中最低的，约为PP电导率的3倍，其他复合材料电导率比PP大一个数量级，20℃下，w_POE分别为50%、60%复合材料的异极性电荷积累量较大。高温下，PP和w_POE为40%复合材料直流击穿场强随温度升高下降，PP空间电荷性能较稳定，w_POE为40%复合材料空间电荷积聚量随温度升高增加，尤其在60℃以上，内部空间电荷量剧增。研究揭示了PP/POE复合材料在高温下的空间电荷积聚和电导剧增，这是限制其绝缘性能的关键问题。