[发明专利]判断氯化聚乙烯填料对聚乙烯复合物空间电荷行为影响的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种判断氯化聚乙烯填料对聚乙烯复合物影响的方法，具体涉及判断氯化聚乙烯填料对聚乙烯复合物空间电荷行为影响的方法，属于高电压与绝缘技术领域。

背景技术

聚乙烯以其优异的介电性能、良好的机械性能和加工特性而成为一种广泛应用的工程电介质材料，但是聚合物在强电场的作用下，聚集空间电荷使内部电场畸变，严重影响材料工作性能，所以需要对聚乙烯进行改性，而纳米复合材料的出现对聚乙烯的改性起了重要作用,纳米复合后能够改善老化性能、热机械性能，提高介电强度和降低空间电荷。因此，对纳米复合聚乙烯的研究在绝缘材料的进展上起着至关重要的作用。

空间电荷的存在、转移和消失会直接导致电介质内部电场分布的改变,对介质内部的局部电场起到削弱或加强的作用。由于空间电荷对电场的这种畸变作用,空间电荷对绝缘材料的电导、老化、击穿破坏等各方面的电特性都有明显的影响，因而空间电荷问题是聚乙烯材料的电特性研究中的关键问题之一,也是电介质理论研究的重要前沿方向。

研究表明少量的纳米掺杂就可以显著改善聚合物电介质的电导率、介电常数和介电损耗、击穿场强、耐电晕、空间电荷行为等介电性能，氯化聚乙烯具有良好的电气性能，将氯化聚乙烯加入聚乙烯中，能否对空间电荷起到抑制作用有待进一步研究。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题，进而提供一种判断氯化聚乙烯填料对聚乙烯复合物空间电荷行为影响的方法。

所述判断氯化聚乙烯填料对聚乙烯复合物空间电荷行为影响的方法包括以下步骤：

步骤一，试样制备；将氯化聚乙烯分别以0.5％、1％、3％、5％的配比和聚乙烯在110摄氏度的转矩流变仪上熔融共混，制备成复合材料。再在压力为15MPa的情况下，在130摄氏度的平板硫化机上热压成薄片试样，压制时间为30分钟。最后将制得的试样置于烘箱中在80摄氏度下热处理24h，以消除试样压制过程中压力和冷却速度不同对结晶程度的影响；

步骤二，进行击穿场强实验；在常温下对混入氯化聚乙烯的聚乙烯试样进行直流击穿试验，处理数据利用威布尔分布得到的击穿场强，并和纯的聚乙烯进行对比；

步骤三，纳米复合聚乙烯电导电流特性分析；获取电流电压的关系；

步骤四，空间电荷测量；采用脉冲电声法对试样进行空间电荷的测量，研究加压状态空间电荷分布和短路状态空间电荷分布，通过短路分析其空间电荷的释放情况，并根据TSC探讨复合材料中陷阱状态；

步骤五，微观结构，判断氯化聚乙烯填料对聚乙烯复合物空间电荷行为影响；对试样进行扫描电镜实验(SEM)，观察氯化聚乙烯在聚乙烯中的分散情况，得出结论。

优选的：

所述纳米复合聚乙烯电导电流特性分析方法包括以下步骤：

步骤一，将试品压制成薄膜，然后在60℃干燥24小时，在薄膜两侧镀直径为30mm的铝电极，将试品放入密封样品室；

步骤二，充入充足的氮气将氧气排除，调整温控箱的温度，待温度稳定后，向试品施加电压使其电场强度达到E₀；

步骤三，采集电流数据，并将每次采集的数据进行对比，如果对比结果在设定的误差范围以内，那么保存该电流数据，并将电压提升Estep；

步骤四，重复上述操作,直到电压升到终止电压；

步骤五，电压升到终止电压后得到多个对应的电流和电压数据点，将数据点连接成线，即可得到电流电压的关系，即I-V曲线或者电流密度和场强的关系，即J-E曲线。

本发明与现有产品相比具有以下效果：能够测得氯化聚乙烯/聚乙烯聚合物的空间电荷分布规律，通过氯化聚乙烯的加入能够减少空间电荷的影响，同时在电导率和击穿场强方面也得到改善。

具体实施方式

本发明所述的判断氯化聚乙烯填料对聚乙烯复合物空间电荷行为影响的方法包括以下步骤：

步骤一，试样制备；将氯化聚乙烯分别以0.5％、1％、3％、5％的配比和聚乙烯在110摄氏度的转矩流变仪上熔融共混，制备成复合材料。再在压力为15MPa的情况下，在130摄氏度的平板硫化机上热压成薄片试样，压制时间为30分钟。最后将制得的试样置于烘箱中在80摄氏度下热处理24h，以消除试样压制过程中压力和冷却速度不同对结晶程度的影响；

步骤二，进行击穿场强实验；在常温下对混入氯化聚乙烯的聚乙烯试样进行直流击穿试验，处理数据利用威布尔分布得到的击穿场强，并和纯的聚乙烯进行对比；

步骤三，纳米复合聚乙烯电导电流特性分析；获取电流电压的关系；