SiO2粒子掺杂对超净高压交联聚乙烯绝缘材料的结晶行为及击穿性能的影响

姜洪涛; 聂立军; 刘玉峰; 钟昌彬; 袁鸿

doi:10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2024.12.005

塑料科技 ›› 2024, Vol. 52 ›› Issue (12) : 26 -30. DOI: 10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2024.12.005

理论与研究

SiO₂粒子掺杂对超净高压交联聚乙烯绝缘材料的结晶行为及击穿性能的影响

姜洪涛 ¹^,² ,
聂立军 ¹ ,
刘玉峰 ¹ ,
钟昌彬 ¹ ,
袁鸿 ²^,³^,^*

作者信息 +

Effect of SiO₂ Particle Adulteration on Crystallization Behavior and Breakdown Property of Ultra-clean high Voltage Cross-linked Polyethylene Insulation Materials

Hong-tao JIANG ¹^,² ,
Li-jun NIE ¹ ,
Yu-feng LIU ¹ ,
Chang-bin ZHONG ¹ ,
Hong YUAN ²^,³^,^*

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摘要

选取SiO₂粒子为纳米添加剂，以超净交联聚乙烯（XLPE）作基体，分别按质量分数1%、2%和3%的掺杂比例制得3种SiO₂/XLPE复合材料。分析材料的结晶行为，包括材料的结晶度、结晶峰初始斜率、结晶峰温差以及半峰宽，研究材料在X射线衍射测试下的微晶尺寸，探究添加SiO₂粒子后材料击穿性能的变化。结果表明，粒子的添加可以在超净XLPE基体材料内部起到异相成核作用，均化晶粒尺寸分布，但这种效果随着粒子添加量的增加而减弱。添加质量分数1%的SiO₂粒子，材料（110）与（200）晶面微晶尺寸均提升至11%以上，晶粒生长较好，能够形成稳定晶区-非晶区界面，限制电子迁移，材料击穿性能上升了39.8%。SiO₂粒子掺杂质量分数提高到2%和3%时，由于团聚效应，材料结晶行为受限，结晶度分别下降约6%和13%，这会导致基体内部形成界面弱区，并增大自由体积、电子平均自由程，材料击穿性能分别降低6.5%与14.3%。